1、届 一轮复习中图版 遗传物质的发现 教案第15讲遗传物质的发现最新考纲人类对遗传物质的探索过程()。考点一基因在染色体上和肺炎双球菌转化实验(5年7考)一、基因在染色体上1.萨顿的假说(1)研究方法：类比推理。(2)内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。(3)依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系，如下表所示：基因染色体生殖过程中在杂交过程中保持完整性和独立性在配子形成和受精过程中，形态结构相对稳定存在体细胞成对成对配子成单成单体细胞中来源成对基因一个来自父方，一个来自母方一对同源染色体，一条来自父方，一条来自母方形成配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合非
2、同源染色体自由组合2.基因位于染色体上的实验证据(1)实验者：摩尔根；(2)实验：果蝇杂交实验；(3)研究方法：假说演绎法；(4)结论：控制眼色的基因位于性(X)染色体上。假说演绎法与类比推理有怎样的区别？其是否具有逻辑的必然性？提示假说演绎法是建立在假说基础之上的推理，并通过验证得出结论，如孟德尔发现遗传定律；而类比推理是借助已知事实及事物间的联系推理得出假说，其得出的结论不具有逻辑必然性。二、肺炎双球菌转化实验1.格里菲思的体内转化实验(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。S型细菌R型细菌菌落光滑粗糙菌体有多糖类荚膜无多糖类荚膜毒性有毒性，使小鼠患败血症死亡无毒(2)实验过程及结果：
3、(3)结论：加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌。2.艾弗里的体外转化实验(1)实验目的：探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或多糖？(2)方法：直接分离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。(3)实验过程及结果(4)结论：DNA是“转化因子”，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。1.肺炎双球菌体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？提示加热杀死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.肺炎双球菌体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌
4、时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？提示实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌，转化实质为“基因重组”。3.肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？提示起对照作用，用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。4.两个转化实验有哪些相同点及联系？提示(1)相同点：所用材料相同；两实验都遵循对照原则、单一变量原则。(2)联系：体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸。1.(2017经典高考)肺炎双球
5、菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是()A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的B.S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的解析S型肺炎双球菌的菌落为光滑的，R型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，A错误；S型菌加热后蛋白质变性，导致细菌死亡，所以注射S型菌后的小鼠仍能存活，B错误；转化的效率不是100%，所以从病死小鼠中可分离得到S型菌和R型菌，C错误；本实验是肺炎双球菌体内转化实验，实验结论是S型菌中存在某种转化因子，促使R型菌转化为S型菌
6、，但未证明转化因子是DNA，D正确。答案D2.(2017河北省保定市期中)关于“肺炎双球菌的转化实验”，下列哪一项叙述是正确的是()A.R型菌与S型菌DNA混合后，转化是基因突变的结果B.用S型菌DNA与活R型菌混合后，可能培养出S型菌和R型菌C.用DNA酶处理S型菌DNA后与活R型菌混合，可培养出S型菌和R型菌D.格里菲思用活R型菌与死S型菌混合后注射到小鼠体内，可导致小鼠死亡，这就证明了DNA是遗传物质解析R型菌与S型菌DNA混合后，转化是基因重组的结果，A错误；S型肺炎双球菌的DNA是转化因子，能使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌，所以用S型菌DNA与活R型菌混合后，可能培养出S型菌和
7、R型菌，B正确；用DNA酶处理S型菌DNA后，其所携带的遗传信息已失去，所以与活R型菌混合，不能培养出S型菌，C错误；格里菲思用活R型菌与死S型菌混合后注射到小鼠体内，可导致小鼠死亡，只能证明S型菌体内存在转化因子，不能证明DNA是遗传物质，D错误。故选B。答案B关注格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)3个“不同”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(2)噬菌体的复制式增殖增殖需要的条件内容模板噬菌体的DNA合成噬菌体DNA的原料大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸合成噬菌体蛋白质原料大肠杆菌的氨基酸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、
8、32P分别标记蛋白质和DNA。3.实验过程(1)标记噬菌体(2)侵染细菌结果结果4.实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。5.结论DNA是遗传物质。助学巧记“二看法”判断子代噬菌体标记情况1.真题重组判断正误(1)证明光合作用所释放的O2来自于水与用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(2016课标，2B)()(2)T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖(2013海南，13D)()(3)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质(2013新课标，5改编)()(4)T2噬菌体
9、的核酸和蛋白质中含硫元素。(2013海南卷，13A)()(5)T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中。(2013海南卷，13B)()“遗传物质的探索过程”的高考命题主要聚焦两大经典实验设计的思路、实施的过程、结果及相应结论等；关注实验方法的考查，如细菌的培养、噬菌体的同位素标记等；重视实验结论的提炼。考查主要以选择题为主，涉及细菌、病毒的结构和生活方式等相应的知识储备。2.(1)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？提示细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：(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。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。(2
10、)繁殖快。细菌2030 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。(2)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出？提示最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。噬菌体侵染细菌实验分析1.(2017全国卷，2)在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是()A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D.人体免疫缺陷病毒与T2噬
11、菌体的核酸类型和增殖过程相同解析T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质，B错误；噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和ATP，所以培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，前者是RNA病毒，后者是DNA病毒，D错误。答案C2.(2017江淮十校联考)下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实
12、验步骤示意图，有关叙述正确的是()A.被标记的噬菌体是直接接种在含有35S的培养基中获得的B.培养时间过长会影响上清液中放射性物质的含量C.培养时间过短会影响上清液中放射性物质的含量D.搅拌不充分会影响上清液中放射性物质的含量解析病毒必须寄生在活细胞中，不能用培养基直接培养，A错误；培养时间的长短会影响32P标记的实验结果，不影响35S标记的实验结果，因此B、C错误；搅拌不充分会使噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，使沉淀物中有少量放射性，D正确。答案D关注噬菌体侵染细菌实验的2个关键环节“保温”与“搅拌”(1)侵染时间要合适若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中出现放射性。原因是部分噬
13、菌体未侵染或子代噬菌体被释放出来。(2)“搅拌”要充分如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。综合考查两大经典实验及其比较1.(2013新课标，5)在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是()孟德尔的豌豆杂交实验摩尔根的果蝇杂交实验肺炎双球菌转化实验T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA的X光衍射实验A. B. C. D.解析孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和基因的自由组合定律；摩尔根通过果蝇的杂交实验证明了基因位于染色体上；DNA的X光衍射实验说明了DNA分子呈螺旋结构。证明DNA是遗传物质的实验有肺炎双球
14、菌的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。答案C2.(2018河南南阳市一联)下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验中，说法正确的是()A.肺炎双球菌的体内转化实验是根据小鼠是否死亡来说明R型肺炎双球菌中有转化因子的B.肺炎双球菌体外转化实验中，转化得到的S型肺炎双球菌体内存在R型肺炎双球菌的遗传物质C.实验前用来培养噬菌体的大肠杆菌和噬菌体侵染细菌实验中被侵染的大肠杆菌都是标记好的大肠杆菌D.实验不能说明DNA是主要的遗传物质，但都可以说明蛋白质不是遗传物质解析肺炎双球菌的体内转化实验是根据小鼠体内是否出现S型细菌来说明S型肺炎双球菌中有转化因子的，A错误；实验前用来培养噬菌体的大
15、肠杆菌是标记好的大肠杆菌，而噬菌体侵染细菌实验中被侵染的大肠杆菌不是被标记的大肠杆菌，C错误；肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都不能说明DNA是主要的遗传物质，其中肺炎双球菌转化实验可以说明蛋白质不是遗传物质，而噬菌体侵染细菌实验不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。答案B艾弗里肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计的比较实验名称艾弗里肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验实验思路设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的作用设计原则对照原则和单一变量原则处理方式的区别直接分离法：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型活细菌混合培养同位素标记法：分别标记DNA
16、和蛋白质的特征元素(32P和35S)实验结论DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质注：两个实验均证明了“DNA是遗传物质”但不能证明“DNA是主要的遗传物质”。考点三DNA是主要的遗传物质1.烟草花叶病毒感染烟草的实验(1)实验过程及结果(2)实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质2.探索遗传物质的经典实验总结(1)DNA是主要的遗传物质真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。(2)不同生
17、物的遗传物质生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA体内碱基种类4种5种5种体内核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA实例噬菌体、烟草花叶病毒乳酸菌、蓝藻玉米、小麦、人病毒侵染及拆分重组实验(经典高考题)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是()“杂合”噬菌体的组成实验预期结果预期结果序号子代表现型甲的DNA乙的蛋白质1与甲种一致2与乙种一致乙的DNA甲的蛋白质3与甲种一致4与乙种一致A.1、3 B.1、4 C.2、3 D
18、.2、4解析因为DNA是噬菌体的遗传物质，所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。答案B探索“遗传物质”的4种方法【方法体验】下面是兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。(1)实验目的：略。(2)材料用具：显微注射器，该流感病毒的核酸提取液，猪胚胎干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。(3)实验步骤：第一步：把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，_。第二步：取等量的猪胚胎干细胞分
19、成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有该流感病毒产生。(4)请预测结果及结论：_；_。若A、B、C三组均出现该流感病毒，则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。解析病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，核酸包括DNA和RNA两类， 根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再注射到猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可根据培养后是否检测到该流感病
20、毒来判断其核酸类型。答案(3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理(4)若A、C两组出现该流感病毒，B组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是RNA若B、C两组出现该流感病毒，A组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是DNA易错防范清零易错清零易错点1误认为格里菲思实验证明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA或误认为艾弗里实验运用了“同位素标记”技术点拨(1)格里菲思实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但并未具体证明转化因子是何种物质。(2)艾弗里实验所用方法为“化学分离提取法”而不是放射性同位素标记法，噬菌体侵染细菌实验所利用的才是放射性同位素标记
21、法(32P、35S)。易错点2不能正确理解肺炎双球菌转化实验的“转化”点拨(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)发生转化的只是少部分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，而只是少部分R型细菌转化成S型细菌。易错点3未明确“标记”对象与实验结果的对应关系点拨“两看法”解答噬菌体侵染细菌的同位素标记问题易错点4误认为原核生物或真核生物细胞质中的遗传物质为RNA或认为某一生物遗传物质“
22、主要是DNA”点拨(1)真核生物(包括细胞质、细胞核中)和原核生物的遗传物质一定是DNA。(2)病毒的遗传物质是DNA或RNA。(3)绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。【注意】常见的错误说法：“(具体的某种生物名称)的遗传物质主要是DNA”“(具体的某种生物名称)的主要遗传物质是DNA”等。对于具体的生物而言，其遗传物质是确定的，要么是DNA，要么是RNA，只能是其中的一种，因此对于具体的某种生物而言，“DNA”“RNA”或“遗传物质”的前面不能加“主要”两个字。纠错小练1.(2017湖南六校联考)如图是关于肺炎双球菌的转化实验，分析错误的是()A.肺炎双球菌转化的实
23、质是基因重组B.结果1中全部为S型肺炎双球菌C.该实验证明DNA是遗传物质D.结果2中全部为R型肺炎双球菌解析肺炎双球菌转化的实质是基因重组，A正确；结果1中有S型细菌，也有R型细菌，因为只有部分R型细菌会转化为S型细菌，B错误；该实验证明了DNA是遗传物质，C正确；S型细菌的DNA被DNA酶降解后将不会使R型细菌发生转化，因此，结果2中全部为R型细菌，D正确。答案B2.(2017江西四校联考)用32P或35S标记T2噬菌体并分别与无标记的细菌混合培养，保温一定时间后经搅拌、离心得到上清液和沉淀物，并测量放射性。对此实验的叙述，不正确的是()A.实验目的是研究遗传物质是DNA还是蛋白质B.保温
24、时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏低C.搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高D.实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P解析32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，可单独分析DNA或蛋白质在遗传中的作用，通过比较两组实验中上清液和沉淀物中放射性的差异，可以确定DNA是遗传物质，A正确；保温时间过长会使32P标记组大肠杆菌裂解，经过离心后含有放射性的噬菌体进入上清液中，从而使上清液的放射性偏高，B错误；若搅拌不充分，35S标记组噬菌体的蛋白质外壳仍附着在大肠杆菌表面，离心后蛋白质外壳随同大肠杆菌一同出现在沉淀物中，使沉淀物的放射性偏高，C正确；合成子代噬菌体蛋白
25、质外壳的原料来自大肠杆菌，故子代噬菌体均不含35S，但由于DNA的半保留复制，部分子代噬菌体可含有32P，D正确。答案B3.(2018河南八市一联，15)在人类对生物遗传的探究历程中，众多学者通过实验逐步揭示了生物性状遗传的本质。下列相关叙述，错误的是()A.肺炎双球菌的体外转化实验表明DNA是细菌内的“转化因子”B.T2噬菌体侵染细菌的实验表明DNA是生物主要的遗传物质C.伞藻的嫁接与核移植实验表明细胞核控制着生物体性状的遗传D.转入荧光蛋白基因的小鼠出现荧光现象，表明基因具有遗传效应解析本题考查与DNA有关的探究实验，主要考查理解能力和实验与探究能力。肺炎双球菌的体外转化实验证明DNA是转
26、化因子，A正确；T2噬菌体侵染细菌的实验只表明DNA是遗传物质，B错误；伞藻的嫁接与核移植实验表明生物的性状是由细胞核控制的，C正确；转入荧光蛋白基因，出现荧光现象，表明基因控制蛋白质的合成，具有遗传效应，D正确。答案B随堂真题&预测1.(2011广东高考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如表所示。由表可知()实验组号接种菌型加入S型细菌的物质培养皿长菌情况R型蛋白质R型R型荚膜多糖R型R型DNAR型、S型R型DNA(经DNA酶处理)R型A.不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子B.说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性C.和说明S型细菌的DNA是转化因子D.说明DNA是主要的遗传物质解
27、析实验过程中，组加入的蛋白质和组加入的荚膜多糖不能促进R型细菌的转化，说明二者不是转化因子，A错误；组加入的DNA能促进R型细菌的转化，组加入的经DNA酶处理的DNA不能促进R型细菌转化，说明DNA是转化因子，C正确；B、D均不能得到证明。答案C2.(2016经典高考，1)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是()A.格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质解析格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因
28、重组的结果，A错误；格里菲思实验证明了S型细菌中存在一种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，B错误；T2噬菌体营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C错误；赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，D正确。答案D3.(2013海南卷，13)关于T2噬菌体的叙述，正确的是()A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质D.T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖解析核酸中不含硫元素，故A错误；T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中，故B错误；任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA中的一种，T2噬菌体的遗传物质是DNA，故C错误；T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖，D正确。答案D4.(2019高考预测)T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌中的双链DNA病毒。用含放射性同位素32P的T2噬菌体侵染不含32P而含放射性同位素35S的大肠杆菌，经短时间保温后，进行搅拌、离心，发现子代噬菌体中均含有放射性。对上述实验的分析错误的是()A.某些子代T2噬菌体会同时含有32P和35SB.离心后放射性同位素主要集中于离心管的沉淀中C.该实验表明T2噬菌体能利用大肠杆菌的物质进行增殖D.该实验表明噬菌体的DNA进行半保留复制并控制
