【备考2024】生物高考一轮复习：第17讲 DNA是主要的遗传物质

【备考2024】生物高考一轮复习

第17讲 DNA是主要的遗传物质

[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

[核心素养]

(教师用书独具) 1.认识DNA分子作为遗传物质应具备的特征，形成结构决定功能的观念。(生命观念)

2.总结肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程，学习科学探究方法。(科学探究)

3.分析人类对遗传物质探究的实验设计思路，培养探究意识。(科学思维)

考点1 肺炎链球菌转化实验

一、对遗传物质的早期推测

1．20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。

2．20世纪30年代，人们认识到DNA的重要性，但是认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。

二、两种肺炎链球菌的比较

项目 种类

S型细菌 R型细菌

菌落 表面光滑 表面粗糙

菌体

毒性 有毒性 无毒性

三、格里菲思的体内转化实验 2/19

1．实验a、b对比说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。 2．实验b、c对比说明加热致死的S型细菌无致病性。

3．实验b、c、d对比说明R型细菌转化为S型细菌。

4．综合以上实验得出的结论是S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌。

四、艾弗里的体外转化实验

1．格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。 (×)

提示：格里菲思的肺炎链球菌转化实验只是证明了S型细菌中存在“转化因子”，使无毒的R型细菌转化为有毒的S型细菌。

2．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。

(×)

提示：艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明DNA是遗传物质，不能证明DNA是主要的遗传物质。

3．从格里菲思的第四组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。 (×)

提示：S型活细菌是由R型细菌转化而来的。

4．艾弗里的实验中加蛋白酶的作用是使蛋白质失去活性，但其他物质如RNA、DNA等仍具有生物活性。 (√)

5．肺炎链球菌属于寄生细菌，其蛋白质在寄主细胞的核糖体上合成。(×)

提示：肺炎链球菌是原核生物，其蛋白质在自身核糖体上合成。

1．为什么无荚膜的R型肺炎链球菌无毒性，有荚膜的S型肺炎链球菌有毒性？(必修2 P43“相关信息”)

提示：无荚膜的R型肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭；有荚膜的S型肺炎链球菌可以抵抗吞噬细胞的吞噬，而在宿主体内存活并繁殖。

2．肺炎链球菌转化的实质是什么？(必修2 P44“图3－3”)

提示：转化的实质是基因重组。S型细菌的DNA进入到R型细菌中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。

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。

1．ab段R型细菌数量减少的原因是_________________________________

_________________________________________________________________

________________________________________________________________。

提示：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

2．bc段R型细菌数量增多的原因是_________________________________

_________________________________________________________________ ______________________________________________________________。

提示：b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌的繁殖降低了小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖

肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较

比较项目 体内转化实验 体外转化实验

科学家 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)

实验构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 利用不同的酶，每一实验组特异性地去除一种物质，从而观察这种物质对转化的影响

结果观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型

实验结论 S型细菌体内有转化因子 S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质

联系 ①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌；②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA；③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则

如图是艾弗里体外转化实验的一个操作步骤，下列四组实验是对该实验的延伸实验，请判断下列四组实验中小鼠的存活情况。

①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠； ②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠；

③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠；

④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠。

(1)小鼠存活的是________，小鼠死亡的是________。(均填序号)

(2)请解释各组小鼠存活与死亡的原因。

提示：(1)①③④ ②

(2)DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，①中小鼠存活。②加入的是S型细菌，小鼠死亡。③中高温能使R型细菌死亡，使酶失去活性，高温后加入S型细菌的DNA，不能实现转化；④中S型细菌＋DNA酶会使S型细菌的DNA分解，失去作用，高温冷却后加入R型细菌的DNA，也不会再发生转化，因此③④中小鼠都存活。

考查肺炎链球菌转化实验

1．(不定项)(2021·江苏百校联考)1928年，英国细菌学家格里菲斯以小鼠为实验材料做了如下实验：

项目 第1组 第2组 第3组 第4组

实验

处理 注射活的R型菌 注射活的S型菌 注射加热杀死的S型菌 注射活的R型菌与加热杀死的S型菌

实验

现象 小鼠不死亡 小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌

下列关于此实验的分析正确的是( )

A．实验的关键现象是第4组小鼠死亡并只分离到S型活细菌

B．对第4组实验的分析必须是以1～3组的实验为参照

C．本实验的结果表明R型肺炎链球菌发生了基因重组

D．本实验结论为“加热杀死的S型细菌中含有转化因子” BD [第4组小鼠死亡，应分离得到R型细菌和S型活细菌，A项错误；本实验的结果不能说明R型肺炎链球菌发生了基因重组，C项错误。]

2．(2021·衡水中学二调)为研究使肺炎链球菌发生转化的物质，某学习小组进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述错误的是( )

A．该实验的假设是“使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质或DNA”

B．甲组实验作对照，培养皿中应当有两种菌落

C．该实验控制自变量用到了“加法原理”

D．若乙组培养皿中有两种菌落，丙组培养皿中有一种菌落，则说明使肺炎链球菌发生转化的物质是DNA

C [由乙、丙两组实验中分别加入了蛋白酶和DNA酶可知，该实验的假设是“使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质或DNA”，甲组实验只加了S型菌的提取物，未加蛋白酶或DNA酶，因此甲组作对照，培养皿中应当有R型和S型两种菌落，该实验控制自变量的方法用到了“减法原理”；乙组加入了蛋白酶，水解了S型菌的蛋白质，排除了蛋白质的干扰，丙组加入了DNA酶，S型菌的DNA被水解，若乙组培养皿中有两种菌落，丙组培养皿中有一种菌落，则说明乙组肺炎链球菌发生了转化，而丙组未发生转化，从而说明使肺炎链球菌发生转化的物质是DNA。]

肺炎链球菌转化实验的拓展分析

3．(2021·辽宁五校协作体联考)某同学对格里菲思的实验进行了改良，将R型菌、S型菌、加热杀死的S型菌、加热杀死的S型菌和R型活菌的混合物分别接种到甲、乙、丙、丁四组相同的培养基上，在适宜无菌的条件下进行培养，一段时间后，菌落的生长情况如图所示。下列有关叙述正确的是( )

甲 乙 丙 丁

A．若培养前在甲组培养基中加入S型菌的DNA，得到的菌落类型与丁不同

B．甲、乙两组作为丁组的对照组，丙组培养基无菌落产生，可以不必设置

C．丁组的实验结果说明了使R型菌发生转化的物质是S型菌的DNA

D．该实验中的无关变量有培养基的成分、培养条件、培养时间等

D [培养前在甲组培养基中加入S型菌的DNA，可使部分R型菌发生转化，得到的菌落类型与丁相同，A项错误；丙组作为丁组的对照组，排除加热杀死的S型菌复活的可能，B项错误；丁组的实验结果只能说明加热杀死的S型菌可以使R型菌发生转化，不能说明使R型菌发生转化的物质是S型菌的DNA，C项错误；该实验中的无关变量有培养基的成分、培养条件、培养时间等，D项正确。]

4．(2021·济南模拟)肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内，并整合到R型细菌的DNA分子上，使这种R型细菌转化为能合成有荚膜多糖的S型细菌。下列叙述中正确的是 ( )

A．R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变

B．整合到R型细菌内的DNA分子片段，表达产物都是荚膜多糖

C．进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点

D．S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链

C [R型细菌和S型细菌的DNA都是双链结构，碱基的配对遵循碱基互补配对原则，因此R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例不会改变，依然是50%，A错误；整合到R型细菌内的DNA分子片段可能含有多个基因，基因表达的产物是蛋白质，不是荚膜多糖，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，即一个DNA分子中有多个基因，每个基因都具有RNA聚合酶的结合位点，因此进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点，C正确；S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体同时合成多条相同的肽链，而不是一条，D错误。]

考点2 噬菌体侵染细菌实验

一、实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌

1．T2噬菌体的结构