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1、必修遗传与进化第三章基因的本质 考纲研读1.人类对遗传物质的探索过程()2.DNA分子结构的主要特点()3.基因的概念()4.DNA分子的复制() 热点提示1.两个经典实验的设计思路和结论分析2.DNA分子结构特点、复制特点及碱基计算3.基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体、遗传信息、生物性状之间关系 第一讲第一讲DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质课前自主学习 课堂互动探究 肺炎双球菌的转化实验2体外转化艾弗里(1)过程及结果：(2)结论：S型细菌的DNA使R型细菌发生转化。S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化。3体内转化与体外转化的关系体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验
2、进一步证明转化因子是DNA。4体内转化与体外转化比较体内转化实验体外转化实验操作人格里菲思艾弗里及其同事细菌培养场所小鼠体内培养基(体外)巧妙构思用加热杀死的S型细菌做对照将物质提纯分离各自观察结果观察小鼠是否死亡培养基中菌落实验结论S型菌体内有转化因子S型菌的DNA是遗传物质相同点巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌实验目的都是探究遗传物质的成分体内转化实验是体外转化实验的基础，后者则是前者的延伸实验设计都遵循对照原则和单一变量原则5.相关问题分析(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，但DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打断，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)转化的实质是S型细菌的DN
3、A片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。(3)转化后形成的S型细菌可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。1(2013东城区质检)在艾弗里证明遗传物质是DNA的实验中，将从S型活细菌中提取的DNA用DNA酶进行了处理，并将处理后的DNA与R型细菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型细菌生长。设置本实验步骤的目的是()A证明R型细菌生长不需要DNAB与“以S型细菌的DNA与R型细菌混合培养”的实验形成对照C补充R型细菌生长所需要的营养物质D直接证明S型细菌DNA不是促进R型细菌转化的因素解析：将从S型活细菌中提取的DNA用DNA酶进行处理，并将处理后的DNA与R型细菌混合培养的目
4、的是与“以S型细菌的DNA与R型细菌混合培养”的实验形成对照，确保单一变量。答案：B2(2013江苏高考)下列关于生命科学研究方法与发展过程的叙述，正确的是()A细胞学说从一个方面揭示了生物界的统一性B标志重捕法解决了活动性不强的动物取样方法上的难题C格里菲斯的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是遗传物质D按孟德尔方法做杂交实验得到的不同结果证明孟德尔定律不具有普遍性解析：标志重捕法用于活动能力较强的动物的取样；格里菲斯的肺炎双球菌转化实验说明了“转化因子”的存在，但未说明DNA是遗传物质；孟德尔定律在生物有性生殖中具有普遍性。答案：A噬菌体侵染细菌的实验2实验方法放射性同位素标记法。标记结果
5、如下表。噬菌体细菌子代噬菌体DNA32P31P32P、31P蛋白质35S32S32S3.实验过程及结果(1)标记噬菌体：用分别含35S和32P的培养基培养细菌，再用培养的细菌培养T2噬菌体，分别得到蛋白质被35S标记和DNA被32P标记的噬菌体。(2)噬菌体侵染细菌：4结果分析(1)噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌细胞中，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来遗传的。5结论DNA是遗传物质。6上清液和沉淀物放射性分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：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
6、中出现放射性。噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，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表面，随细菌离心到沉淀物中。7与肺炎双球菌转化实验的比较相同点均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用都遵循了对照原则都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质不同点方法不同艾弗里实验直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养噬菌体侵染细菌实验同位素标记法：分别标记DNA和蛋白
7、质的特殊元素(32P和35S)，侵染时自然分离特别提醒因噬菌体蛋白质含有DNA没有的特殊元素S，所以用35S标记蛋白质；DNA含有蛋白质没有的元素P，所以用32P标记DNA；因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N元素，所以此实验不能用C、H、O、N作为标记元素。3(2013苏北模拟)赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验主要包括4个步骤：将35S和32P标记的噬菌体分别与细菌混合培养用35S和32P分别标记噬菌体放射性检测离心分离实验步骤的正确顺序为()ABC D解析：实验过程是用35S和32P分别标记噬菌体，然后与细菌混合培养，再离心分离，进行放射性检测。答案：C4关于“
8、噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是()A分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体B分别用“35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养C用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质解析：噬菌体是寄生生物，一般的培养基无法培养噬菌体；在用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时，保温培养的时间不能过长，否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，从而影响实验结果；用35S标记的噬菌体侵染细菌实验中，沉淀物中有少量放射性是
9、因为搅拌不充分，使含35S的蛋白质外壳残留在细菌上；噬菌体侵染细菌的实验只能说明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质是不是遗传物质。答案：C1烟草花叶病毒感染烟草实验DNA是主要的遗传物质2.DNA是主要的遗传物质结论：由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。5烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同(如下图A)，试分析图B中(a)、(b)、(c)三个实验并回答问题。(1)(a)表示用_感染烟草叶，结果_。(2)(b)表示用_感染烟草叶，结果_。(3)(c)表示用_感染烟草叶，结果_。(4)(d)表示由人工合成的新病毒，其产生的后代是_
10、型。(5)整个实验说明_ _。解析：解题的关键在于读懂题图所表示的含义：图B中(a)为用TMV的蛋白质外壳去感染烟草叶，结果烟草叶未被感染；(b)为用HRV的RNA去感染烟草叶，使烟草叶被感染，表现出被HRV感染的症状；(c)表示用“杂种病毒”去感染烟草叶，被感染的烟草叶表现出HRV感染的症状；(d)表示由TMV蛋白质外壳和HRV的RNA组成的“杂种病毒”在烟草叶中增殖产生的后代为HRV型。在对照中，显示了HRV的性状遗传是由RNA控制的。答案：(1)TMV的蛋白质外壳无病斑(2)HRV的RNA出现HRV感染烟草叶的病斑(3)TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的新病毒出现HRV感染烟草叶的
11、病斑(4)HRV(5)RNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质实验技能提升 62010年11月26日日本千叶县政府宣布，该县一所小学近日发生诺瓦克病毒集体感染事件，200多名患者出现腹泻和呕吐等病状。要研制诺瓦克病毒疫苗，必须知道其大分子组成，设计实验探究其物质组成。(1)实验原理：RNA溶液在盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色。蛋白质溶液与_反应显_色。_。(2)实验步骤：用三支洁净的试管分别取等量含有诺瓦克病毒的溶液，编号A、B、C。向A试管中滴加适量的二苯胺试剂，水浴加热。向B试管中滴加适量浓盐酸与苔黑酚，加热。向C试管中_。(3)请设计一个表格并记录实验结果。(4)实验结论_。解析：诺瓦克病毒由
12、蛋白质外壳和核酸组成，核酸包括DNA和RNA，要鉴定这些大分子物质，可利用某些化学试剂与这些物质发生颜色反应，根据特定的颜色，判断该病毒中是否含有这些大分子成分。设计表格方便记录实验结果，利用实验结果分析，并得出结论。答案：(1)双缩脲试剂紫DNA溶液与二苯胺试剂共热显蓝色(2)加适量的双缩脲试剂，振荡(3)表格如下：(4)诺瓦克病毒的大分子组成为RNA和蛋白质注：(3)、(4)其他答案也可，但表格内容要与结论一致。 双缩脲试剂二苯胺试剂苔黑酚现象紫色不变色绿色成分蛋白质不存在DNARNA1(2012江苏高考)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是()A孟德尔发现遗传因
13、子并证实了其传递规律和化学本质B噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力C沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数D烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA解析：孟德尔提出遗传因子的概念，但没有证明遗传因子的化学本质，DNA双螺旋中嘧啶数嘌呤数；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。答案：B2(2013新课标全国卷)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ABC D解析：孟德尔通过豌豆杂交实验，发现了遗传规律；摩尔根的果绳杂交实验证明基因在染
14、色体上；根据DNA的X光衍射实验数据，建立了DNA的结构。答案：C3艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有：设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应；放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是()A两者都运用了和B前者运用了，后者运用了C前者只运用了，后者运用了和D前者只运用了，后者运用了和解析：艾弗里的肺炎双球菌转化实验设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，并且还运用了放射性同位素标记法。答案：D4在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和
15、蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，在图中标记元素所在部位依次是()A、B、C、 D、解析：DNA的基本单位是脱氧核苷酸，32P标记的部位是磷酸基，脱氧核糖和含氮碱基不含P；35S标记的是蛋白质的R基团，其他部位不含S。答案：A5下列有关实验及实验结论的叙述中，错误的是()实验材料实验过程实验结果与结论AR型和S型肺炎双球菌将R型活细菌与S型细菌的DNA和DNA水解酶混合培养只生长R型细菌，说明DNA被水解后就失去遗传效应B噬菌体和大肠杆菌用35S标记的噬菌体去感染普通的大肠杆菌，短时间保温离心后获得的上清液的放射性很高，说明DNA是遗传物质实验材料实验过程实验结果与结论C烟草
16、花叶病毒和烟草用从烟草花叶病毒中分离出的RNA侵染烟草烟草出现病斑，说明烟草花叶病毒的RNA是遗传物质D大肠杆菌将已用15N标记DNA的大肠杆菌培养在普通(14N)培养基中经三次分裂后，含15N的DNA占DNA总数的1/4，说明DNA分子的复制方式是半保留复制解析：“S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，离心后获得的上清液的放射性很高，不能说明DNA是遗传物质。答案：B6如图是科学家为了弄清转化因子的本质而做的实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是 ()A实验一 B实验二C实验三 D实验一和三解析：实验二中加入的DNA酶能水解S型细菌的DNA，R型细菌不能转化为S型细菌，所以实验二的培养皿中只有
17、一种菌落。答案：B71928年，英国科学家利用小鼠做了如下的实验：实验1：R型活细菌小鼠小鼠存活；实验2：S型活细菌小鼠小鼠死亡分离出S型活细菌；实验3：加热后杀死的S型细菌小鼠小鼠存活；实验4：加热后杀死的S型细菌R型活细菌小鼠小鼠死亡。请回答下列相关问题：(1)在实验4中从死亡的小鼠体内能够分离出_细菌。(2)除了用注射法，通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌外，你还可以利用怎样的方法来区别R型和S型细菌？_(3)如图为实验4中小鼠体内R型细菌的增长曲线，请在图中绘出S型细菌的增长情况。(用虚线绘制)(4)通过该实验获得的结论是_。(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型活细菌，请
18、预测该小鼠的生活情况：_；并分析其原因：_ _。 解析： (1)在实验4中，小鼠的死亡是部分R型细菌转化成S型细菌的结果，故从死亡的小鼠体内能够分离出R型和S型种细菌。(2)除了运用注射法，通过观察小鼠是否死亡来区分R型和S型细菌外，也可以通过培养细菌，直接观察细菌的菌落特征进行判断，以及借助显微镜观察细菌有无荚膜来判断。(3)绘图时需要注意：S型细菌种群将呈现“S”型增长曲线；S型细菌的初始数量应为0，体现转化从无到有的过程；S型细菌应先于R型细菌开始增长，且最后数量要多于R型细菌。(4)该实验证明了S型细菌中存在着转化因子，但不能证明DNA就是遗传物质。(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注
19、射S型活细菌，小鼠不会死亡，因为先前注射的加热后杀死的S型细菌相当于抗原，小鼠体内会产生相应的抗体和记忆细胞，能够杀死注射的S型活细菌。答案：(1)S型和R型(2)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；若菌落表面粗糙，则为R型)(3)如图 (4)S型细菌中存在着转化因子(5)存活加热后杀死的S型细菌相当于疫苗，能刺激小鼠产生大量的抗体和记忆细胞8某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。噬菌体细菌DNA或脱氧核苷酸32P标记31P标
20、记蛋白质或氨基酸32S标记35S标记(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的_和_元素，各有_个和_个。(2)子代噬菌体中，只含32P的有_个；只含31P的有_个；同时含有32P、31P的有_个。(3)子代噬菌体的蛋白质分子中都没有_元素，由此说明_；子代噬菌体蛋白质都含有_元素，这是因为_ _。解析：由于细菌细胞中核苷酸含31P，而噬菌体核酸中含32P，细菌氨基酸含35S，噬菌体蛋白质含32S，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳留在外面，只有DNA侵入，合成子代噬菌体所需的原料均来自宿主细胞，因此，每个噬菌体侵染细菌所形成的子代噬菌体的DNA中，只有2个含亲代噬菌体的DNA模板链，其余均只含31P，而蛋白质外壳应全是由细菌提供的原料构建的，即全含35S。答案：(1)31P32Pn2(或32P 31P2n)(2)0n22(3)32S噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌内35S子代噬菌体的蛋白质外壳是以细菌内35S标记的氨基酸为原料合成的
