2027届高三生物人教版一轮复习课件3.1DNA是主要的遗传物质

DNA是主要的遗传物质 学习目标 课标要求 概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 考情 分析 1.肺炎链球菌的转化实验：2021·全国乙·T5 2.噬菌体侵染细菌的实验：2025·河南·T2　2022·海南·T13　2022·湖南·T2 3.烟草花叶病毒感染实验：2024·甘肃·T5 一 肺炎链球菌的转化实验 1、肺炎链球菌的类型 比较 菌体特点 菌落特点 毒性 S型 细菌 R型 细菌 无毒 有毒 人和小鼠患肺炎 小鼠并发败血症死亡 无荚膜 有荚膜 光滑Smooth 粗糙 Rough S型和R型肺炎链球菌 第①组 不死亡 第②组 死亡 第③组 不死亡 第④组 死亡 注射R型 活细菌 注射S型 活细菌 注射加热致死的S型细菌 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 S型 活细菌 S型活细菌和R型活细菌 结果分析： 实验①②对比说明： 。 R型活细菌无致病性，S型活细菌有致病性 实验②③对比说明： 。 被加热致死的S型细菌无致病性 2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 实验②③④对比说明： 。 R型活细菌能转化为S型活细菌 结论： _______________________________________________________________________________________。 已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—转化因子 结果分析： 2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 转化的性状可以遗传 加热致死的S型细菌使部分活的R型细菌发生了转化，变成了活的S型细菌，使小鼠死亡。体内分离出的S型细菌由R型细菌转化而来。 R型细菌 S型细菌 转化因子 S型细菌 后代 加热杀死的 S型菌 结论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—转化因子。 2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 一 肺炎链球菌的转化实验 源于必修2 P43“相关信息”：有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。 教程隐性知识 在格里菲思的实验中，加热致死的S型细菌中蛋白质变性失活，DNA在加热的过程中，氢键断裂、双螺旋结构打开，但缓慢冷却后DNA双螺旋结构可以恢复。 2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 含有的物质 水 无机盐 核酸 糖类 蛋白质 脂质 “转化因子”究竟是什么？你有什么样的设计思路，关键是什么？ 关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。 细胞提取物 细胞提取物 蛋白酶 RNA酶 脂酶 DNA酶 去除大部分糖类、蛋白质和脂质 分别与R型活细菌混合培养 加热致死的S型细菌破碎 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取物 + 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 + 混合 混合 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 + 混合 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） S型细菌 R型细菌 只长R型细菌 第①组 第②至④组 第⑤组 S型细菌 R型细菌 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 结果分析： 第 组是对照组，第 组是实验组。 ① ②③④⑤ 第①组实验表明：S型细菌的细胞提取物可以促使R型细菌转化为S型细菌。 第②③④组实验表明： 。 。 　　　　　　　　 S型细菌的细胞提取物用 蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后仍然具有转化活性 第①⑤组实验表明： 。。 S型细菌的细胞提取物经DNA酶处理后失去转化活性 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。 结论 DNA 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 艾弗里体外转化实验的思路：利用“减法原理”特异性去除某一种物质，直接地、单独地观察该种物质在实验中所起的作用。 点拨 一 肺炎链球菌的转化实验 科学方法 拓展延伸 转化原理 R型细菌生长到一定阶段时，就会分泌感受态因子，这种因子会诱导感受态特异蛋白质(如自溶素)的表达，它的表达使R型细菌具有与DNA结合的活性。加热致死的S型细菌遗留下来的DNA片段会与感受态的R型活细菌结合，从而进入细胞，并通过同源重组以置换(基因重组)的方式整合到R型细菌的基因组中，使R型细菌转化为S型细菌。 转化的实质是基因重组，而非基因突变。 实质 16 拓展延伸 转化原理 ①转化后的S型细菌的主要遗传物质是原R型细菌的，但转化了控制合成荚膜的基因，因此由R型细菌转化成的S型细菌的遗传物质与原S型细菌不完全相同。 17 拓展延伸 ②转化完成后，子代R型细菌的遗传物质不完全相同，因为有些R型细菌转化了来自S型细菌控制荚膜基因外的其他的遗传物质，因此，转化后的R型细菌的遗传物质也不尽相同。 转化原理 18 拓展延伸 ③S型细菌的外面有荚膜，能阻止转化过程，因此不可以将S型细菌转化为R型细菌。 转化原理 19 拓展延伸 并非所有的R型细菌都能被转化：由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都能转化成S型细菌，而只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。 注意 转化原理 20 自我诊断 (1)肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性(2024·甘肃，5) × 提示　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株含有的某种转化因子在小鼠体内可使R型活菌转化为S型活菌，且未得出转化因子为DNA这一结论。 自我诊断 (2)肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型菌DNA＋DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子(2024·甘肃，5) × 提示　在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用自变量控制的“减法原理”设置对照实验，最终证明了DNA是转化因子。 自我诊断 (3)将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌 (2021·全国乙，5) 提示　S型菌的DNA已被DNA酶降解失活，不能得到S型菌。 × (4)孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同(2022·河北，8) √ 肺炎链球菌体内转化实验分析 形成·解题能力 1.在格里菲思实验中如果没有第三组实验(注射加热致死的S型细菌后小鼠不死亡)，能否得出结论加热致死的S型细菌中含有促使“R型活细菌转化成S型活细菌”的转化因子？ 不能；因为没有对照实验，无法排除“加热致死的S型细菌”也能导致小鼠死亡的可能，因此不能说明实验结论。 肺炎链球菌体内转化实验分析 形成·解题能力 2.在格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则： (1)ab段R型细菌数量减少的原因：______________ _________________________________________。 (2)bc段R型细菌数量增多的原因：_________________________________ _____________________________________________________。 (3)后期出现的大量S型细菌是由____________________________产生的。 小鼠体内形成大 量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少 b之前，已有少量R型细菌转化为S型 细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖 R型细菌转化成的S型细菌繁殖 肺炎链球菌体内转化实验分析 形成·解题能力 (4)上述实验中格里菲思通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌，除此之外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？ 光学显微镜下观察细菌有无荚膜(或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若菌落表面光滑，则为S型细菌；若菌落表面粗糙，则为R型细菌)。 考向一　肺炎链球菌转化实验的原理及过程分析 强化·迁移应用 1.(2025·孝感模拟)格里菲思的肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是 A.S型细菌的DNA经加热后失活，因而注 射加热致死的S型细菌后的小鼠仍存活 B.从图中病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌 C.该实验未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的 D.若将R型细菌加热致死与活的S型细菌混合注入小鼠体内，从病死小鼠 体内可分离出R型细菌 √ 考向一　肺炎链球菌转化实验的原理及过程分析 强化·迁移应用 2.(2025·甘南三模)科学探索过程中闪烁着科学方法的光芒，艾弗里及其同事采用加减法控制变量设计实验。如图是肺炎链球菌转化实验的流程。下列叙述错误的是 A.加入某种酶的目的是破坏提取物中的某一种物质，利用酶的专一性 B.若用酯酶或RNA酶处理提取物，结果2中含有R型和S型菌落 C.结果1含有S型细菌是由于提取物中含有某种转化因子 D.结果1含有S型细菌的根本原因是R型细菌发生了染色体变异 √ 二 噬菌体侵染细菌的实验 1、噬菌体侵染细菌的实验 （1）实验材料：T2噬菌体（模式图如下）和大肠杆菌 ，组成元素： 。 DNA C、H、O、N、P ，组成元素： 。 蛋白质 C、H、O、N、S等 T2噬菌体的专一宿主为大肠杆菌。 提醒 二 噬菌体侵染细菌的实验 （2）实验方法： 技术，用 、 分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。 放射性同位素标记 35S 32P （3）实验过程（对比实验） 1 标记大肠杆菌 2 标记T2噬菌体 大肠杆菌+含35S的培养基---含35S的大肠杆菌 大肠杆菌+含32P的培养基---含32P的大肠杆菌 T2噬菌体+含35S的大肠杆菌---含35S的T2噬菌体 T2噬菌体+含32P的大肠杆菌---含32P的T2噬菌体 1、噬菌体侵染细菌的实验 1、噬菌体侵染细菌的实验 （3）实验过程（对比实验） 3 已标记噬菌体侵染未标记的大肠杆菌 含35S的噬菌体+细菌---混合，保温 含32P的噬菌体+细菌---混合，保温 沉淀物的 放射性很 。 上清液的 放射性很 。 低 高 含32P的噬菌体侵染普通大肠杆菌 沉淀物的 放射性很 。 上清液的 放射性很 。 1、噬菌体侵染细菌的实验 （3）实验过程（对比实验） 低 高 含35S的噬菌体侵染普通大肠杆菌 1、噬菌体侵染细菌的实验 （3）实验过程（对比实验） ①实验中，保温的目的是使T2噬菌体侵染大肠杆菌； 搅拌的目的： 离心的目的 ： 使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体与大肠杆菌分离。 让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 1、噬菌体侵染细菌的实验 （3）实验过程（对比实验） ②实验结果： 结果分析：噬菌体侵染细菌时， 进入细菌的细胞中，而 仍留在细胞外。子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的 遗传的。 DNA 蛋白质外壳 DNA 亲代噬菌体 上清液(主要是噬菌体外壳) 沉淀物(主要是被侵染的大肠杆菌) 细菌裂解释放出的子代噬菌体有无放射性 35S-蛋白质 32P-DNA 放射性高 放射性低 没有检测到35S 放射性低 放射性高 检测到32P 结论 才是噬菌体的遗传物质。 DNA 释放 吸附 注入 合成 组装 最初噬菌体的蛋白质外壳始终留在外面 1、噬菌体侵染细菌的实验 （4）噬菌体的增殖 1、噬菌体侵染细菌的实验 （4）噬菌体的增殖 大肠杆菌 大肠杆菌的氨基酸 大肠杆菌的核糖体 过程 增殖需要的条件 内容   合成T2噬菌体DNA 模板 _______的DNA 原料 __________提供的4种脱氧核苷酸 合成T2噬菌体蛋白质 原料 ___________________ 场所 ___________________ 噬菌体 二 噬菌体侵染细菌的实验 1、噬菌体侵染细菌的实验 (1)源于必修2P46“思考·讨论”：选用细菌或病毒作为探索遗传物质的实验材料的优点有 。 。 教程隐性知识 ①个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；②繁殖快 二 噬菌体侵染细菌的实验 1、噬菌体侵染细菌的实验 (2)源于必修2 P47“练习与应用·拓展应用”：结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点是 。 ①具有相对稳定性　②能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性　③能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育　④在特定条件下产生可遗传的变异 教程隐性知识 ①②③④ 保温时间 长 部分噬菌体未侵染 大肠杆菌 部分细菌裂解，噬菌体释放出来 实际上 理论上 上 清 液 沉 淀 物 释放 实际上 保温时间 短 原因分析：①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。②保温时间过长，部分大肠杆菌裂解，子代噬菌体释放，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。 (5)噬菌体侵染细菌实验的误差分析 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中放射性偏高的原因: 用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物放射性偏高的原因： 搅拌不充分 理论上 上 清 液 沉 淀 物 其中一个 大肠杆菌 实际上 原因分析：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 (5)噬菌体侵染细菌实验的误差分析 二 噬菌体侵染细菌的实验 2、烟草花叶病毒感染烟草的实验 烟草花叶病毒的示意图(右上) 和电镜照片(左) 。 。 实验材料：烟草花叶病毒和烟草 RNA 蛋白质 提取 RNA 蛋白质 提取 感染 感染 烟草 。 烟草未感染病毒 实验结论： 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 感染病毒 3、DNA是主要的遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 动物、植物、真菌 原核生物 细菌、蓝细菌 非细胞生物 DNA病毒 T2噬菌体 RNA病毒 艾滋病病毒、新型冠状病毒 DNA和RNA DNA RNA DNA RNA DNA 结论 绝大多数生物的遗传物质是DNA 只有RNA病毒的遗传物质是RNA 是主要的遗传物质 DNA 自我诊断 (1)噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制(2024·甘肃，5) 提示　噬菌体利用宿主细胞的原料和酶完成复制。 × (2)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质(2022·广东，5) √ 自我诊断 (3)需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌(2022·浙江6月选考，22) 提示　实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质。 × (4)噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA(2022·湖南，2) 提示　噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA。 × 噬菌体侵染细菌实验分析 形成·解题能力 某科研小组在利用噬菌体侵染细菌的实验中，经搅拌、离心后的实验数据如图2所示。请思考回答下列问题： (1)用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，参照图1所示，被标记的部位分别是______ (填编号)。 ①② 噬菌体侵染细菌实验分析 形成·解题能力 (2)在上述实验中选择32P和35S这两种放射性同位素分别对DNA和蛋白质进行标记，而不用14C和18O标记的原因是___________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 噬菌体仅蛋白质含有 硫元素，磷元素几乎都存在于DNA分子中。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA分子中都含有C和O，且18O不具有放射性，是稳定同位素，因此无法确认被标记的是蛋白质还是DNA 噬菌体侵染细菌实验分析 形成·解题能力 (3)图2中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据意义是________________ ______________。细胞外的32P含量有30%，原因是_______________________________ _______。随搅拌时间的延长上清液中的35S保持在80%左右，原因是_______________ _________________。 作为参考数据，以 证明细菌未裂解 有部分被32P标记的噬菌体还没有侵 染细菌 有约20%的噬菌体 没有与细菌脱离 噬菌体侵染细菌实验分析 形成·解题能力 (4)T2噬菌体和细菌保温时间长短与放射性强度的可能关系如图3(甲组为35S标记的T2噬菌体，乙组为32P标记的T2噬菌体)，下列关系中最合理的是____ (填字母)。 A.甲组—上清液—① B.乙组—上清液—② C.甲组—沉淀物—③ D.乙组—沉淀物—④ B 考向二　噬菌体侵染细菌的实验原理过程分析 强化·迁移应用 3.(2025·盘锦三模)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程：吸附→注入→合成→组装→ A.用32P标记T2噬菌体时，培养基中应加入大肠杆菌等多种微生物 B.T2噬菌体侵染阶段，合成病毒组分所需模板均由T2噬菌体提供 C.子代噬菌体中只有少部分检测到放射性，说明操作②进行的不充分 D.若用35S标记噬菌体，沉淀物放射性较低，说明噬菌体外壳未注入细胞 释放。赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术 巧妙设计实验(部分实验流程如图)，证明 了噬菌体的遗传物质是DNA。下列叙述正确的是 √ 考向二　噬菌体侵染细菌的实验原理过程分析 强化·迁移应用 4.(2025·天津一模)分枝杆菌的K7基因是维持TM4噬菌体吸附能力的关键基因。按照噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程进行相关实验，下列叙述正确的是 选项 分枝杆菌 TM4噬菌体 实验结果 A 未敲除K7组和敲除K7组 35S标记 两组的上清液中放射性有明显区别 B 未敲除K7组和敲除K7组 32P标记 敲除K7组沉淀物中放射性强度等于未敲除组 C 32P标记的未敲除K7组 未标记 释放的子代TM4噬菌体均带有32P标记 D 35S分别标记未敲除K7组和敲除K7组 未标记 两组子代TM4噬菌体放射性强度无明显差别 √ 方法技巧 “二看法”判断子代噬菌体标记情况 51 考向三　探究遗传物质的思路和方法 强化·迁移应用 5.(2025·杭州模拟)烟草花叶病毒和车前草病毒均由一条RNA链和蛋白质外壳组成，如图是两种病毒的重建实验。下列叙述正确的是 A.该实验证明了RNA是病毒的主要遗传物质 B.重建形成的病毒可能无法稳定维持形态 C.两种病毒的重建过程中发生了基因重组 D.可利用3H对两种成分进行标记开展实验探究 √ 考向三　探究遗传物质的思路和方法 强化·迁移应用 6.(2025·蚌埠三模)现有新发现的一种病毒，科研人员设计了如表所示的两种实验方法来探究该病毒的遗传物质。 实验方法 实验过程 检测 ① 将该病毒核酸提取物分为两组，一组用适量DNA酶处理(a组)，另一组用等量RNA酶处理(b组)，然后分别侵染宿主细胞 检测是否有子代病毒产生 ② 将宿主细胞分别培养在含有放射性标记的尿嘧啶核苷酸(c组)和胸腺嘧啶脱氧核苷酸(d组)的培养基上，一段时间后再用病毒侵染被标记的宿主细胞 检测子代病毒是否具有放射性 考向三　探究遗传物质的思路和方法 强化·迁移应用 下列叙述错误的是 A.①是采用“减法原理”设计的对比实验 B.②中c、d组都能用15N标记尿嘧啶和胸腺嘧啶 C.a组可作出“该病毒的遗传物质是DNA”的假设 D.a组无病毒产生且d组子代病毒有放射性，说明其遗传物质是DNA √ 归纳总结 探索“遗传物质”的3种方法 55 归纳总结 探索“遗传物质”的3种方法 烟草花叶病毒重建实验 56 课堂小结 绝大多数生物遗传物质是DNA，少数是RNA。因此，DNA是主要的遗传物质。 $