人教版高三生物大一轮总复习：第18讲DNA是主要的遗传物质

第六单元基因的本质和表达

第18讲DNA是主要的遗传物质

考点一肺炎双球菌的转化实验

1．格里菲思的体内转化实验

(1)实验材料

(2)实验过程和结论

2．艾弗里的体外转化实验

(1)设计思路：直接别离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等 ,将它们分别与R 型细菌混合培养 ,研究它们各自的遗传功能。

(2)实验过程：

(3)实验分析：

①只有参加S型细菌的DNA ,R型细菌才能转化为S型细菌。

②S型细菌的DNA参加DNA酶后 ,不能使R型活细菌发生转化。

(4)实验结论：S型细菌的DNA是“转化因子〞 ,即DNA是遗传物质。

艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验 ,结果如下表。由表可知( ) A.①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子

B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性

C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子

D．①～④说明DNA是主要的遗传物质

解析：①组：R型细菌＋S型细菌的蛋白质 ,只长出R型细菌 ,说明蛋白质不是转化因子；②组：R型细菌＋S型细菌的荚膜多糖 ,只长出R型细菌 ,说明荚膜多糖不是转化因子 ,无法证明S型细菌的荚膜多糖有酶活性；③组：R型细菌＋S型细菌的DNA ,结果既长出R型细菌又长出S型细菌 ,说明DNA可以使R型细菌转化为S型细菌；④组：用DNA酶将DNA水解 ,结果只长出R型细菌 ,说明DNA的水解产物不能使R型细菌转化为S型细菌 ,从反面说明了只有DNA才能使R型细菌发生转化。D 项 ,此实验只涉及R型和S型肺炎双球菌两种生物 ,没有涉及RNA病毒 ,无法证明DNA是主要的遗传物质。

答案：C

1．R型细菌和S型细菌的区分

(1)制作装片 ,显微镜观察是否有荚膜结构。

(2)培养形成菌落 ,根据培养基中两种细菌不断增殖形成菌落的形态可以区分 ,肉眼即可区分。

2．体内转化实验和体外转化实验的比拟

3.实验拓展分析

(1)加热杀死S型细菌的过程中 ,其蛋白质变性失活 ,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。

(2)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去 ,说明S型细菌的DNA是遗传物质。

【误区警示】

“转化〞的两个易错点

(1)转化的实质是基因重组而非基因突变：

肺炎双球菌转化实验中S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中 ,使受体细胞获得了新的遗传信息 ,即发生了基因重组。

(2)发生转化的只是少局部R型细菌：

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 ,所以转化过程中并不是所有的R型细菌都转化成S型细菌 ,而只是少局部R型细菌转化成S型细菌。

1．在肺炎双球菌的转化实验中 ,能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计是( )

A．将无毒R型活细菌与有毒S型活细菌混合后培养 ,发现R型细菌转化为S型细菌

B．将无毒R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合后培养 ,发现R型细菌转化为S 型细菌

C．从加热杀死的S型细菌中提取DNA、蛋白质和多糖 ,混合参加培养R型细菌的培养基中 ,发现R型细菌转化为S型细菌

D．从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖 ,分别参加培养R型细菌的培养基中 ,发现只有参加DNA ,R型细菌才转化为S型细菌

此题考查肺炎双球菌转化实验设计的分析。解答此题应首先明确该实验的设计思路 ,即要通过实验设计证明DNA是遗传物质 ,必须是单独观察DNA的作用 ,并和其他成分作对照 ,然后结合各选项作出解答。

【解析】逐项分析如下：

【答案】D

2．以下图表示格里菲思做的肺炎双球菌转化实验的局部实验过程 ,S型菌有荚膜且具有毒性 ,能使人患肺炎或使小鼠患败血症 ,R型菌无荚膜也无毒性。相关说法错误的选项是( )

A．与R型菌混合前必须将S型菌慢慢冷却

B．无毒的R型菌转化为有毒的S型菌属于基因重组

C．该转化实验不能证明DNA是遗传物质

D．S型菌的DNA能抵抗机体的免疫系统 ,从而引发疾病

【解析】与R型菌混合前必须将S型菌慢慢冷却 ,以防止高温杀死R型菌；S型菌的DNA进入R型菌 ,使R型菌有毒性 ,实际上就是外源基因整合到受体DNA上并得以表达 ,这属于基因重组；该转化实验不能证明DNA是遗传物质；由于S型菌有荚膜 ,进入吞噬细胞后 ,受荚膜的保护 ,能抵抗吞噬细胞的吞噬和消化 ,从而迅速增殖、扩散 ,引起机体发生疾病。

【答案】D

3．肺炎双球菌转化实验中 ,将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后 ,注射到小鼠体内 ,在小鼠体内S型和R型细菌含量变化情况如下图。以下有关表达错误的选项是( )

A．在死亡的小鼠体内存在着S型、R型两种类型的细菌

B．曲线ab段下降的原因是R型细菌被小鼠的免疫系统所消灭

C．曲线bc段上升 ,与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关

D．S型细菌数量从0开始是由于R型细菌基因突变的结果

【解析】分析图可知 ,死亡的小鼠体内一定含有两种肺炎双球菌 ,A正确；注射

早期 ,由于小鼠免疫系统发挥作用 ,消灭了局部R 型细菌 ,所以曲线ab 段是下降的 ,B 正确；而bc 段上升的原因是R 型细菌转化成有毒性的S 型细菌 ,导致小鼠免疫能力下降 ,进而R 型细菌逐渐增多 ,C 正确；S 型细菌的遗传物质进入R 型细菌 ,使其转化成S 型细菌 ,并非R 型细菌基因突变的结果 ,D 错误。

【答案】 D

【解题归纳】

肺炎双球菌转化实验的两个认识方法

(1)体内转化实验仅说明加热杀死的S 型细菌内含有“转化因子〞 ,而没有证明“转化因子〞的本质 ,体外转化实验才说明“转化因子〞是DNA 。

(2)体内转化实验和体外转化实验均表达了对照原那么 ,最终实验结论必须由几组实验结果比照得出。

考点二 噬菌体侵染细菌的实验

1．实验材料——T 2噬菌体

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．实验过程及结果

(1)标记噬菌体

(2)侵染细菌

(3)结果分析

4.实验结论

在噬菌体中 ,保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA ,即DNA 是遗传物质。 (必修2 P45)为什么选择35S 和32P 这两种同位素分别对蛋白质和DNA 进行标记 ,而不用14C 和18O 标记？

提示：S 是蛋白质的特征元素 ,P 是DNA 的特征元素。假设用14C 和18O 进行标记 ,由于蛋白质和DNA 都含有C 和O ,因此无法确认被标记的是何种物质。

1．噬菌体增殖的条件

(1)场所：大肠杆菌。

(2)蛋白质合成⎩⎪⎨⎪⎧

原料：大肠杆菌的氨基酸场所：大肠杆菌的核糖体 (3)DNA 合成⎩⎪⎨⎪⎧ 模板：噬菌体的DNA 原料：大肠杆菌中的四种脱氧核苷酸

2．实验结果分析

(1)用35S 标记噬菌体 ,上清液中放射性很高的原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 ,离心后存在于上清液中。

(2)用35S 标记噬菌体 ,沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分 ,有少量含35S 的噬菌体吸附在细菌外表 ,随细菌离心到沉淀物中。

(3)用32P 标记噬菌体 ,沉淀物中放射性很高的原因：DNA 进入大肠杆菌 ,离心后存在于沉淀物中。

(4)用32P 标记噬菌体 ,上清液中含放射性的原因。

①保温时间过短 ,有一局部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。