专题17 DNA是主要的遗传物质（word版解析版）备战2021年高考生物精选考点专项突破题集（全国卷）

1 / 10 专题 17 DNA 是主要的遗传物质 1、最新考纲 人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ) 2、最近考情 2018·全国卷Ⅱ(5)、2018·全国卷Ⅲ(1)、2017·全国卷Ⅰ(29)、2017·全国卷Ⅱ(2) 生命观念 DNA 的结构与其作为遗传物质的功能相适应 科学思维 分析总结肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程 科学探究 分析人类对遗传物质探索的实验设计思路 考点一 肺炎双球菌转化实验的分析【科学思维】 【基础知识梳理】 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。 (2)两种肺炎双球菌类型的比较 　　类型 特点 S 型细菌 R 型细菌 菌落 表面光滑 表面粗糙 菌体 有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜 讲考纲考情 讲核心素养 构思维导图 核心突破例题精讲 2 / 10 毒性 有毒性，使小鼠患败血症死亡 无毒性 (3)实验过程及结果 结果分析：实验①、②对比说明 R 型细菌无毒性，S 型细菌有毒性；实验②、③对比说明被加热 杀死的 S 型细菌无毒性；实验②、③、④对比说明 R 型细菌可转化为 S 型细菌。 (4)实验结论：已经被加热杀死的 S 型细菌中，含有某种将无毒性的 R 型活细菌转化为有毒 性的 S 型活细菌的“转化因子”。 2．艾弗里的体外转化实验 (1)实验材料：S 型和 R 型细菌、培养基。 (2)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。 (3)实验过程及结果 结果分析：实验①、②分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。实验③、④说明 DNA 有转 化作用。 (4)实验结论：S 型细菌的 DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 3．比较肺炎双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 培养基体外培养 实验原则 R 型细菌与 S 型细菌的毒性对照 S 型细菌体内各成分的相互对照 实验结果 已经被加热杀死的 S 型细菌能使 R 型细 菌转化为 S 型细菌 S 型细菌的 DNA 能使 R 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 3 / 10 联系 ①所用材料相同，都是 R 型和 S 型肺炎双球菌；②体内转化实验是基础，仅说 明加热后杀死的 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“转化因子”就是 DNA；③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则 【易错提醒】 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，即发生了基因重组。 ②S 型细菌死亡实质 加热使生命活动的承担者——蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止，加热时可以破坏 DNA 双链间的氢键，使 DNA 的双螺旋结构被破坏，在温度降低后可恢复原结构，保持其作为 遗传物质的功能。 例题精讲：（2020 年浙江省高考生物试卷（7 月选考)·12）下列关于“肺炎双球菌转化实 验”的叙述，正确的是（ ） A．活体转化实验中，R 型菌转化成的 S 型菌不能稳定遗传 B．活体转化实验中，S 型菌的荚膜物质使 R 型菌转化成有荚膜的 S 型菌 C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分 R 型菌转化成 S 型菌且可实现稳定遗传 D．离体转化实验中，经 DNA 酶处理的 S 型菌提取物不能使 R 型菌转化成 S 型菌 【答案】D 【解析】 A、 活体转化实验中，小鼠体内有大量 S 型菌，说明 R 型菌转化成的 S 型菌能稳定遗传，A 错误； B、活体转化实验中，无法说明是哪种物质使 R 型菌转化成有荚膜的 S 型菌，B 错误； C、离体转化实验中，只有 S 型菌的 DNA 才能使部分 R 型菌转化成 S 型菌且可实现稳定遗传，C 错误； D、离体转化实验中，经 DNA 酶处理的 S 型菌提取物，其 DNA 被水解，故不能使 R 型菌转化 成 S 型菌，D 正确。 变式训练：（2019 浙江 4 月选考·20）为研究 R 型肺炎双球菌转化为 S 型肺炎双球菌的转 化物质是 DNA 还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示： 4 / 10 下列叙述正确的是（ ） A．甲组培养皿中只有 S 型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性 B．乙组培养皿中有 R 型及 S 型菌落，推测转化物质是蛋白质 C．丙组培养皿中只有 R 型菌落，推测转化物质是 DNA D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是 DNA 【答案】C 【解析】艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中，将 S 型菌的 DNA、蛋白质和荚膜等物质 分离开，与 R 型菌混合培养，观察 S 型菌各个成分所起的作用。最后再 S 型菌的 DNA 与 R 型菌混合的培养基中发现了新的 S 型菌，证明了 DNA 是遗传物质。甲组中培养一 段 时间后可发现有极少的 R 型菌转化成了 S 型菌，因此甲组培养皿中不仅有 S 型菌落 也有 R 型菌落，A 选项错误；乙组培养皿中加入了蛋白质酶，故在乙组的转化中已经排 除了蛋白质的干扰，应当推测转化物质是 DNA，B 选项错误；丙组培养皿中加入了 DNA 酶，DNA 被水解后 R 型菌便不发生转化，故可推测是 DNA 参与了 R 型菌的转化，C 选 项正确；该实验只能证明肺炎双球菌的遗传物质是 DNA，无法证明还有其他的物质也可 做遗传物质，D 选项错误。 考点二 噬菌体侵染细菌实验【科学思维】 【基础知识梳理】 1．实验材料：T2 噬菌体和大肠杆菌。 (1)T2 噬菌体的模式图 (2)噬菌体的增殖 5 / 10 增殖需要的条件 内容 模板 噬菌体的 DNA 合成 T2 噬菌体 DNA 原料 大肠杆菌提供的 4 种脱氧核苷酸 原料 大肠杆菌的氨基酸 合成 T2 噬菌体蛋白质 场所 大肠杆菌的核糖体 2．实验方法 同位素标记法，用 35S、32P 分别标记 T2 噬菌体的蛋白质和 DNA，再用标记的噬菌体侵染大肠 杆菌。 3．实验过程 (1) 标记噬菌体 (2)侵染大肠杆菌 4．实验结果分析 分组 结果 结果分析 对比实验 (相互对照) 被 32P 标记的噬菌 体＋大肠杆菌 上清液中几乎无 32P，32P 主要分布在宿主细胞内 32P—DNA 进入了宿主细胞内 6 / 10 被 35S 标记的噬菌 体＋大肠杆菌 宿主细胞内无 35S，35S 主 要分布在上清液中 35S—蛋白质外壳未进入宿主 细胞，留在外面 5．结论：DNA 才是真正的遗传物质。 6．比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 项目 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计思路 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遗传功能 处理方法 直接分离：分离 S 型细菌的 DNA、荚膜多糖、 蛋白质等，分别与 R 型细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素 35S、 32P 标记蛋白质和 DNA 检测方式 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置 结论 证明 DNA 是遗传物质，而蛋白质等不是遗 传物质 证明 DNA 是遗传物质，但不能证明 蛋白质不是遗传物质 【核心考点突破】 1、“二看法”判断子代噬菌体标记情况 2、噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (1)用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌 7 / 10 例题精讲：a、b 两类噬菌体被 32P 或 35S 中的一种标记后，分别侵染甲、乙两管大肠杆菌， 经保温、搅拌和离心后，检测离心管内放射性物质的位置，结果如图。下列叙述正确的是(　　) A．实验结果表明 a 噬菌体的蛋白质外壳和 b 噬菌体的 DNA 均有放射性 B．可以确定甲管的放射性来自 32P，乙管的放射性来自 35S C．检测结果表明噬菌体的 DNA 和蛋白质可侵入大肠杆菌内 D．随着噬菌体 DNA 的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强 【答案】　A 【解析】　实验结果表明 a 噬菌体的蛋白质外壳和 b 噬菌体的 DNA 均有放射性，A 项正确； 可以确定甲管的放射性来自 35S，乙管的放射性来自 32P，B 项错误；检测结果表明只有噬菌 体的 DNA 可侵入大肠杆菌内，蛋白质没有侵入大肠杆菌内，C 项错误；由于 DNA 复制的原料 来自大肠杆菌，所以随着噬菌体 DNA 的复制，乙管内沉淀物的放射性不变，D 项错误。 变式训练：（2019江苏卷·3）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传 物质，下列关于该实验的叙述正确的是（ ） A．实验中可用15N代替32P标记DNA B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的 C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌 D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA 【答案】C 【解析】T2 噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用 35S 或 32P 标记噬菌体→噬菌体与大肠杆 菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和 沉淀物中的放射性物质；结论：DNA 是遗传物质。N 是蛋白质和 DNA 共有的元素，若用15N 代替 32P 标记噬菌体的 DNA，则其蛋白质也会被标记，A 错误；噬菌体的蛋白质外壳是由 8 / 10 噬菌体的 DNA 在大肠杆菌体内编码的，B 错误；噬菌体的 DNA 合成的模板来自于噬菌体 自身的 DNA，而原料来自于大肠杆菌，C 正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是 DNA，D 错误。 考点三 烟草花叶病毒感染烟草的实验【科学探究】 【基础知识梳理】 1.烟草花叶病毒感染烟草的实验 2.DNA 是主要的遗传物质 　就生物个体而言，其遗传物质是唯一的。 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。　 是对整个生物界而言。 3.不同生物的遗传物质　　　常见的 RNA 病毒有哪些？ 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 体内核酸种类 DNA 或 RNA DNA 和 RNA DNA 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 RNA DNA DNA 实例 噬菌体、烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝藻 玉米、小麦、人 提醒　常见的 RNA 病毒有：烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。 【核心考点突破】 探究遗传物质的方法 1.探究思路 (1)若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。 (2)若探究未知病毒的遗传物质是 DNA 还是 RNA——利用酶的专一性或同位素标记法。 9 / 10 2.探究方法 (1)分离提纯法：艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保 证 100%。 (2)同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验。方法：分别标记两者的特有元素；将病毒的化 学物质分开，单独地、直接地观察它们各自的作用。目的：把 DNA 与蛋白质区分开。 (3)病毒重组法：将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病 毒，用杂种病毒去感染宿主细胞。 (4)酶解法：利用酶的专一性，如加入 DNA 水解酶，将 DNA 水解，观察起控制作用的物质是 否还有控制作用，若“有”，则其遗传物质不是 DNA，若“否”，则其遗传物质可能是 DNA。 例题精讲：(2020·深圳高三调研)将甲细菌提取物(含 A、B、C、D 四种有机物的混合物)和 活的乙细菌混合培养一段时间后，从培养基中分离出了活的甲细菌。在无法对上述四种物质 进行分离和提纯的前提下，为确定 A～D 中是哪种物质能使乙细菌转化为甲细菌，请根据题 意设计相关实验。要求写出实验设计思路、预期结果及结论。 (1)设计思路：______________________________________________________________。 (2)预期结果：______________________________________________________________。 (3)实验结论：______________________________________________________________。 【答案】　(1)取适量的甲细菌的细胞提取物分成 4 等份，分别放入 4 支试管并编号，再 分别加入可分解 A、B、C、D 的酶，一段时间后，分别和有乙细菌的培养基混合培养并观 察结果　(2)其中有一组混合培养基中没有分离出活的甲细菌　(3)加酶后没有分离出活的 甲细菌的实验组中所含对应的有机物为转化物质 【解析】　该实验的目的是探究甲细菌中含有的 A、B、C、D 四种有机物，哪种物质可使乙 细菌发生转化。由于 A、B、C、D 四种有机物无法分离和提纯，故只能将其分成 4 等份，再 向其中分别加入分解 A 的酶、分解 B 的酶、分解 C 的酶、分解 D 的酶。再向处理后的组别中 加入乙细菌，观察其转化情况。若其中某一个组别没有分离出活的甲细菌，表明该物质是促 进乙细菌转化为甲细菌的物质。 变式训练：（2018 浙江卷·23）下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述， 正确的是（ ） A．噬菌体侵染细菌实验中，用 32P 标记的噬幽体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性 B．肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R 型肺炎双球菌转化为 S 型菌是基因突变的结果 C．肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S 型菌的 DNA 使 R 型菌转化为 S 型菌，说明 DNA 是遗 10 / 10 传物质，蛋白质不是遗传物质 D．烟草花叶病毒感染和重建实验中，用 TMVA 的 RNA 和 TMVB 的蛋白质重建的病毒感染烟草 叶片细胞后，可检测到 A 型病毒，说明 RNA 是 TMVA 的遗传物质 【答案】D 【解析】噬菌体侵染细菌的实验中，用 32P 标记的是噬菌体的 DNA，而 DNA 进行半保留复制， 因此子代噬菌体极少数具有放射性，A 错误；肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R 型肺炎双 球菌转化为 S 型菌是基因重组的结果，B 错误；肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S 型菌的 DNA 使 R 型菌转化为 S 型菌，说明 DNA 是遗传物质，C 错误；烟草花叶病毒感染和重建实验中， 用 TMVA 的 RNA 和 TMVB 的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后，可检测到 A 型病毒，说明 RNA 是 TMVA 的遗传物质，D 正确。