高考总复习优化设计一轮用书生物配人教版(适用于新高考新教材)—《第5单元 遗传的分子基础》

归纳总结比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
设计 设法将DNA与其他物质分开,单独、直接研究它们各自不同的 思路 遗传功能
处理 方法
用酶处理:用不同酶处理S型细 菌的细胞提取物,分别与R型细 菌混合培养
同 位 素 标 记 法 : 分 别 用 35S 、 32P 标记蛋白质和DNA
高考总复习优化设计
GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI
第5单元 第13讲 DNA是主要的遗传物质
01 素养导读
内
容
索
02 必备知识 固本夯基
引
03 核心考点 能力提升
素养导读
必备知识 固本夯基
一、肺炎链球菌的转化实验 1.格里菲思的体内转化实验 (1)肺炎链球菌的类型及特点[连线]
合成噬菌 原料
大肠杆菌的氨基酸
体蛋白质 场所
大肠杆菌 的核糖体
2.实验方法 同位素标记 法。该实验中用35S、32P分别标记 蛋白质 和 DNA 。
3.实验过程
蛋白质外壳 含35S
DNA含32P
高
低
低
高
4.实验结果分析
分组
结果
结果分析
上清液中几乎无
对
照
实
含 32P 的 T2 噬 菌 体+大肠杆菌
(1)请分析图中AB段和BC段R型细菌数量变化的原因分别是什么。
提示 AB段,实验处理初期,小鼠的免疫系统能将大部分的R型细菌清除,致 使R型细菌数量减少。B点之前,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,最终造成R型细菌大量繁殖。 (2)肺炎链球菌发生转化的实质是什么?
提示 转化的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组,使受体细胞获 得了新的遗传信息。因此,从变异的来源看,转化作用可以看成广义上的基 因重组。
答案 D 解析 活体转化实验中,R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传,A项错误;通 过活体转化实验,无法说明是肺炎链球菌的哪种物质使R型细菌转化成有 荚膜的S型细菌,B项错误;离体转化实验中,只有S型细菌的DNA才能使部 分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传,C项错误;离体转化实验中, 经DNA酶处理的S型细菌提取物,其DNA被水解,故不能使R型细菌转化成S 型细菌,D项正确。
A.通过①②组对比能说明DNA是遗传物质 B.通过③④组对比不能说明RNA是遗传物质 C.③组RNA逆转录合成DNA需消耗脱氧核苷酸 D.①③组对大肠杆菌进行相应处理后会出现死亡现象
答案 B 解析 ①②组自变量是注射的T2噬菌体的成分不同(DNA、蛋白质),因变 量是大肠杆菌体内是否有T2噬菌体,通过①②两组对比能说明DNA是遗传 物质,A项正确;③④两组自变量是注射的逆转录病毒的成分不同(逆转录酶 +RNA、逆转录酶+其他蛋白质),因变量是大肠杆菌中是否有逆转录病毒, 通过③④两组对比能说明RNA是遗传物质,B项错误;③组RNA通过逆转录 形成DNA需要消耗脱氧核糖核苷酸,C项正确;①③组都在大肠杆菌细胞中 检测到了病毒,说明两种病毒可在大肠杆菌体内增殖,最终大肠杆菌会死 亡,D项正确。
答案 C 解析 蛋白质、DNA的特征元素分别为S、P,图1中的①为磷酸基团,含有 磷元素,⑤为氨基酸脱水缩合后形成的“—CO—NH—”结构,含有氮元素,④ 为R基团,可能含有硫元素,A项错误;图2中⑥表示放射性标记的T2噬菌体 侵染未被标记的大肠杆菌,所以培养大肠杆菌的培养液中不能含有32P,B项 错误;离心后上清液中主要是T2噬菌体颗粒,C项正确;噬菌体增殖过程中所 需的原料、酶来自大肠杆菌,而DNA模板则由噬菌体自身提供,D项错误。
名师点睛(1)因为转化受两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影 响,所以转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌,而只是少 部分R型细菌被转化成S型细菌。 (2)加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但DNA在加热结束后随 温度的降低又逐渐恢复活性。 (3)如果把S型细菌的DNA提取出来后,直接注射到小鼠体内,不能从小鼠体 内分离得到S型细菌。因为S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌的 前提是S型细菌的DNA能与R型细菌的DNA发生重组,如果小鼠体内没有R 型细菌,直接将S型细菌的DNA注入小鼠体内,DNA分子会被小鼠体内的 DNA酶分解而失去作用。
(7)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( ) (8)DNA不是一切生物的遗传物质,但一切细胞生物的遗传物质都是DNA。 ()
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
核心考点 能力提升
考点 DNA是遗传物质的实验证据 合作探究 探究1肺炎链球菌的转化实验证实DNA是遗传物质 肺炎链球菌的转化实验由格里菲思的体内转化实验和艾弗里及其同事的 体外转化实验两部分组成,两部分之间存在着严谨的逻辑关系,格里菲思的 体内转化实验是艾弗里及其同事的体外转化实验的基础,体现了科学家对 基因本质的探索历程,也说明人类对遗传物质的认识是不断深化和完善的。 下图表示在体内转化实验中,小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况。
归纳总结格里菲思实验与艾弗里实验的三个“不同”
考向2 噬菌体侵染细菌实验的结果分析 2.下图为用标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专一性寄生在大肠杆 菌细胞内)的实验。据图判断下列叙述正确的是( )
A.图2中用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质、DNA,标记元素所在部位分 别对应于图1中的⑤① B.锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,其营养成分中应含有32P C.图2中的⑦⑧分别代表搅拌、离心过程,其中⑧的目的是让质量较轻的 T2噬菌体颗粒分布到B上清液中 D.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(2)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,从理论上分析,为什么上清液中含放 射性?
提示 ①保温时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染大肠杆菌细胞,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,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来,经离心后分布于上 清液中,也会使上清液中出现放射性。
(3)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,为什么沉淀物中出现放射性? 提示 由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌 表面,离心后随大肠杆菌分布于沉淀物中。
RNA
RNA
RNA
DNA DNA
不感染病毒 感染病毒
概念检测 1.基于对肺炎链球菌转化实验的理解,判断下列相关表述是否正确。 (1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。( ) (2)肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。( ) (3)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细 菌而无R型细菌。( ) (4)在肺炎链球菌转化实验中,R型活细菌与加热致死的S型细菌混合产生 了S型活细菌,其生理基础是发生了基因重组。( ) (5)艾弗里及其同事的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。
()
(6)在艾弗里及其同事的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷 酸,因此不能使R型细菌发生转化。( ) (7)艾弗里及其同事的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培 养等技术。( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)√
2.基于T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程,判断下列相关表述是否正确。 (1)T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质。( ) (2)证明光合作用所释放的O2来自水与用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA 是遗传物质所用核心技术相同。( ) (3)T2噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。( ) (4)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大 肠杆菌细胞中。( ) (5)标记噬菌体的方法是分别用含有35S和32P的培养基培养噬菌体。( ) (6)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌,裂解释放的子代噬菌体中 只有2个含35S。( )
将提纯的 DNA注射到大 肠杆菌
将提纯的蛋白质注射到大 肠杆菌体内
大肠杆菌体内检测到 T2噬菌体
大肠杆菌体内未检测 到T2噬菌体
③
破坏逆转录病毒 将提纯的RNA+逆转录酶 大肠杆菌体内检测到
A的结构,分离纯 注射到大肠杆菌体内
逆转录病毒A
④
化 RNA 和 逆 转 将提纯的逆转录酶+其他 大肠杆菌体内未检测 录酶、其他蛋白 蛋白注射到大肠杆菌体内 到逆转录病毒A
检测 观察菌落类型
菌转化为 S型活细菌
型细菌转化为S型细菌
实验结论
已经被加热杀死的S型细菌体内 含有某种“ 转化因子 ”
DNA 是S型细菌的遗传
物质,而蛋白质等其他物 质不是遗传物质
联系
①所用材料相同,都是R型细菌和S型细菌;
②体内转化实验是基础,仅说明加热致死的S型细菌体内含
有 某种“转化因子” ,而体外转化实验则进一步说明
探究2T2噬菌体侵染细菌的实验使科学家普遍接受了DNA是遗传物质的 观点 艾弗里的体外转化实验无疑是一个经典的实验,但在当时艾弗里的实验结 论一经发表就引发质疑。他们选择质疑,既与“细胞提取物不够纯”的实际 情况有关,还与当时大多数科学家深信蛋白质是遗传物质的观点有关。 1953年,赫尔希—蔡斯实验和DNA双螺旋结构模型同时在冷泉港的学术会 议上展示,科学界才普遍接受了DNA是遗传物质的观点。
答案 A—②—a—Ⅱ B—①—b—Ⅰ
(2)实验过程和结果
S型活细菌 不死亡
(3)分析
①实验a、b说明R型活细菌无毒性,S型活细菌 有毒性 。
②实验c说明加热致死的S型细菌 无毒性 。
③实验d说明无毒性的R型活细菌在与加热致死的S型细菌混合后,转化
为 有毒性的S型活细菌 ,并且这种性状的转化是 可以遗传
的。
(4)实验结论:加热致死的S型细菌中有转化因子 。
2.艾弗里的体外转化实验
S型细菌+R型细菌 DNA
R型细菌
3.比较肺炎链球菌体内和体外转化实验
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌 小鼠 体内培养
培养基 培养
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性作对照
S型细菌体内各成分的相 互对照
实验结果
加热致死的S型细菌能使R型活细 S型细菌的DNA 能使R
方法技巧“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考向3 噬菌体侵染细菌的原理
3.逆转录病毒A的侵染会导致大肠杆菌死亡,某生物兴趣小组利用该病毒
和T2噬菌体两种病毒进行相关转化实验,实验操作及结果如下表所示。下
列叙述错误的是( )
组别
实验处理
实验结果
① ②
破 坏 T2 噬 菌 体 结构,分离纯化 DNA和蛋白质
(1)T2噬菌体侵染细菌实验中为什么不能直接用含35S和32P的培养基来培 养T2噬菌体?能否用14C和18O标记噬菌体? 提示 因为噬菌体营寄生生活,只有在细菌体内才能进行增殖,故应先分别 用含35S和32P的培养基培养细菌,再用标记的细菌培养噬菌体,而不能直接 用培养基培养噬菌体。不能用14C和18O标记噬菌体,因为DNA和蛋白质都 含碳元素和氧元素。
“转化因子”是DNA
;
③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则
二、T2噬菌体侵染细菌实验
1.实验材料
T2噬菌体和大肠杆菌
。
(1)T2噬菌体的结构及生活方式
DNA
磷
外壳
硫
寄生
(2) T2噬菌体的复制式增殖
增殖需要的条件 模板
噬菌体
具体内容 的DNA
合成噬菌体DNA的原料 大肠杆菌 提供的四种脱氧核苷酸
32P,32P 主 要 分 布 在 细菌细胞内
32P标记的DNA进入了 细菌细胞内
验(相互
细 菌 细 胞 内 无 35S标记的蛋白质外壳
对照)
含 35S 的 T2 噬 菌 体+大肠杆菌
35S,35S主要分布在 上清液中
留在外面,未进入细菌 细胞
5.结论: DNA 是噬菌体的遗传物质。
三、DNA是主要的遗传物质
考向突破 考向1 肺炎链球菌转化实验分析 1.(2020浙江7月选考)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述,正确的是
() A.活体转化实验中,R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传 B.活体转化实验中,S型细菌的荚膜物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细 菌 C.离体转化实验中,蛋白质也能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳 定遗传 D.离体转化实验中,经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成 S型细菌