第五單元 26講遺傳變異與生物的進(jìn)化

1、第五單元 遺傳變異與生物的進(jìn)化高考預(yù)覽本單元包括高中生物學(xué)必修第六章、第七章和選修第三章的內(nèi)容，主要介紹了以下幾個知識塊：遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、遺傳的基本規(guī)律、生物的變異、生物的進(jìn)化。每個知識塊相對獨立又相互聯(lián)系。本單元的知識在高考中具有重要的地位，特別是在理科綜合試題中。近幾年的理綜試題中，幾乎每年都有一個遺傳變異方面的大綜合簡答題。分析近幾年理綜生物試題和生物單科試題，以下考點出現(xiàn)頻率較高：（1）DNA是主要的遺傳物質(zhì)（實驗分析）；（2）核酸的結(jié)構(gòu)、復(fù)制；（3）基因的表達(dá)；（4）細(xì)胞質(zhì)遺傳與基因結(jié)構(gòu)；（5）基因工程簡介；（6）基因的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律；（7）伴性遺傳；（8）基因突變、基因重組

2、、染色體變異；（9）生物的進(jìn)化。高考命題趨向高考命題強(qiáng)調(diào)綜合能力和表達(dá)能力的考查，無論是理科綜合試題還是生物單科試卷中多是圍繞一個中心點設(shè)計學(xué)科內(nèi)綜合題，遺傳學(xué)部分與其它章節(jié)聯(lián)系廣泛，許多考點往往成為這里的學(xué)科內(nèi)綜合的“中心點”。主要在以下幾點成為命題的熱點、焦點。（1）當(dāng)今社會的一些熱點、焦點問題，例如細(xì)胞工程、基因工程、酶工程、克隆、人類基因組計劃等都與遺傳和變異的內(nèi)容密切相關(guān)，它們都是命題的切入點；（2）細(xì)胞分裂圖像與染色體（DNA）變化曲線圖相聯(lián)系，減數(shù)分裂與有絲分裂示意圖的識別，減數(shù)分裂與遺傳的基本定律的綜合（即細(xì)胞遺傳學(xué)），減數(shù)分裂與種子的基因型的關(guān)系等；（3）對基因工程的考查主要

3、是基因工程操作的工具和步驟，細(xì)胞質(zhì)遺傳主要考查細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點，同時注意本單元知識和相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的滲透，可能是今年高考的一個非常重要的命題趨勢。備 考 方 略根據(jù)高考命題的高頻考點以及今后的命題趨向，對于本單元的復(fù)習(xí)，今后應(yīng)注意以下幾個方面，來提高復(fù)習(xí)效率：本單元知識點多，概念多，而且需運用概念、原理、定律解釋的生命現(xiàn)象和解決的實踐問題也比較多，因此，在進(jìn)行復(fù)習(xí)時，要始終抓住“能力”這個核心，抓住主干知識，進(jìn)行聯(lián)系性復(fù)習(xí)，突出重點知識進(jìn)行復(fù)習(xí)。對該部分內(nèi)容，我們可以以中心法則為主線，從DNA（基因）RNA蛋白質(zhì)（性狀），聯(lián)系DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制、染色體與基因、減數(shù)分裂、遺傳規(guī)律的產(chǎn)生、生物的遺傳與

4、變異、基因工程與應(yīng)用、生物進(jìn)化等有關(guān)知識，先經(jīng)過自己思考、分析、歸納，然后在老師的幫助下構(gòu)建完整的知識體系。有關(guān)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論知識的復(fù)習(xí)，一是理解、掌握有關(guān)的基本概念；二是理解、掌握新物種形成（生物進(jìn)化）的基本觀點；三是能夠運用有關(guān)理論，舉例說明某種生物的進(jìn)化過程等。復(fù)習(xí)本單元內(nèi)容時，應(yīng)重視知識間的密切聯(lián)系，特別強(qiáng)調(diào)與遺傳和變異有關(guān)內(nèi)容的聯(lián)系與綜合。例如：減數(shù)分裂的知識與遺傳三大基本定律的聯(lián)系；個體發(fā)育與基因表達(dá)知識的聯(lián)系；多倍體被子植物的個體發(fā)育與減數(shù)分裂、雙受精等知識的聯(lián)系；減數(shù)分裂的知識與性別決定、伴性遺傳和人類染色體異常遺傳病的聯(lián)系等。這樣，在知識的遷移和綜合的過程中，對所學(xué)知識才會

5、有全面深刻的理解，思維能力才會不斷提高。第26講 DNA是主要的遺傳物質(zhì)走進(jìn)高考 第一關(guān)：教材關(guān)合作梳理知識體系DNA是主要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)的主要載體是_:因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，且絕大部分位于染色體上，所以 染色體便成為DNA的主要載體肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗格里菲思（英）(1)無毒R活菌小鼠（_）(2)有毒S活菌小鼠（_）(3)有毒S死菌小鼠（_）(4)R活菌+S死菌小鼠（_）肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗1944年艾弗里（美）結(jié)論:_噬菌體侵染細(xì)菌的實驗噬菌體基本結(jié)構(gòu)外殼：蛋白質(zhì)內(nèi)部：DNA分子過程及結(jié)論結(jié)論：_是主要的遺傳物質(zhì)（經(jīng)過大量實驗證實），_是極少數(shù)生物

6、（如煙草花葉病毒）的遺傳物質(zhì)自我校對：染色體 不死亡 死亡 不死亡 死亡 DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) DNA RNA解讀高考 第二關(guān)：考點關(guān)考點1 DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗1.實驗原理肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌的實驗是證明DNA是遺傳物質(zhì)的兩個經(jīng)典實驗。這兩個著名實驗的設(shè)計思路和原理基本相同，即設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地去觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用，從而證明了DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。2.實驗過程1928年格里菲思實驗：1944年艾弗里實驗：3.結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)特別提醒：(1)在格里菲思實驗中。S型細(xì)菌

7、體內(nèi)的DNA熱穩(wěn)定性高，當(dāng)與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)時，S型細(xì)菌DNA進(jìn)入R型細(xì)菌體內(nèi)，這叫DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)。其結(jié)果在S型細(xì)菌的DNA的控制下，利用R型細(xì)菌體內(nèi)的化學(xué)成分，合成了S型細(xì)菌的DNA和蛋白質(zhì)，從而組成了具有毒性的S型細(xì)菌。（2）本實驗體現(xiàn)了一個完整的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，即發(fā)現(xiàn)問題提出假說實驗驗證得出結(jié)論。格里菲思的工作相當(dāng)于前兩步，艾弗里的工作相當(dāng)于后兩步。（3）加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型活細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因：加熱到一定溫度，蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)）會被破壞而變性，從而喪失生物活性。而蛋白質(zhì)是一切生命活動的體現(xiàn)者和主要承擔(dān)者，因此，加熱引起蛋白質(zhì)變性是導(dǎo)致S型細(xì)菌死亡的原因。實驗表明，把DNA溶

8、液加熱至沸點，可使其氫鍵斷裂，雙螺旋解體，但若將其緩慢冷卻，部分分離的單鏈又可得以重聚，恢復(fù)其雙螺旋結(jié)構(gòu)。因此，在一定溫度范圍內(nèi)，加熱不會導(dǎo)致DNA變性。例析1某研究人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗，進(jìn)行了以下4個實驗：S型菌的DNA+DNA酶加入R型菌注射入小鼠R型菌的DNA+DNA酶加入S型菌注射入小鼠R型菌+DNA酶高溫加熱后冷卻加入S型菌的DNA注射入小鼠S型菌+DNA酶高溫加熱后冷卻加入R型菌的DNA注射入小鼠以上4個實驗中小鼠存活的情況依次是（ ）A. 存活，存活，存活，死亡B. 存活，死亡，存活，死亡C. 死亡，死亡，存活，存活D. 存活，死亡，存活，存活解析：中DNA酶能夠?qū)NA水

9、解成脫氧核苷酸，而脫氧核苷酸不是遺傳物質(zhì)，不能夠?qū)型轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，因此小鼠能夠存活；中本來就是有毒的S型，因此小鼠死亡；由于高溫加熱，可導(dǎo)致R型菌死亡和DNA酶變性失活，注入小鼠體內(nèi)的只是S型菌的DNA，因此小鼠存活；由于高溫加熱導(dǎo)致S型菌死亡和DNA酶變性失活，注入小鼠體內(nèi)的只是R型菌的DNA，因此小鼠存活。答案：D互動探究1R型肺炎雙球菌菌體無多糖類的莢膜，是無毒性細(xì)菌；S型肺炎雙球菌菌體有多糖類的莢膜，是有毒性細(xì)菌，可使人患肺炎或使小鼠患敗血病。科學(xué)家艾弗里及其同事利用肺炎雙球菌來探究什么是遺傳物質(zhì)的問題。實驗器材、用具：S型細(xì)菌、R型細(xì)菌、DNA水解酶、培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿等。艾弗里等人

10、先做了以下三組實驗：S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)+R型活細(xì)菌R型菌落；S型細(xì)菌莢膜中的多糖+R型活細(xì)菌R型菌落；S型細(xì)菌的DNA+R型活細(xì)菌R型菌落+S型菌落。（1）艾弗里等人后來發(fā)現(xiàn)上述實驗步驟并不嚴(yán)密，于是又做了第四組實驗，請按照中表達(dá)式格式寫出第四組實驗方法和結(jié)果：_。（2）上述實驗可以得出的結(jié)論是_。（3）該實驗最關(guān)鍵的設(shè)計思路是_。（4）肺炎雙球菌具有的細(xì)胞器是_，其控制遺傳性狀的基因主要位于_中。答案：（1）S型細(xì)菌的DNA+DNA水解酶+R型活細(xì)菌R型菌落 （2）DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì) （3）把S型細(xì)菌的DNA與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)分開，單獨地、直接地觀察DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的

11、作用 （4）核糖體 擬核考點2 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗過程注：上清液中含未侵染的T2噬菌體和侵染后T2噬菌體外殼，沉淀物中含被感染的細(xì)菌。特別提醒：噬菌體侵染細(xì)菌后，合成子代噬菌體蛋白質(zhì)外殼所需的原料氨基酸全部來自細(xì)菌，而組成子代噬菌體的DNA既有來自侵入細(xì)菌的親代噬菌體的，也有利用細(xì)菌體的原料脫氧核苷酸新合成的。例析2有人模仿科學(xué)家赫爾希和蔡斯所做的“T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗”設(shè)計了下列實驗（如圖示），試圖證明“噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA”。結(jié)果:幾乎所有的32P位于沉淀物中的大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)。結(jié)論：以上實驗說明的“T2噬菌體中， 親代與子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)”。我們認(rèn)為，

12、僅用該實驗步驟還不足以嚴(yán)密論證以上結(jié)論，請在上述實驗的基礎(chǔ)上補(bǔ)充相應(yīng)的實驗方法、步驟，并預(yù)測結(jié)果。（1）步驟標(biāo)記：將大腸桿菌放在含35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間，然后用_。侵染：用35S標(biāo)記的T2噬菌體侵染_。攪拌：把噬菌體和大腸桿菌的混合液放到攪拌器中攪拌，使吸附在大腸桿菌細(xì)胞壁上的_脫落下來。離心：以1000 r/min的速度轉(zhuǎn)動，由于_，而噬菌體則存在于_，從而使噬菌體和細(xì)菌相互分離開。檢測和記錄結(jié)果：_。（2）結(jié)果預(yù)測：_解析：噬菌體是由DNA和蛋白質(zhì)的外殼組成，本實驗只證明了DNA的作用，而不能證明蛋白質(zhì)的去向，故應(yīng)再做一實驗證明蛋白質(zhì)的作用，具體操作如下：標(biāo)記：將大腸桿菌放入含35S

13、的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間，然后用T2噬菌體侵染大腸桿菌，使35S標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)。侵染：用被35S標(biāo)記的T2噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，混合10分鐘。攪拌：把噬菌體和大腸桿菌的混合液放到攪拌器中攪拌，使吸附在大腸桿菌細(xì)胞壁上的噬菌體外殼脫落下來。離心：以1000轉(zhuǎn)/分的速度轉(zhuǎn)動，由于噬菌體比細(xì)菌輕，離心時可以使大腸桿菌沉淀下來，而噬菌體則存在于上清液中，從而使噬菌體和細(xì)菌相互分離開來。檢測和記錄結(jié)果：分別測定沉淀物和上清液中的放射性示蹤元素。結(jié)果預(yù)測：幾乎所有的35S位于上清液中的噬菌體外殼內(nèi)。答案：（1）T2噬菌體侵染大腸桿菌，使35S標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼 未標(biāo)記的大腸桿菌，混合1

14、0 min 噬菌體外殼 噬菌體比細(xì)菌輕，離心時可以使大腸桿菌沉淀下來 上清液中 分別測定沉淀物和上清液中的放射性示蹤元素 （2）幾乎所有的35S位于上清液中的噬菌體外殼內(nèi)互動探究2-1 下列關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌實驗的相關(guān)敘述中，不正確的是（ ）A. 證明DNA是“注入”細(xì)菌體內(nèi)的物質(zhì)，可用同位素32P、35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)B. 侵染過程中的“合成”階段，以噬菌體的DNA為模板，而氨基酸、核苷酸、ATP、酶、場所等條件均由細(xì)菌細(xì)胞提供C. 攪拌的目的是為了分離噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)D. 若用32P對噬菌體雙鏈DNA標(biāo)記，再轉(zhuǎn)入培養(yǎng)有細(xì)菌的普通培養(yǎng)基中讓其連續(xù)復(fù)制n次，則含31P的D

15、NA占子代DNA總數(shù)的比例為1解析：攪拌是為了將噬菌體未注入部分和細(xì)菌分離。任何病毒一旦離開活的細(xì)胞，都不能單獨地進(jìn)行生命活動，因為只有依靠細(xì)胞為它提供各種原料、能量、酶及場所它才能表現(xiàn)出各項生命活動。DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，不管復(fù)制多少次，子代的每一個DNA分子中至少有一條是重新合成的。答案：C互動探究2-2為研究噬菌體侵染細(xì)菌的詳細(xì)過程，你認(rèn)為同位素標(biāo)記的方案應(yīng)為（ ）A. 用14C或3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌B. 用18O或32P培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌C. 將一組噬菌體用32P和35S標(biāo)記D. 一組用32P標(biāo)記DNA，另一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼解析：用32P和35S分別標(biāo)記DNA和

16、蛋白質(zhì)外殼，35S僅存在于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼中，32P僅存在于噬菌體的DNA中，而14C、18O在蛋白質(zhì)和DNA中都含有，無法區(qū)別是哪一個成分發(fā)揮作用，同時用32P、35S標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA，都有放射性，也無法判斷是哪一個成分發(fā)揮作用。答案：D考點3 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌實驗的比較這兩個實驗都是證明DNA是生物的遺傳物質(zhì)的直接實驗證據(jù)，兩者在實驗設(shè)計、實驗結(jié)論等方面既有共同性也有細(xì)微的差別。1. 實驗設(shè)計思路及結(jié)論的比較2. 兩個實驗遵循相同的實驗設(shè)計原則對照原則（1）肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中的相互對照：（2）噬菌體侵染細(xì)菌實驗中的相互對照：特別提醒：兩實驗最終都證明了DNA是遺傳物

17、質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌實驗只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，因蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)。兩個實驗都不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。通過兩個實驗可以體現(xiàn)出DNA作為遺傳物質(zhì)的以下特點：a. 穩(wěn)定性；b. 可以自我復(fù)制，保持連續(xù)性；c. 可以指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。例析3（2009·廣東，9）艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實驗都證明了DNA是遺傳物質(zhì)。這兩個實驗在設(shè)計思路上的共同點是（ ）A. 重組DNA片段，研究其表型效應(yīng)B. 誘發(fā)DNA突變，研究其表型效應(yīng)C. 設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，研究各自的效應(yīng)D. 應(yīng)用同位素示蹤技術(shù)，研究DNA在親代與子代

18、之間的傳遞解析：兩實驗的共同點是把DNA和蛋白質(zhì)分開，分別研究其各自的效應(yīng)，遵循單一變量原則，所以C對；A項中，重組DNA片段，在赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實驗中沒有體現(xiàn)；B項中，沒有誘發(fā)DNA突變；D項中，艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗沒有用同位素示蹤技術(shù)。答案：C互動探究3 下圖為肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的圖解。請回答：（1）分析圖A可以看出，加熱殺死有毒的S型細(xì)菌與活的R型無毒細(xì)菌混合注入小鼠體內(nèi)，小鼠將_，原因是_。（2）若用同位素標(biāo)記法分別對蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行標(biāo)記，可選用下列哪一組_。A. 14C和18OB. 35S和32PC. 14C和32PD. 35S和18O（3）分析圖B可以看出，

19、該實驗獲得成功的最關(guān)鍵設(shè)計是_-。解析：此題考查肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和結(jié)論。分析圖A可以看出，加熱殺死有毒的S型細(xì)菌與活的R型無毒細(xì)菌混合后，可轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌，小鼠將死亡。（2）蛋白質(zhì)含有S，不含P元素，核酸含有P而不含S元素，因此可用35S和32P分別對蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行標(biāo)記。（3）分析圖B可知，加入S型細(xì)菌的DNA，R型無毒的細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)了S型細(xì)菌的性狀，這說明S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入R型細(xì)菌的細(xì)胞中，實現(xiàn)了對其性狀的控制，也說明DNA是遺傳物質(zhì)。該實驗獲得成功的最關(guān)鍵設(shè)計是設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地去觀察它們的作用。答案：（1）死亡 S型細(xì)菌的DNA將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)

20、化成活的有毒的S型細(xì)菌，使小鼠死亡 （2）B （3）設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地去觀察它們的作用考點4 煙草花葉病毒侵染煙草的實驗證明RNA是遺傳物質(zhì)1.煙草花葉病毒（簡稱TMV），其基本成分是蛋白質(zhì)和RNA，體內(nèi)無DNA。為查明其遺傳物質(zhì)，1957年格勒和施拉姆進(jìn)行了如下實驗：結(jié)論:煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。2.“DNA是主要遺傳物質(zhì)”結(jié)論的來源由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有一少部分RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。特別提醒：一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸（DNA或RNA）。凡細(xì)胞生物（不論是真核生物還是原核生物），其遺傳物質(zhì)都是DNA，其細(xì)胞

21、中的RNA只是遺傳信息表達(dá)的媒介。DNA病毒（如噬菌體）的遺傳物質(zhì)是DNA；只有極少數(shù)RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。核酸的基本單位核苷酸，沒有遺傳效應(yīng)，不是遺傳物質(zhì)。例析4（2009·江蘇，13）科學(xué)家從煙草花葉病毒（TMV）中分離出a,b兩個不同品系，它們感染植物產(chǎn)生的病斑形態(tài)不同。下列4組實驗（見下表）中，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是（ ）A. 實驗B. 實驗C. 實驗D. 實驗解析：不可能。病斑中分離出的病毒類型應(yīng)是b型，因為病毒類型取決于提供遺傳物質(zhì)的一方。答案：C互動探究4煙草花葉病毒（TMV）和車前草病毒（HRV）都能感染煙草葉，但二者致病病斑不同（如下圖A），試分析圖B中（a),

22、(b),(c)三個實驗并回答問題。（1）（a)表示用_感染煙草葉，結(jié)果_。（2）（b)表示用_感染煙草葉，結(jié)果_。（3)(c)表示用_感染煙草葉，結(jié)果_。（4）（d)表示由人工合成的新病毒，其產(chǎn)生的后代是_型。（5）整個實驗說明 。答案：（1）TMV的蛋白質(zhì)外殼 無病斑 （2）HRV的RNA 出現(xiàn)HRV感染煙草葉的病斑 （3）TMV的蛋白質(zhì)外殼和HRV的RNA 合成的新病毒出現(xiàn)HRV感染煙草葉的病斑 （4）HRV （5）RNA是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)笑對高考 第三關(guān)：技巧關(guān)實驗設(shè)計中的對照原則總結(jié)只有比較才能看出差異，只有通過對照才能驗證我們的推論，因此，在實驗設(shè)計中，要設(shè)置對照組。科學(xué)

23、、合理的設(shè)置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結(jié)論更有說服力。實驗中的無關(guān)變量很多，必須嚴(yán)格控制，要平衡和消除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響，對照實驗的設(shè)計是消除無關(guān)變量影響的有效方法。實驗組是人為改變條件（人為特別處理）或未知實驗結(jié)果的一組實驗。對照組是指保持原有狀態(tài)（未做處理）或已知影響因素所造成結(jié)果的一組實驗。對照組和實驗組的判斷，首先必須反映實驗探究的目的或假設(shè)，然后根據(jù)是否接受了實驗所研究因素的處理來判斷。在大多數(shù)實驗中需要設(shè)置對照實驗，但也有例外。如孟德爾的豌豆雜交實驗，物質(zhì)鑒定或檢測實驗就可以不設(shè)對照。在研究生物遺傳物質(zhì)的過程中，人們做了很多實驗進(jìn)行研究，包括著名的“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化

24、實驗”。請分析以下實驗并回答問題。（1）某人曾重復(fù)了“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”，步驟如下：a.將一部分S型細(xì)菌加熱殺死；b.制備符合要求的培養(yǎng)基并均勻分為若干組，將菌種分別接種到各組培養(yǎng)基上（如圖中文字說明部分）；c.將接種后的培養(yǎng)基置于適宜溫度下培養(yǎng)一段時間，觀察菌落生長情況，結(jié)果如圖所示：制備符合要求的培養(yǎng)基時,除加入適當(dāng)比例的水和瓊脂外,還必須加入一定量的無機(jī)鹽、氮源、有機(jī)碳源、_，并調(diào)整pH。本實驗可得出的結(jié)論是：_。（2）艾弗里等人通過實驗證實了在上述細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程中起作用的是DNA。請利用DNA酶做試劑，選擇適當(dāng)?shù)牟牧嫌镁?，設(shè)計實驗方案，驗證“促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的物質(zhì)是DNA”，

25、并預(yù)測實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論。實驗設(shè)計方案：第一步：從S型細(xì)菌中提取DNA，制備符合要求的培養(yǎng)基，并將盛有等量培養(yǎng)基的培養(yǎng)裝置分別標(biāo)號A、B、C；第二步：_；第三步_；第四步：_。請預(yù)測實驗結(jié)果并得出合理結(jié)論：_。通過你設(shè)計的實驗，還能得出的新的結(jié)論：_。思維導(dǎo)析：第（1）題微生物生長需要五大營養(yǎng)要素，即水、無機(jī)鹽、碳源、氮源及生長因子；由于R型細(xì)菌和S型細(xì)菌都屬于異養(yǎng)型細(xì)菌，所以培養(yǎng)基中的碳源應(yīng)為有機(jī)碳源。第（2）題是驗證實驗。欲證明促進(jìn)R型菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是DNA，可用DNA酶將S型菌DNA破壞后，看是否還能實現(xiàn)R型菌向S型菌的轉(zhuǎn)化。解答可考慮以下幾個方面：設(shè)置對照實驗：實驗組中加入提取的S型

26、細(xì)菌的DNA；在對照組中，一組中不加任何提取物，另一組中加入提取出的S型細(xì)菌的DNA和DNA酶。單一變量的控制，即培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中只有是否加入S型細(xì)菌DNA這一實驗變量不同，其余的變量（如接種的細(xì)菌種類、數(shù)量以及培養(yǎng)條件等）應(yīng)基本相同。答案：（1）生長因子S型細(xì)菌中的“某種物質(zhì)”（轉(zhuǎn)化因子）能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而且這種轉(zhuǎn)化是可遺傳的（2）第二步：A中不加任何提取物，B中加入提取出的S型細(xì)菌DNA，C中加入提取的S型細(xì)菌DNA和DNA酶（順序可變）第三步：在三組培養(yǎng)基上分別接種等量的R型細(xì)菌第四步：將接種后的培養(yǎng)裝置放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時間，觀察菌落生長情況A中只有R型細(xì)菌菌落；B中

27、出現(xiàn)R型和S型細(xì)菌兩種菌落；C中只有R型細(xì)菌菌落。本實驗結(jié)果可證明S型細(xì)菌DNA分子可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌DNA只有在結(jié)構(gòu)保持完整、未被破壞的條件下才能具有促進(jìn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的功能應(yīng) 用 拓 展某科研小組對禽流感病毒遺傳物質(zhì)進(jìn)行了如下實驗：實驗?zāi)康模禾骄壳萘鞲胁《镜倪z傳物質(zhì)是DNA還是RNA。材料用具：顯微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活雞胚、DNA酶、RNA酶等。實驗步驟：第一步：取等量活雞胚二組，用顯微注射技術(shù)，分別向二組活雞胚細(xì)胞中注射有關(guān)物質(zhì)。第二步：在適宜條件下培養(yǎng)。第三步：分別從培養(yǎng)后的雞胚中抽取樣品，檢測是否產(chǎn)生禽流感病毒。請將與實驗相關(guān)的內(nèi)容填入下表：解析：本題

28、的背景是有關(guān)核酸、酶的實驗，主要考查學(xué)生在一定的條件下，使用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行對照實驗設(shè)計的能力。以及根據(jù)實驗條件、實驗方法，推斷實驗結(jié)果的能力。該題給出的是“核酸”，其性質(zhì)是“未知的”，要求學(xué)生依據(jù)給定的條件，去鑒定分析，所以該題也考查了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識和技能分析和解決現(xiàn)實中可能遇到的實際問題的能力，怎樣設(shè)置對照實驗？探究DNA、RNA哪個是禽流感病毒的遺傳物質(zhì)，實質(zhì)上是用DNA酶和RNA酶處理其核酸提取物，然后進(jìn)行對照。答案：高考真題備選1. （2009·江蘇，5）下列有關(guān)生物體遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是（ ）A. 豌豆的遺傳物質(zhì)主要是DNAB. 酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上C.

29、 T2噬菌體的遺傳物質(zhì)含有硫元素D. HIV的遺傳物質(zhì)水解產(chǎn)生4種脫氧核苷酸解析：A項中，豌豆的遺傳物質(zhì)只有DNA；B項中，酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上，在線粒體上也有少部分；C項中，T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，含C、H、O、N、P，不含S；D項中，HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，水解產(chǎn)生4種核糖核苷酸。答案：B2. （2008·全國理綜）在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中，將R型活細(xì)菌與加熱后殺死的S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡，則此過程中小鼠體內(nèi)S型、R型細(xì)菌含量變化情況最可能是下圖哪個選項（ ）解析：在死亡的小鼠體內(nèi)同時存在著S型和R型兩種細(xì)菌。R型細(xì)菌先減后增，與小鼠的免疫力

30、有關(guān)，剛開始小鼠免疫力較強(qiáng)，注入的R型細(xì)菌大量被殺死；隨著一些R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，S型細(xì)菌有多糖類莢膜的保護(hù)，能在小鼠體內(nèi)增殖，使小鼠免疫力降低，對R型、S型細(xì)菌的殺傷力減弱，導(dǎo)致R型、S型細(xì)菌增殖加快、數(shù)目增加。答案：B課后活頁作業(yè)1. 赫爾希和蔡斯通過T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)，實驗包括六個步驟：噬菌體侵染細(xì)菌 用35S或32P標(biāo)記噬菌體 上清液和沉淀物的放射性檢測 離心分離 子代噬菌體的放射性檢測 噬菌體與大腸桿菌混合培養(yǎng)最合理的實驗步驟順序為（ ）A. B. C. D. 解析：本實驗應(yīng)為最后一步，能說明DNA復(fù)制保持連續(xù)性。答案：C2. 下列關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述中，

31、正確的是（ ）在女性的乳腺細(xì)胞中含有人類的全部遺傳信息同種生物個體間的DNA分子完全相同核酸是生物的遺傳物質(zhì)一個DNA分子可以體現(xiàn)許多性狀DNA分子主要存在于細(xì)胞核中A. B. C. D. 解析：中無Y染色體；同種生物的不同個體間DNA脫氧核苷酸序列不同；性狀應(yīng)由成對基因控制而不是單一基因控制，而成對基因位于2個DNA分子上。答案：D3. 在“噬菌體侵染細(xì)菌”的實驗中，若放射性同位素主要分布在離心管的沉淀物中，則獲得子代噬菌體的方法是（ ）A. 用含35S的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)噬菌體B. 用含32P的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)噬菌體C. 先用含35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，再用該細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體D. 先用含32P的培養(yǎng)

32、基培養(yǎng)細(xì)菌，再用該細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體解析：S僅存在于蛋白質(zhì)分子中，99的P都存在于DNA分子中；在“噬菌體侵染細(xì)菌”的實驗中，離心管的沉淀物主要是被感染的細(xì)菌，所以應(yīng)用含32P標(biāo)記的噬菌體。由于病毒是活細(xì)胞寄生生物，所以應(yīng)先用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，再用該細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體，才能獲得含32P標(biāo)記的噬菌體。答案：D4. 將分離后的S型有莢膜肺炎雙球菌的蛋白質(zhì)與R型無莢膜的肺炎雙球菌混合注入小白鼠體內(nèi)，小白鼠不死亡，從其體內(nèi)分離出來的仍是R型肺炎雙球菌。將分離后的S型肺炎雙球菌的DNA與R型肺炎雙球菌混合注入小白鼠體內(nèi)，則小白鼠死亡，并從體內(nèi)分離出了S型有莢膜的肺炎雙球菌。以上實驗說明（ ）A. R型和

33、S型肺炎雙球菌可以互相轉(zhuǎn)化B. S型菌的蛋白質(zhì)可誘導(dǎo)R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌C. S型菌的DNA可誘導(dǎo)R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌，說明了DNA是遺傳物質(zhì)D. S型菌的DNA可使小鼠致死解析：通過題干可以發(fā)現(xiàn)，題干中的實驗以DNA與蛋白質(zhì)作對照，分別與R型菌放在一起，共同注射，觀察能否引起小白鼠的死亡，其目的是證明DNA和蛋白質(zhì)哪種物質(zhì)能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，即哪種物質(zhì)可作為遺傳物質(zhì)。小白鼠的死亡與否只是實驗現(xiàn)象，以此來體現(xiàn)實驗結(jié)論，但并不是實驗的主要目的。答案：C5. 甲、乙為兩種不同的病毒，經(jīng)病毒重建形成“雜種病毒”丙，用丙病毒侵染植物細(xì)胞，在植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的新一代病毒可表示為（ ）解析：在病毒中遺傳物質(zhì)應(yīng)為

34、核酸，重組病毒產(chǎn)生的后代應(yīng)與提供核酸的病毒相同。答案：D6. 科學(xué)家們通過實驗，研究控制生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。下面有關(guān)分析正確的是（ ）A. R型活菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠正常，將S型活菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡。實驗結(jié)論：S型細(xì)菌的莢膜有毒B. 將殺死后的S型菌與活的R型菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡。實驗結(jié)論：R型細(xì)菌有毒C. 從S型細(xì)菌中提取蛋白質(zhì)、多糖和DNA，分別與R型活菌混合培養(yǎng)。從實驗結(jié)果可以得出：DNA是遺傳物質(zhì)D. 用15N和32P這兩種同位素標(biāo)記煙草花葉病毒，然后侵染煙草葉片。通過示蹤觀察可以得出：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是解析：在進(jìn)行推理時一定要嚴(yán)密，這

35、也是考查推理能力的常用方法。A項中只能說明S型細(xì)菌體內(nèi)存在有毒的物質(zhì)；B項中不能說明問題； D項中沒有把DNA和蛋白質(zhì)分開，所以也不能說明什么問題。答案：C7. 如果用3H、15N、32P、35S標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染細(xì)菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成結(jié)構(gòu)成分中，能夠找到的放射性元素為（ ）A. 可在外殼中找到15N、35S、3HB. 可在DNA中找到3H、15N、32PC. 可在外殼中找到15N和35SD. 可在DNA中找到15N、32P、35S解析：3H、15N既可標(biāo)記在噬菌體的DNA分子上，又可標(biāo)記在噬菌體的蛋白質(zhì)外殼上，而32P只能標(biāo)記在噬菌體的DNA分子上，35S只能標(biāo)記在噬菌體的蛋白質(zhì)

36、外殼上。因為在噬菌體侵染細(xì)菌的過程中，只有其DNA進(jìn)入了細(xì)菌細(xì)胞，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入，子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼大都以細(xì)菌的成分為原料合成。所以在產(chǎn)生的子代噬菌體的結(jié)構(gòu)成分中，只能找到噬菌體的DNA分子上帶3H、15N和32P，完全沒有35S。答案：B8.以含（NH4)235SO4、KH231PO4的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再向大腸桿菌培養(yǎng)液中接種以32P標(biāo)記的T2噬菌體(S元素為32S），一段時間后，檢測子代噬菌體中的S、P元素，下表中對結(jié)果的預(yù)測，可能發(fā)生的是（ ）解析：32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時，只有32P標(biāo)記的DNA進(jìn)入大腸桿菌，含32S的蛋白質(zhì)外殼留在外面，在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，噬

37、菌體DNA按照自己所攜帶的遺傳信息，利用細(xì)菌內(nèi)的原料、酶、合成場所和能量復(fù)制出子代DNA，并合成噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，所以在釋放出的子代噬菌體中，所有個體的外殼都只含有35S，只有2個個體的DNA中含32P，其他個體的DNA含31P。答案：D9. 下圖是“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”的部分研究過程。能充分說明“DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)”的是（ ）A. B. C. D. 解析：活的R型菌在S型菌的DNA作用下，轉(zhuǎn)化為S型菌，這說明S型菌的DNA肯定進(jìn)入了R型菌細(xì)胞中，實現(xiàn)對其性狀的控制，可說明DNA是遺傳物質(zhì)，而R型菌在S型菌的其他物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、RNA、莢膜多糖等作用下，都不發(fā)生

38、這種轉(zhuǎn)化，這正好說明蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。因此都可說明題干的問題。答案：D10. （2010·新創(chuàng)題)以下是說明RNA為遺傳物質(zhì)的實驗圖解，請據(jù)圖中的信息，選出正確的選項（ ）A. 不同類型的外殼互換，說明外殼對病毒的侵染不起作用B. 后代只和核酸有關(guān)，是因為只有核酸侵入細(xì)胞C. 病斑類型的不同，根本上是由病毒外殼的抗原特異性決定的D. 該實驗不用“同位素追蹤”的原因是RNA全保留復(fù)制，后代含有放射性的個體少解析：外殼對病毒的生命活動發(fā)生是必不可少的，其表現(xiàn)的致病特性根本上是由其核酸決定的，全保留復(fù)制的特點不是后代放射性個體少的原因。答案：B11.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，將加熱

39、殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)菌相混合后，注射到小鼠體內(nèi)，在小鼠體內(nèi)S型、R型活細(xì)菌含量變化情況如圖所示。下列有關(guān)敘述錯誤的是（ ）A. 在死亡的小鼠體內(nèi)存在著S型、R型兩種類型的細(xì)菌B. 小鼠體內(nèi)出現(xiàn)活S型細(xì)菌是由于R型細(xì)菌基因突變的結(jié)果C. 曲線ab段下降的原因是R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)作用所致D. 曲線bc段上升，與S型細(xì)菌在小鼠體內(nèi)增殖導(dǎo)致小鼠免疫力降低有關(guān)解析：考查肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中細(xì)菌的轉(zhuǎn)化機(jī)制和小鼠的免疫功能對細(xì)菌的影響。從圖中看，S型活菌和R型活菌都最后達(dá)到一定數(shù)量，所以在死亡的小鼠體內(nèi)兩種類型的細(xì)菌均有；加熱殺死的S型細(xì)菌的DNA可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成S型細(xì)菌，這種變異屬于基因重組

40、，不是基因突變；實驗剛開始時，S型細(xì)菌數(shù)量少，對小鼠的免疫系統(tǒng)破壞力小，因此R型細(xì)菌不斷被清除，隨著S型細(xì)菌的不斷增加，小鼠的免疫力不斷降低，R型細(xì)菌的數(shù)量也隨之不斷上升。答案：B12. 肺炎雙球菌中的S型具有多糖類莢膜，R型則不具有。下列敘述錯誤的是（ ）A. 培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加S型細(xì)菌的多糖類物質(zhì)，能產(chǎn)生一些具有莢膜的細(xì)菌B. 培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加S型細(xì)菌DNA的完全水解產(chǎn)物，不能產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌C. 培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加S型細(xì)菌的DNA，能產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌D. 培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)，不能產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌解析：只有S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)才可以使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)出S型細(xì)菌的

41、某些性狀，產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌。S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)或多糖類物質(zhì)，也不是DNA的完全水解產(chǎn)物。答案：A13. 下面介紹的是DNA研究的科學(xué)實驗：. 1952年，赫爾希和蔡斯利用同位素標(biāo)記法，完成了著名的噬菌體侵染大腸桿菌的實驗，如圖是實驗的部分過程：（1）寫出以上實驗的部分操作過程：第一步：用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。如何實現(xiàn)對噬菌體的標(biāo)記？請簡要說明實驗的設(shè)計方法。_。第二步：將被35S標(biāo)記的噬菌體與沒有標(biāo)記的大腸桿菌混合。第三步：一定時間后，在攪拌器中攪拌，然后進(jìn)行離心。（2）以上實驗結(jié)果能否證明遺傳物質(zhì)是DNA？為什么？_。. 用紫外線處理大腸桿菌可誘導(dǎo)產(chǎn)生對T2噬菌

42、體有抗性的大腸桿菌，這種抗性的產(chǎn)生與其細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)發(fā)生變化有關(guān)。下圖簡要示意處理的方法：（1）在紫外線作用下，大腸桿菌的膜蛋白質(zhì)發(fā)生改變的根本原因是_。（2）如何將圖中的T2噬菌體抗性菌株從混合菌株中篩選出來？ _。解析：. 由于噬菌體屬于細(xì)菌病毒，只有在細(xì)菌體內(nèi)才能表現(xiàn)代謝活動，所以對其蛋白質(zhì)外殼進(jìn)行標(biāo)記，首先要用含35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，然后用噬菌體侵染被標(biāo)記的大腸桿菌。. 紫外線是誘變因素，使大腸桿菌的基因發(fā)生突變，從而導(dǎo)致其膜蛋白質(zhì)發(fā)生改變。答案：. （1）先將大腸桿菌在含35S的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，再用噬菌體去侵染該大腸桿菌（2）不能。它只能證明噬菌體的蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)（

43、要證明遺傳物質(zhì)是DNA，還要用被32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌）. （1）基因突變（2）用T2噬菌體侵染混合菌株，在適宜的條件下培養(yǎng)一段時間，能形成菌落的就是T2噬菌體抗性菌株14. （2009·汕頭調(diào)研）煙草花葉病毒（TMV）和車前草病毒（HRV）均為能感染煙葉而使之出現(xiàn)感染斑的RNA病毒，用石碳酸處理能使蛋白質(zhì)外殼去掉而留下RNA，由于兩者的親緣關(guān)系較近，則重組其RNA和蛋白質(zhì)形成類似“雜種”的新品系，用此病毒感染煙葉，如圖所示，請據(jù)圖回答下列問題：說明：a為TMV的蛋白質(zhì)感染，b為TMV的RNA感染，c為HRV的蛋白質(zhì)感染,d為HRV的RNA感染,e為HRV的蛋白質(zhì)與TMV的RNA雜交感染,f為TMV的蛋白質(zhì)與HRV的RNA雜交感染（1）a與b、c與d的結(jié)果不同，這說明_。（2）b與d的結(jié)果不同，說明 _。（3）e中的雜交病毒感染后，在繁殖子代病毒的過程中，合成蛋白質(zhì)的模板是_，合成蛋白質(zhì)的原料氨基酸由_提供。（4）f中的雜交病毒感染后，繁殖出來的子代病毒具有_的RNA和_的蛋白質(zhì)。解析：本題考查信息獲取能力與分析能力。兩種病毒均為RNA病毒，兩種病毒的