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2024届人教版高中生物一轮复习DNA是主要的遗传物质 学案 （不定项）
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这是一份2024届人教版高中生物一轮复习DNA是主要的遗传物质 学案 （不定项），共19页。
第16讲 DNA是主要的遗传物质
考点一 肺炎链球菌的转化实验
1．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)过程与现象
(2)结果分析
(3)结论
2．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
(2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(3)减法原理：在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素称为“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
[特别提醒] (1)转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指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(属于广义上的)。
(2)加热并没有使DNA完全失去活性：加热致死S型细菌的过程中，其代表作变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。
【易错辨析】
(1)从格里菲思第四组实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。(×)
(2)S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化。(×)
(3)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。(×)
(4)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验是通过观察菌落的形态来判断是否发生转化。(√)
(5)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(√)
【长句应答】
1．体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？
提示：加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
2．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，则：
(1)ab段R型细菌数量减少的原因是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b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。
(3)后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。
肺炎链球菌体内和体外转化实验的“三个”不同特点
考向一 肺炎链球菌转化实验的分析
1．(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是( )
A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
解析：选D 与R型菌相比，S型菌具有荚膜多糖，S型菌有毒，故可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A合理；S型菌的DNA进入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状，可知S型菌的DNA进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成，B合理；加热杀死的S型菌不会使小白鼠死亡，说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C合理；将S型菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型菌混合，不能得到S型菌，D不合理。
2．(2023·徐州模拟)下图为肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型菌转化为S型菌的过程中，有关叙述错误的是( )
A．加热杀死的S型菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B．转化产生的S型菌中的capS是由R型菌中的capR发生基因突变产生
C．S型菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D．若将R型菌的DNA与S型菌混合，荚膜的存在不利于S型菌转化为R型活菌
解析：选B 据图可知，加热杀死的S型菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段，与R型菌混合后，其中一个片段与R型菌DNA重组；转化产生的S型菌中的capS是由基因重组产生的；S型菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除；S型菌外有荚膜的保护，若将R型菌的DNA与S型菌混合，荚膜的存在不利于S型菌转化为R型活菌。
考向二 肺炎链球菌转化实验拓展分析
3．某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示，下列叙述正确的是( )
A．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
B．从鼠2血液中分离出来的活菌都能使小鼠死亡
C．活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因突变
D．从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养，都会产生光滑菌落
解析：选D 由图可知，活菌乙能导致小鼠死亡，为S型细菌，活菌甲不能使小鼠死亡，为R型细菌。该实验能体现S型死细菌的某种物质能让R型细菌转化为S型活细菌，但不能证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，A错误；实验②过程中R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，少数R型细菌能转化为S型活细菌，小鼠体内仍存在R型细菌，所以从小鼠血液中能分离出两种菌，其中R型细菌不能使小鼠死亡，B错误；活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因重组，C错误；实验⑤过程中，R型死细菌与S型活细菌混合后注射到小鼠体内，鼠5体内只能分离出S型活细菌，S型细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑，D正确。
4．(2022·泰安期末)艾弗里等人利用肺炎链球菌的转化实验，证明了在不同肺炎链球菌之间传递的转化因子是DNA。该实验的证据之一来自酶降解实验。对S型菌株细胞提取物分别进行如下处理：①利用脱氧核糖核酸酶降解DNA成分；②利用核糖核酸酶降解RNA成分；③利用蛋白酶降解蛋白质组分。然后分别与R型菌株混合培养，检测R型菌株转化为S型菌株的能力。结果发现，RNA和蛋白质发生降解后菌株的转化能力不受影响，而脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株细胞提取物丧失了转化R型菌株的能力。下列说法错误的是( )
A．该实验自变量是对S型菌株分别进行的①②③处理
B．该实验中R型菌株转化为S型菌株的原理是基因重组
C．该实验证明DNA是不同肺炎链球菌之间传递的转化因子
D．加热致死的S型菌株转化R型菌株的情况与①相同
解析：选D 该实验自变量是对S型菌株分别进行不同方式的①②③处理；该实验中R型菌株转化为S型菌株的实质是S型菌株的DNA与R型菌株的DNA发生整合，原理是基因重组；脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株细胞提取物丧失了转化R型菌株的能力，说明DNA的水解产物不能使R型菌株转化为S型菌株，证明DNA是不同肺炎链球菌之间传递的转化因子；加热致死的S型菌株能使R型菌株发生转化，①利用脱氧核糖核酸酶降解DNA成分，发现脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株几乎完全丧失了转化R型菌株的能力，两种情况不同。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验
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．实验过程
3．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的DNA遗传的。
4．实验结论
DNA是噬菌体的遗传物质。
【易错辨析】
(1)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中。(√)
(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。T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖。(×)
(3)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。(×)
(4)搅拌的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒。(×)
(5)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的蛋白质遗传的。(×)
【长句应答】
1．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？
提示：可能由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。
2．从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
提示：实验设计思路是单独研究DNA、蛋白质、糖类等物质在转化中的作用。从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
1．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
2．比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
考向一 噬菌体侵染细菌实验过程及延伸
1．(2022·湖南卷)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生( )
A．新的噬菌体DNA合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
解析：选C T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A正确；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B正确；噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C错误；T2噬菌体的DNA进入细菌，以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的DNA，然后通过转录，合成mRNA与核糖体结合，通过翻译合成噬菌体的蛋白质外壳，因此侵染过程中会发生合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，D正确。
2．赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( )
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
解析：选B 噬菌体侵染大肠杆菌后确定会裂解宿主细胞，但这并不是实验成功的原因，A错误；噬菌体侵染细菌的过程中实现了DNA和蛋白质的完全分离，这样可以单独的研究二者的功能，B正确；DNA和蛋白质外壳都含有N元素，因此不能用15N标记DNA，C错误；蛋白质外壳不含P元素，不能用32P标记蛋白质外壳，D错误。
考向二 肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
3．(2023·厦门模拟)下列关于肺炎链球菌的体内、体外转化实验，以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是( )
A．三个实验的设计思路是一致的
B．三个实验都用到了同位素标记法
C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论
D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
解析：选D 三个实验的设计思路不一样，A错误；肺炎链球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法，B错误；肺炎链球菌的体外转化实验可证明蛋白质不是遗传物质，C错误；题述三个实验所涉及的生物有T2噬菌体、小鼠、大肠杆菌、肺炎链球菌，它们的遗传物质都是DNA，D正确。
4．(2022·汉中重点中学联考)在证明DNA是遗传物质的过程中，格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验以及赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验都发挥了重要作用。下列相关分析错误的是( )
A．艾弗里的实验能说明DNA可以从一个生物个体转移到另一个生物个体内
B．艾弗里的实验能证明格里菲思提出的“转化因子”是DNA
C．艾弗里的实验中得到的R型活细菌被32P标记后可以用来培养T2噬菌体
D．赫尔希和蔡斯的实验只能通过测定放射性的强度来判断，不能通过测定放射性的有无来判断
解析：选C 用S型细菌的细胞提取物与R型活菌混合培养，出现了S型菌，分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后，细胞提取物仍然具有转化活性，用DNA酶处理后，细胞提取物就失去了转化活性，说明DNA可以从一个生物个体转移到另一个生物个体内，从而证明了格里菲思提出的“转化因子”是DNA，A、B正确；T2噬菌体只能专门寄生在大肠杆菌中，C错误；赫尔希和蔡斯的实验中离心后的上清液和沉淀物中都有放射性，只是放射性强度差别较大，故赫尔希和蔡斯的实验只能通过测定放射性的强度来判断，不能通过测定放射性的有无来判断，D正确。
考点三 生物体内的遗传物质分析
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验
(1)实验过程及现象
(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．生物体内的核酸种类及遗传物质
【易错辨析】
(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。(×)
(2)细胞生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。(×)
(3)所有生物的遗传物质都是DNA。(×)
(4)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(×)
(5)细菌的遗传物质主要是DNA。(×)
【长句应答】
如图为病毒重建及其对烟草叶细胞的感染实验过程及结果。
由上图得到的结论是什么？
提示：重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。
考向 烟草花叶病毒侵染烟草实验
1．(2022·贵阳摸底)如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断( )
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同
解析：选A 分析实验过程图可知，将TMV放在水和苯酚中振荡，可使RNA和蛋白质分离开，A正确；据图可知，RNA是使TMV产生稳定遗传变化的物质，B错误；此实验不能说明TMV的RNA侵入烟草细胞后进行了逆转录过程，C错误；据题中信息可知，TMV的遗传物质是单链RNA，因此，TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数不一定相同，D错误。
2．(2022·佛山质检)对烟草花叶病发病机理的研究导致了病毒这一种新的生物类型的发现。细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。下面是科学家所做的一系列相关实验。
实验一：将患病叶片研磨液注入正常烟草叶脉中，正常烟草患病。
实验二：将患病叶片研磨液高温处理后，则不能使正常烟草患病。
实验三：将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到滤液，能使正常烟草患病(这种滤液被称为感染性滤液)。
实验四：在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病。
实验五：将正常叶片研磨液经过细菌滤器得到无感染性滤液，在感染性滤液中加入与实验四所加蒸馏水同体积的无感染性滤液，能使正常烟草患病，且患病程度与实验四相同。
下列分析正确的是( )
A．实验一、二的结果说明烟草花叶病可能由非生物因素引起
B．根据实验三的结果不能排除由细菌本身引起烟草花叶病的可能性
C．实验四的结果说明烟草花叶病很可能由细菌产生的毒素分子所引起
D．实验五的结果说明烟草花叶病的病原体在无细胞的滤液中不能增殖
解析：选D 若为非生物因素引起的，则高温处理患病叶片研磨液后，应该仍能使正常烟草患病；细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。所以将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细菌，故实验三正常烟草患病不可能由细菌直接引起；将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细胞和细菌，但仍能使烟草患病，若为细菌产生的毒素引起烟草患病，则加入大量蒸馏水稀释感染性滤液后可能不会引起烟草患病或患病症状减轻，但在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病，所以可能是比细菌小的病毒引起的烟草患病；将正常叶片研磨液经过细菌滤器得到无感染性滤液，在感染性滤液中加入与实验四所加蒸馏水同体积的无感染性滤液，能使正常烟草患病，且患病程度与实验四相同，说明烟草花叶病的病原体在无细胞的滤液中不能增殖。
探究遗传物质的思路与方法
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。
2．探究方法
[典例] 根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
[思维建模]
题干
信息
信息1
请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料
信息2
设计实验以确定一种新病毒的类型
信息3
要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组
素养
指引
生命
观念
同位素标记法，病毒的种类，DNA和RNA的区别，病毒的培养
科学
思维
依据噬菌体侵染细菌实验过程进行知识迁移，同时要考虑到病毒只含有一种核酸，运用DNA与RNA在碱基上的区别来区分新病毒核酸的种类；由于病毒是非细胞结构的生物，必须在含有宿主细胞的培养基上培养才能进行代谢和繁殖
解析 (1)由于DNA和RNA元素组成相同，但其有各自的特有碱基，DNA特有碱基为T，RNA特有碱基为U，分别利用放射性同位素标记碱基T、U培养宿主细胞，使宿主细胞分别含有放射性同位素的碱基T和U，再利用病毒侵染宿主细胞，看子代病毒是否含有碱基T或U。(2)甲组用放射性同位素3H标记碱基U、1H的碱基T培养宿主细胞，使其宿主细胞含有3H的碱基U。再用病毒去侵染含3H碱基U的宿主细胞，看子代病毒是否含有碱基U；乙组用放射性同位素3H标记碱基T、1H的碱基U培养宿主细胞，使其宿主细胞含有32P的碱基T。再用病毒去侵染含3H碱基T的宿主细胞，看子代病毒是否含有碱基T；若A组子代病毒具有放射性，B组不出现放射性，则说明其遗传物质是DNA，反之A组不含有放射性，B组含有放射性，则其遗传物质是RNA。若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
答案 (1)实验思路：
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并监测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。
(2)预期实验结果及结论：
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
1．(2023·济南模拟)最近某科研小组在某动物体内发现一种新型病毒，为了确定该病毒的分类，科研工作者们进行了如下讨论，正确的是( )
A．甲的方法是检测病毒增殖时产生酶的种类，若有DNA聚合酶，则为DNA病毒
B．乙的方法是检测病毒核酸中嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量，若嘌呤数≠嘧啶数，则一定为RNA病毒
C．丙的方法是用含放射性尿苷的宿主细胞培养，若子代病毒有放射性，则为RNA病毒
D．丁的方法是分析该病毒的变异频率，若病毒的变异频率较低，则该病毒为DNA病毒
解析：选C 对于逆转录病毒，在其增殖的过程中，先进行逆转录，形成DNA，再进行DNA复制、转录和翻译过程，因此，若增殖过程中产生了DNA聚合酶，只能说明该病毒在增殖过程中，进行了DNA复制过程，并不能判定其遗传物质为DNA；病毒的遗传物质是DNA或RNA，而DNA通常为双链，RNA通常为单链，但在少数病毒体内也发现了单链DNA和双链RNA，根据嘌呤数≠嘧啶数，不能判定该病毒的遗传物质为RNA；尿苷中的尿嘧啶是RNA特有的，若子代病毒具有放射性，说明该病毒一定为RNA病毒；双链DNA或RNA的变异频率低于单链DNA或RNA的变异频率，因此，变异频率只能作为判定核酸是双链或单链的证据之一，不足以确定核酸的类型。
2．研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。
(1)酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入________酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。
(2)侵染法：将____________________培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种________________，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为____________病毒。
(3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。
若含有T，且________________，则说明是单链DNA。
若含有T，且________________，则最可能是双链DNA。
若含有U，且________________，则说明是单链RNA。
若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。
解析 (1)酶具有专一性，若该病毒为DNA病毒，DNA(DNA水解)酶与病毒的核酸混合培养一段时间后，DNA酶分解病毒的DNA，则在宿主细胞中不能检测到子代病毒。(2)根据DNA和RNA的异同，可用放射性同位素标记碱基的方法来探究该病毒是DNA病毒还是RNA病毒，实验思路为将该病毒的宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，然后接种该病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性，若收集的病毒含放射性，则该病毒为RNA病毒。(3)根据DNA和RNA的组成成分分析，DNA病毒的核酸含有的特有碱基为胸腺嘧啶，若A的比例等于T的比例，则DNA最可能是双链结构；若A的比例不等于T的比例，则为单链DNA。若为RNA病毒，则含有的特有碱基为尿嘧啶，若A的比例等于U的比例，则最可能为双链RNA；若A的比例不等于U的比例，则为单链RNA。
答案 (1)DNA(DNA水解) (2)该病毒的宿主细胞 该病毒 RNA
(3)A的比例不等于T的比例 A的比例等于T的比例 A的比例不等于U的比例
1．经典重组 判断正误
(1)新冠病毒与肺炎链球菌均可利用自身的核糖体进行蛋白质合成(2020·全国Ⅱ卷，1B)(×)
(2)新冠病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的(2020·全国Ⅱ卷，1C)(×)
(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解(2018·全国Ⅱ卷，5B)(×)
(4)格里菲思实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质(2016·江苏卷，1B)(×)
(5)T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素(2013·海南卷，13A)(×)
2．(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是( )
A．与R型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌
解析：选D 与R型细菌相比，S型细菌具有荚膜多糖，S型细菌有毒，故可推测S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A合理；S型细菌的DNA进入R型细菌细胞后使R型细菌具有了S型细菌的性状，可知S型细菌的DNA进入R型细菌细胞后指导蛋白质的合成，B合理；加热杀死的S型细菌不会使小鼠死亡，说明加热杀死的S型细菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C合理；将S型细菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型细菌混合，不能得到S型细菌，D不合理。
3．(2021·浙江1月选考)下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述，正确的是( )
A．孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B．摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C．T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D．肺炎链球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
解析：选D 孟德尔的单因子杂交实验提出了分离定律，A错误；摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了白眼基因位于性染色体上，B错误；T2噬菌体侵染细菌实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，C错误；肺炎链球菌离体转化实验证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA，D正确。
4．(2020·浙江7月选考改编)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是( )
A．格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传
B．格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的荚膜物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌
C．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，蛋白质也能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传
D．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌
解析：选D 格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，由R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传，A错误；格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的DNA使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌，B错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，蛋白质不能使R型细菌转化成S型细菌，C错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，经DNA酶处理的S型细菌提取物中的DNA被水解，因此其不能使R型细菌转化成S型细菌，D正确。
5．(2019·江苏卷)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
解析：选C 蛋白质和DNA都含有N，所以不能用15N代替32P标记DNA，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体体内控制噬菌体外壳蛋白合成的相关基因编码的，B错误；DNA的复制为半保留复制，噬菌体侵染大肠杆菌后，会利用大肠杆菌体内的物质来合成噬菌体DNA，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
第16讲 DNA是主要的遗传物质
考点一 肺炎链球菌的转化实验
1．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)过程与现象
(2)结果分析
(3)结论
2．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
(2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(3)减法原理：在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素称为“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
[特别提醒] (1)转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指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(属于广义上的)。
(2)加热并没有使DNA完全失去活性：加热致死S型细菌的过程中，其代表作变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。
【易错辨析】
(1)从格里菲思第四组实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。(×)
(2)S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化。(×)
(3)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。(×)
(4)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验是通过观察菌落的形态来判断是否发生转化。(√)
(5)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(√)
【长句应答】
1．体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？
提示：加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
2．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，则：
(1)ab段R型细菌数量减少的原因是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b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。
(3)后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。
肺炎链球菌体内和体外转化实验的“三个”不同特点
考向一 肺炎链球菌转化实验的分析
1．(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是( )
A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
解析：选D 与R型菌相比，S型菌具有荚膜多糖，S型菌有毒，故可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A合理；S型菌的DNA进入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状，可知S型菌的DNA进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成，B合理；加热杀死的S型菌不会使小白鼠死亡，说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C合理；将S型菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型菌混合，不能得到S型菌，D不合理。
2．(2023·徐州模拟)下图为肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型菌转化为S型菌的过程中，有关叙述错误的是( )
A．加热杀死的S型菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B．转化产生的S型菌中的capS是由R型菌中的capR发生基因突变产生
C．S型菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D．若将R型菌的DNA与S型菌混合，荚膜的存在不利于S型菌转化为R型活菌
解析：选B 据图可知，加热杀死的S型菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段，与R型菌混合后，其中一个片段与R型菌DNA重组；转化产生的S型菌中的capS是由基因重组产生的；S型菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除；S型菌外有荚膜的保护，若将R型菌的DNA与S型菌混合，荚膜的存在不利于S型菌转化为R型活菌。
考向二 肺炎链球菌转化实验拓展分析
3．某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示，下列叙述正确的是( )
A．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
B．从鼠2血液中分离出来的活菌都能使小鼠死亡
C．活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因突变
D．从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养，都会产生光滑菌落
解析：选D 由图可知，活菌乙能导致小鼠死亡，为S型细菌，活菌甲不能使小鼠死亡，为R型细菌。该实验能体现S型死细菌的某种物质能让R型细菌转化为S型活细菌，但不能证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，A错误；实验②过程中R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，少数R型细菌能转化为S型活细菌，小鼠体内仍存在R型细菌，所以从小鼠血液中能分离出两种菌，其中R型细菌不能使小鼠死亡，B错误；活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因重组，C错误；实验⑤过程中，R型死细菌与S型活细菌混合后注射到小鼠体内，鼠5体内只能分离出S型活细菌，S型细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑，D正确。
4．(2022·泰安期末)艾弗里等人利用肺炎链球菌的转化实验，证明了在不同肺炎链球菌之间传递的转化因子是DNA。该实验的证据之一来自酶降解实验。对S型菌株细胞提取物分别进行如下处理：①利用脱氧核糖核酸酶降解DNA成分；②利用核糖核酸酶降解RNA成分；③利用蛋白酶降解蛋白质组分。然后分别与R型菌株混合培养，检测R型菌株转化为S型菌株的能力。结果发现，RNA和蛋白质发生降解后菌株的转化能力不受影响，而脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株细胞提取物丧失了转化R型菌株的能力。下列说法错误的是( )
A．该实验自变量是对S型菌株分别进行的①②③处理
B．该实验中R型菌株转化为S型菌株的原理是基因重组
C．该实验证明DNA是不同肺炎链球菌之间传递的转化因子
D．加热致死的S型菌株转化R型菌株的情况与①相同
解析：选D 该实验自变量是对S型菌株分别进行不同方式的①②③处理；该实验中R型菌株转化为S型菌株的实质是S型菌株的DNA与R型菌株的DNA发生整合，原理是基因重组；脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株细胞提取物丧失了转化R型菌株的能力，说明DNA的水解产物不能使R型菌株转化为S型菌株，证明DNA是不同肺炎链球菌之间传递的转化因子；加热致死的S型菌株能使R型菌株发生转化，①利用脱氧核糖核酸酶降解DNA成分，发现脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株几乎完全丧失了转化R型菌株的能力，两种情况不同。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验
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．实验过程
3．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的DNA遗传的。
4．实验结论
DNA是噬菌体的遗传物质。
【易错辨析】
(1)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中。(√)
(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。T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖。(×)
(3)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。(×)
(4)搅拌的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒。(×)
(5)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的蛋白质遗传的。(×)
【长句应答】
1．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？
提示：可能由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。
2．从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
提示：实验设计思路是单独研究DNA、蛋白质、糖类等物质在转化中的作用。从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
1．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
2．比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
考向一 噬菌体侵染细菌实验过程及延伸
1．(2022·湖南卷)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生( )
A．新的噬菌体DNA合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
解析：选C T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A正确；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B正确；噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C错误；T2噬菌体的DNA进入细菌，以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的DNA，然后通过转录，合成mRNA与核糖体结合，通过翻译合成噬菌体的蛋白质外壳，因此侵染过程中会发生合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，D正确。
2．赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( )
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
解析：选B 噬菌体侵染大肠杆菌后确定会裂解宿主细胞，但这并不是实验成功的原因，A错误；噬菌体侵染细菌的过程中实现了DNA和蛋白质的完全分离，这样可以单独的研究二者的功能，B正确；DNA和蛋白质外壳都含有N元素，因此不能用15N标记DNA，C错误；蛋白质外壳不含P元素，不能用32P标记蛋白质外壳，D错误。
考向二 肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
3．(2023·厦门模拟)下列关于肺炎链球菌的体内、体外转化实验，以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是( )
A．三个实验的设计思路是一致的
B．三个实验都用到了同位素标记法
C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论
D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
解析：选D 三个实验的设计思路不一样，A错误；肺炎链球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法，B错误；肺炎链球菌的体外转化实验可证明蛋白质不是遗传物质，C错误；题述三个实验所涉及的生物有T2噬菌体、小鼠、大肠杆菌、肺炎链球菌，它们的遗传物质都是DNA，D正确。
4．(2022·汉中重点中学联考)在证明DNA是遗传物质的过程中，格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验以及赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验都发挥了重要作用。下列相关分析错误的是( )
A．艾弗里的实验能说明DNA可以从一个生物个体转移到另一个生物个体内
B．艾弗里的实验能证明格里菲思提出的“转化因子”是DNA
C．艾弗里的实验中得到的R型活细菌被32P标记后可以用来培养T2噬菌体
D．赫尔希和蔡斯的实验只能通过测定放射性的强度来判断，不能通过测定放射性的有无来判断
解析：选C 用S型细菌的细胞提取物与R型活菌混合培养，出现了S型菌，分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后，细胞提取物仍然具有转化活性，用DNA酶处理后，细胞提取物就失去了转化活性，说明DNA可以从一个生物个体转移到另一个生物个体内，从而证明了格里菲思提出的“转化因子”是DNA，A、B正确；T2噬菌体只能专门寄生在大肠杆菌中，C错误；赫尔希和蔡斯的实验中离心后的上清液和沉淀物中都有放射性，只是放射性强度差别较大，故赫尔希和蔡斯的实验只能通过测定放射性的强度来判断，不能通过测定放射性的有无来判断，D正确。
考点三 生物体内的遗传物质分析
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验
(1)实验过程及现象
(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．生物体内的核酸种类及遗传物质
【易错辨析】
(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。(×)
(2)细胞生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。(×)
(3)所有生物的遗传物质都是DNA。(×)
(4)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(×)
(5)细菌的遗传物质主要是DNA。(×)
【长句应答】
如图为病毒重建及其对烟草叶细胞的感染实验过程及结果。
由上图得到的结论是什么？
提示：重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。
考向 烟草花叶病毒侵染烟草实验
1．(2022·贵阳摸底)如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断( )
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同
解析：选A 分析实验过程图可知，将TMV放在水和苯酚中振荡，可使RNA和蛋白质分离开，A正确；据图可知，RNA是使TMV产生稳定遗传变化的物质，B错误；此实验不能说明TMV的RNA侵入烟草细胞后进行了逆转录过程，C错误；据题中信息可知，TMV的遗传物质是单链RNA，因此，TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数不一定相同，D错误。
2．(2022·佛山质检)对烟草花叶病发病机理的研究导致了病毒这一种新的生物类型的发现。细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。下面是科学家所做的一系列相关实验。
实验一：将患病叶片研磨液注入正常烟草叶脉中，正常烟草患病。
实验二：将患病叶片研磨液高温处理后，则不能使正常烟草患病。
实验三：将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到滤液，能使正常烟草患病(这种滤液被称为感染性滤液)。
实验四：在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病。
实验五：将正常叶片研磨液经过细菌滤器得到无感染性滤液，在感染性滤液中加入与实验四所加蒸馏水同体积的无感染性滤液，能使正常烟草患病，且患病程度与实验四相同。
下列分析正确的是( )
A．实验一、二的结果说明烟草花叶病可能由非生物因素引起
B．根据实验三的结果不能排除由细菌本身引起烟草花叶病的可能性
C．实验四的结果说明烟草花叶病很可能由细菌产生的毒素分子所引起
D．实验五的结果说明烟草花叶病的病原体在无细胞的滤液中不能增殖
解析：选D 若为非生物因素引起的，则高温处理患病叶片研磨液后，应该仍能使正常烟草患病；细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。所以将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细菌，故实验三正常烟草患病不可能由细菌直接引起；将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细胞和细菌，但仍能使烟草患病，若为细菌产生的毒素引起烟草患病，则加入大量蒸馏水稀释感染性滤液后可能不会引起烟草患病或患病症状减轻，但在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病，所以可能是比细菌小的病毒引起的烟草患病；将正常叶片研磨液经过细菌滤器得到无感染性滤液，在感染性滤液中加入与实验四所加蒸馏水同体积的无感染性滤液，能使正常烟草患病，且患病程度与实验四相同，说明烟草花叶病的病原体在无细胞的滤液中不能增殖。
探究遗传物质的思路与方法
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。
2．探究方法
[典例] 根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
[思维建模]
题干
信息
信息1
请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料
信息2
设计实验以确定一种新病毒的类型
信息3
要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组
素养
指引
生命
观念
同位素标记法，病毒的种类，DNA和RNA的区别，病毒的培养
科学
思维
依据噬菌体侵染细菌实验过程进行知识迁移，同时要考虑到病毒只含有一种核酸，运用DNA与RNA在碱基上的区别来区分新病毒核酸的种类；由于病毒是非细胞结构的生物，必须在含有宿主细胞的培养基上培养才能进行代谢和繁殖
解析 (1)由于DNA和RNA元素组成相同，但其有各自的特有碱基，DNA特有碱基为T，RNA特有碱基为U，分别利用放射性同位素标记碱基T、U培养宿主细胞，使宿主细胞分别含有放射性同位素的碱基T和U，再利用病毒侵染宿主细胞，看子代病毒是否含有碱基T或U。(2)甲组用放射性同位素3H标记碱基U、1H的碱基T培养宿主细胞，使其宿主细胞含有3H的碱基U。再用病毒去侵染含3H碱基U的宿主细胞，看子代病毒是否含有碱基U；乙组用放射性同位素3H标记碱基T、1H的碱基U培养宿主细胞，使其宿主细胞含有32P的碱基T。再用病毒去侵染含3H碱基T的宿主细胞，看子代病毒是否含有碱基T；若A组子代病毒具有放射性，B组不出现放射性，则说明其遗传物质是DNA，反之A组不含有放射性，B组含有放射性，则其遗传物质是RNA。若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
答案 (1)实验思路：
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并监测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。
(2)预期实验结果及结论：
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
1．(2023·济南模拟)最近某科研小组在某动物体内发现一种新型病毒，为了确定该病毒的分类，科研工作者们进行了如下讨论，正确的是( )
A．甲的方法是检测病毒增殖时产生酶的种类，若有DNA聚合酶，则为DNA病毒
B．乙的方法是检测病毒核酸中嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量，若嘌呤数≠嘧啶数，则一定为RNA病毒
C．丙的方法是用含放射性尿苷的宿主细胞培养，若子代病毒有放射性，则为RNA病毒
D．丁的方法是分析该病毒的变异频率，若病毒的变异频率较低，则该病毒为DNA病毒
解析：选C 对于逆转录病毒，在其增殖的过程中，先进行逆转录，形成DNA，再进行DNA复制、转录和翻译过程，因此，若增殖过程中产生了DNA聚合酶，只能说明该病毒在增殖过程中，进行了DNA复制过程，并不能判定其遗传物质为DNA；病毒的遗传物质是DNA或RNA，而DNA通常为双链，RNA通常为单链，但在少数病毒体内也发现了单链DNA和双链RNA，根据嘌呤数≠嘧啶数，不能判定该病毒的遗传物质为RNA；尿苷中的尿嘧啶是RNA特有的，若子代病毒具有放射性，说明该病毒一定为RNA病毒；双链DNA或RNA的变异频率低于单链DNA或RNA的变异频率，因此，变异频率只能作为判定核酸是双链或单链的证据之一，不足以确定核酸的类型。
2．研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。
(1)酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入________酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。
(2)侵染法：将____________________培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种________________，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为____________病毒。
(3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。
若含有T，且________________，则说明是单链DNA。
若含有T，且________________，则最可能是双链DNA。
若含有U，且________________，则说明是单链RNA。
若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。
解析 (1)酶具有专一性，若该病毒为DNA病毒，DNA(DNA水解)酶与病毒的核酸混合培养一段时间后，DNA酶分解病毒的DNA，则在宿主细胞中不能检测到子代病毒。(2)根据DNA和RNA的异同，可用放射性同位素标记碱基的方法来探究该病毒是DNA病毒还是RNA病毒，实验思路为将该病毒的宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，然后接种该病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性，若收集的病毒含放射性，则该病毒为RNA病毒。(3)根据DNA和RNA的组成成分分析，DNA病毒的核酸含有的特有碱基为胸腺嘧啶，若A的比例等于T的比例，则DNA最可能是双链结构；若A的比例不等于T的比例，则为单链DNA。若为RNA病毒，则含有的特有碱基为尿嘧啶，若A的比例等于U的比例，则最可能为双链RNA；若A的比例不等于U的比例，则为单链RNA。
答案 (1)DNA(DNA水解) (2)该病毒的宿主细胞 该病毒 RNA
(3)A的比例不等于T的比例 A的比例等于T的比例 A的比例不等于U的比例
1．经典重组 判断正误
(1)新冠病毒与肺炎链球菌均可利用自身的核糖体进行蛋白质合成(2020·全国Ⅱ卷，1B)(×)
(2)新冠病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的(2020·全国Ⅱ卷，1C)(×)
(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解(2018·全国Ⅱ卷，5B)(×)
(4)格里菲思实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质(2016·江苏卷，1B)(×)
(5)T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素(2013·海南卷，13A)(×)
2．(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是( )
A．与R型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌
解析：选D 与R型细菌相比，S型细菌具有荚膜多糖，S型细菌有毒，故可推测S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A合理；S型细菌的DNA进入R型细菌细胞后使R型细菌具有了S型细菌的性状，可知S型细菌的DNA进入R型细菌细胞后指导蛋白质的合成，B合理；加热杀死的S型细菌不会使小鼠死亡，说明加热杀死的S型细菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C合理；将S型细菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型细菌混合，不能得到S型细菌，D不合理。
3．(2021·浙江1月选考)下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述，正确的是( )
A．孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B．摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C．T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D．肺炎链球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
解析：选D 孟德尔的单因子杂交实验提出了分离定律，A错误；摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了白眼基因位于性染色体上，B错误；T2噬菌体侵染细菌实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，C错误；肺炎链球菌离体转化实验证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA，D正确。
4．(2020·浙江7月选考改编)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是( )
A．格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传
B．格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的荚膜物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌
C．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，蛋白质也能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传
D．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌
解析：选D 格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，由R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传，A错误；格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的DNA使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌，B错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，蛋白质不能使R型细菌转化成S型细菌，C错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，经DNA酶处理的S型细菌提取物中的DNA被水解，因此其不能使R型细菌转化成S型细菌，D正确。
5．(2019·江苏卷)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
解析：选C 蛋白质和DNA都含有N，所以不能用15N代替32P标记DNA，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体体内控制噬菌体外壳蛋白合成的相关基因编码的，B错误；DNA的复制为半保留复制，噬菌体侵染大肠杆菌后，会利用大肠杆菌体内的物质来合成噬菌体DNA，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
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2024届人教版高中生物一轮复习DNA的结构、复制与基因的本质学案（不定项）： 这是一份2024届人教版高中生物一轮复习DNA的结构、复制与基因的本质学案（不定项），共20页。
