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人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质学案设计
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这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质学案设计，共26页。
第1节 DNA是主要的遗传物质
课程内容标准
核心素养对接
1．阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。
2．说明DNA是主要的遗传物质。
3．说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
4．认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。
1．掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论，体验探究生物遗传物质的实验思路。(科学探究)
2．分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。(科学思维)
3．查阅相关资料，深入理解“烟草花叶病毒的感染实验”，理解DNA是主要遗传物质的结论。(科学思维)
[对应学生用书P71]
1．肺炎链球菌的类型
项目
有无荚膜
菌落特征
有无致病性
S型
细菌
有
表面光滑
有
R型
细菌
无
表面粗糙
无
2.格里菲思的体内转化实验
(1)过程与现象
(2)实验结论：加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子。
3．艾弗里的体外转化实验
1．实验材料：T2噬菌体。
(1)结构(填图)
(2)生活方式：寄生在大肠杆菌体内。
2．实验方法：放射性同位素标记法。
3．实验过程和现象
4．实验结论：DNA是真正的遗传物质。
1．烟草花叶病毒侵染烟草的实验
(1)烟草花叶病毒的组成：只含有蛋白质和RNA。
(2)侵染实验
(3)实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2．DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)高温处理过的S型细菌的蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应。( × )
(2)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。( × )
(3)艾弗里实验中加热致死的S型菌的提取物加入R型菌的培养基上，最后生存的细菌都是S型菌。( × )
(4)T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，P存在于DNA中，S几乎全部存在于蛋白质中。( √ )
(5)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA。( × )
2．微思考
图1为噬菌体侵染细菌的电镜照片，图2表示T2噬菌体侵染细菌过程，据图回答问题：
图1 图2
(1)噬菌体DNA和蛋白质共有的元素和特有的元素有哪些？
提示 共有的元素是C、H、O、N，蛋白质特有的元素是S，P几乎全部存在于DNA中。
(2)噬菌体侵染细菌后，合成的子代噬菌体与亲代噬菌体几乎相同，其原因是__________
________________________________________________________________________。
提示 指导子代噬菌体合成的遗传物质来自亲代噬菌体
(3)T2噬菌体不能在肺炎链球菌体内增殖的原因是什么？
提示 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
[对应学生用书P73]
任务驱动一 肺炎链球菌的转化实验
1．格里菲思的实验结果有没有具体证明哪一种物质是遗传物质？
提示 格里菲思实验只提出“转化因子”，未证明什么是遗传物质。
2．格里菲思将R型活菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡，从小鼠体内分离出的细菌有几种类型？哪一种数量多？
提示 能分离出R型细菌和S型细菌；R型细菌数量多。
3．艾弗里在实验中利用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物的原理是什么？
提示 利用“减法原理”控制对照实验中的自变量。用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶，分别特异性地除去细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA。
1．格里菲思和艾弗里的实验比较
项目
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
培养细菌
用小鼠(体内)
用培养基(体外)
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌各成分作用的相互对照
实验结果
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使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
S型细菌体内有“转化因子”
DNA是遗传物质
联系
(1)所用材料相同，都是肺炎链球菌：R型和S型。
(2)体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验是体内转化实验的延伸，进一步证明转化因子是DNA。
(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则。
2.实验拓展分析
(1)加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
(2)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
(2020·山东潍坊高一检测)在肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有( )
①有毒的R型活细菌 ②无毒的R型活细菌
③有毒的S型活细菌 ④无毒的S型活细菌
A．①④ B．②③
C．③ D．①③
B [小鼠体内的部分无毒的R型细菌被转化为有毒的S型细菌，大多数是未转化的R型细菌。]
(2021·全国乙卷T5)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．加热杀死的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
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正确；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正确；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正确；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错误。]
[举一反三] 并非所有的R型细菌都被转化
由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠
②S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R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
以上4个实验中小鼠的情况依次是( )
A．存活、存活、存活、死亡
B．死亡、存活、存活、存活
C．死亡、死亡、存活、存活
D．存活、死亡、存活、死亡
B [含有S型细菌的会使小鼠死亡，不含有S型细菌的不会使小鼠死亡。①中含有S型细菌；②中的S型细菌的DNA被DNA酶分解掉，所以只含有R型细菌；③④中经高温加热后R、S型两种细菌均死亡，所以小鼠不死亡。]
任务驱动二 噬菌体侵染细菌的实验
如图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，根据图示并结合教材内容回答下列问题：
图1
图2
(1)本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用35S和32P进行标记？
提示 S是噬菌体蛋白质特有的元素，P几乎都存在于DNA分子中，用放射性同位素P和S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，可以单独地观察它们各自的作用。
(2)为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？
提示 因为噬菌体营寄生生活，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。
(3)能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？
提示 不能， 因为DNA和蛋白质都含C和O。不能用32P和35S同时标记噬菌体。
(4)图2中T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再进行⑦⑧过程。⑦⑧分别代表______和________过程，其中⑦的目的是________________________________，⑧的目的是让____________中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被侵染的________。
提示 搅拌 离心 使吸附在细菌上的噬菌体(外壳)与细菌分离 上清液 大肠杆菌
1．(1)实验结果及误差分析
(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌
2．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
实验类型
肺炎链球菌体外转化实验
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、直接研究它们各自不同的遗传功能
处理方法
用除去蛋白质、RNA、脂质、DNA等成分的S型菌的细胞提取物分别与R型菌混合培养
分别用同位素35S、32P标记噬菌体的蛋白质和DNA
结论
①证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
②说明DNA能控制蛋白质的合成
③说明DNA能自我复制
以下是赫尔希和蔡斯实验的过程和结果，关于此实验的分析和结论，不正确的是( )
A.上清液的主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，沉淀物的主要成分是细菌菌体
B．此实验表明DNA是遗传物质
C．①实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌
D．②实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌
C [上清液主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，质量较重的沉淀物的主要成分是细菌菌体，A正确；此实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面，DNA才是真正的遗传物质，B正确；①实验不能说明噬菌体的标记部分进入了细菌，因为噬菌体蛋白质外壳不能进入细菌，进入细菌体内的只有噬菌体DNA，C错误，D正确。]
如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的标记元素为( )
A．在外壳中找到15N和35S
B．在DNA中找到15N和32P
C．在外壳中找到15N和32P
D．在DNA中找到15N、32P和35S
B [DNA中含P，蛋白质中含S，而N是DNA和蛋白质共有的元素，因此32P只标记DNA，35S只标记蛋白质，而15N同时标记DNA和蛋白质。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌内，利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。]
[举一反三] “二看法”判断子代噬菌体标记情况
1．某研究小组模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌。短时间培养后进行搅拌离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀物、沉淀物 B．沉淀物、上清液
C．上清液、沉淀物 D．上清液、上清液
C [短时间培养后，子代噬菌体在细菌体内不释放出来，离心后存在于沉淀物中。①实验中，用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，蛋白质外壳没有进入细菌，所以离心后主要在上清液中检测到放射性。②实验中，32P存在于子代噬菌体的DNA中，其放射性主要存在于沉淀物中。]
2．(2021·江苏卷，T12)关于“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，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
C [噬菌体是病毒，是营活细胞寄生生活的生物，不能直接在培养基上培养，A错误；该实验分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行保温培养，但时间不能过长也不能过短，B错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳并没有进入细菌内，离心后分布在上清液中，若沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分，少数蛋白质外壳未与细菌分离所致，C正确；噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质，但不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。]
任务驱动三 DNA是主要的遗传物质
1．用RNA酶处理过的烟草花叶病毒能不能侵染烟草？
提示 不能。
2．细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA，这种说法正确吗？
提示 不正确。
3．为什么说DNA是主要的遗传物质？
提示 因为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，所以说DNA是主要的遗传物质。
1．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染
(1)实验过程及现象
(2)结果分析与结论：重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系。
2．不同生物的遗传物质
生物
细胞生物
非细胞生物
类型
真核生物
原核生物
多数病毒
少数病毒
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
DNA
RNA
结果
绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA
结论
DNA是主要的遗传物质
(2020·山东枣庄高一检测)下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．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．RNA是TMV的主要遗传物质
A [水和苯酚的作用是将TMV的RNA与蛋白质分离开，A正确；能将TMV的蛋白质接种到正常烟草叶细胞内，B错误；烟草花叶病毒不是逆转录病毒，不能进行逆转录过程，C错误；本实验表明RNA是TMV的遗传物质，而不是表明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。]
下列关于生物的遗传物质的叙述，不正确的是( )
A．某一生物体内的遗传物质只能是DNA或RNA
B．除部分病毒外，生物的遗传物质都是DNA
C．绝大多数生物的遗传物质是DNA
D．细胞中DNA较多，所以DNA是主要的遗传物质
D [在生物中，只有部分病毒的遗传物质是RNA，绝大多数生物的遗传物质是DNA。]
[举一反三] 有关遗传物质的三点提醒
(1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。
(2)DNA并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
(3)一种生物的遗传物质是唯一的，对某种生物不能说“主要遗传物质”。
(2021·山东德州高一检测)下列关于遗传物质的说法，错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA
②原核生物的遗传物质是RNA
③细胞核的遗传物质是DNA
④细胞质的遗传物质是RNA
⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
C [细胞生物的遗传物质是DNA，无论是真核生物还是原核生物；凡是有细胞结构的生物，无论是细胞核中还是细胞质中，遗传物质都是DNA；流感病毒是RNA病毒，遗传物质是RNA。]
知识网络构建
关键知识积累
1.S型肺炎链球菌有荚膜，有致病性；R型肺炎链球菌无荚膜，无致病性。
2.在肺炎链球菌转化实验中，DNA才是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S存在于蛋白质中，P几乎全部存在于DNA中。
4.肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都证明了DNA是遗传物质。
5.烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
6.由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
[对应学生用书P79]
1．肺炎链球菌的转化实验证明了( )
A．基因位于染色体上
B．染色体是遗传物质的主要载体
C．DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D．在不含DNA的生物体内，RNA就是该生物的遗传物质
C [肺炎链球菌的转化实验中，格里菲思实验的结论是已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质(转化因子)。艾弗里的实验进一步证明了DNA是遗传物质，多糖、脂质、蛋白质、DNA水解产物等不是遗传物质。]
2．T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，进入细菌体内的是噬菌体的( )
A．蛋白质和RNA
B．RNA
C．DNA和蛋白质
D．DNA
D [T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，进入细菌体内的是噬菌体的DNA。]
3．(2020·山东菏泽高一检测)下面是噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是( )
A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的
B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA不是蛋白质
B [病毒的繁殖离不开细胞，要标记噬菌体，应先标记细菌细胞，A错误；本实验选用噬菌体作为实验材料是因为其只有蛋白质和DNA组成，B正确；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分开，C错误；仅用35S标记噬菌体壳体蛋白做侵染细菌实验，在新形成的噬菌体中没有检测到35S，只能说明蛋白质没有进入细菌内，而不能说明DNA是噬菌体的遗传物质，也不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。]
4．关于T2噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中都含S元素
B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中
C．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质
D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖
D [T2噬菌体的遗传物质是DNA不是RNA，DNA中不含S元素；T2噬菌体不能寄生在酵母菌中。]
课时作业(10) DNA是主要的遗传物质
[对应学生用书P209]
1．(2021·辽宁鞍山诊断)下图是科研工作者重复“肺炎链球菌转化实验”的步骤，分析有关描述，正确的是( )
A．该实验证明起转化作用的物质是DNA
B．1、2、3组为该实验的对照组
C．第4组中加热杀死的S型菌转化成了R型菌
D．该实验证明灭活的S型菌可以复活
B [该实验并未将S型菌的各成分分开研究，因此不能证明起转化作用的是S型菌的哪一种物质。第4组中加热杀死的S型菌使R型菌转化成了S型菌，而不是灭活的S型菌复活。]
2．(2021·河北高一联考)在肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内。小鼠的存活情况和体内出现的细菌类型是( )
A．存活；无毒R型菌
B．死亡；有毒R型菌和有毒S型菌
C．存活；无毒S型菌
D．死亡；有毒S型菌和无毒R型菌
D [R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，加热杀死的S型细菌的DNA可将R型活细菌转化为有毒的S型细菌，且R型活细菌仍可繁殖，故小鼠死亡，D符合题意。]
3．如图所示，甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重组形成杂种病毒丙，丙侵染植物细胞后，在植物细胞内增殖产生的新一代病毒是( )
D [杂种病毒丙是由病毒甲的蛋白质外壳和病毒乙的核酸组装而成的，核酸为遗传物质，所以子代病毒应与病毒乙相同。]
4．用32P标记的噬菌体做侵染大肠杆菌的实验，若检测结果为上清液出现含32P的子代噬菌体，出现这种现象的原因不可能是( )
A．保温时间过短 B．保温时间过长
C．搅拌时间过久 D．离心时间过久
A [保温时间过短，部分噬菌体未能侵染至细菌内部，经搅拌离心后，上清液出现含32P的亲代噬菌体，不是子代噬菌体，A错误，B、C、D正确。]
5．赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括六个步骤：
①噬菌体侵染细菌
②用35S或32P标记噬菌体
③上清液和沉淀物的放射性检测
④离心分离
⑤子代噬菌体的放射性检测
⑥噬菌体与大肠杆菌混合培养
最合理的实验步骤顺序为( )
A．⑥①②④③⑤ B．②⑥①③④⑤
C．②⑥①④③⑤ D．②⑥①④⑤③
C [该实验首先要用32P和35S分别标记T2噬菌体，然后将标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养，使噬菌体侵染细菌，保温培养一段时间后，充分搅拌，离心分离，最后对上清液和沉淀物的放射性进行检测，以此来判断DNA和蛋白质在亲子代之间的传递情况。]
6．(2020·山东烟台高一检测)在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是( )
A．用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质
B．该实验的步骤是标记、培养、离心、搅拌、检测
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．该实验证明了DNA是遗传物质
D [应该用32P、35S分别标记两组T2噬菌体的DNA和蛋白质，然后分别做侵染细菌的实验，A错误；该实验的步骤中，应该是搅拌后再离心，B错误；病毒必须依赖活细胞生存，T2噬菌体的培养需要用活的大肠杆菌，C错误；该实验的结论为DNA是遗传物质，D正确。]
7．下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是( )
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
C [格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌，但格里菲思并没有证明“转化因子”是什么，A错误；艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，并没有证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡，B错误；由于噬菌体没有细胞结构，所以离心后，有细胞结构的大肠杆菌在试管底部，而噬菌体及噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中，C正确；赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体只有少部分带有32P标记，因为噬菌体在进行DNA复制的时候，模板是亲代噬菌体中带有32P标记的DNA分子，而原料是大肠杆菌中没有带32P标记的脱氧核苷酸，D错误。]
8．如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体( )
A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．可单独生存，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．可单独生存，通过RNA遗传
A [提取这种病原体发现，其由RNA和蛋白质组成，分别用其RNA和蛋白质给植物接种，发现只有接种病原体RNA的植物得病，说明该病原体的遗传物质为RNA，该病原体为RNA病毒。病毒必须寄生在活细胞内，不能单独生存。]
9．(2021·吉林梅河口高一期末)有关DNA是主要的遗传物质的实验叙述正确的是( )
A．格里菲斯的肺炎链球菌转化实验证明S型肺炎链球菌的DNA使R型菌发生转化
B．艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质
C．赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验说明了DNA是主要的遗传物质
D．提取的烟草花叶病毒RNA可以使烟草感染，证明RNA也是遗传物质
D [格里菲斯证明了S型菌中存在某种“转化因子”能够使R型菌发生转化，但没有证明S型菌的DNA能够使R型菌发生转化，A错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验说明了DNA是遗传物质，C错误；提取的烟草花叶病毒RNA可以使烟草感染，证明RNA也是遗传物质，D正确。]
10．如图1为某研究者探究生物遗传物质的实验图解，请据图回答问题：
(1)该实验是某研究者所做的______________________实验的部分图解。
(2)在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是__________________________。
(3)依据图1所示实验，可以作出__________________________________________的假设。
(4)为验证上面的假设，他们又设计如图2的实验：实验中加入DNA酶的目的是______________________，他们观察到的实验现象是_________________________________。
(5)肺炎链球菌的DNA分子中还有少量的蛋白质，由于技术原因，无法将DNA和蛋白质彻底分离开，因此，人们不能排除DNA和蛋白质共同起到转化作用，有人据此设计了如下实验：将提取的DNA与蛋白酶处理后再与R型菌混合培养，你赞同该设计方案吗？请说出你的理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)该实验是肺炎链球菌体外转化实验的部分图解。(2)在对R型细菌进行培养之前，必须首先分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。(3)根据题意和图示分析可知：该实验假设DNA是遗传物质。(4)酶具有催化作用，DNA酶能使DNA分解，所以该实验中加DNA酶的目的是分解从S型细菌中提取的DNA；由于S型细菌的DNA被分解，所以观察到的实验现象是培养基中只长R型细菌。(5)因为蛋白酶本身就是蛋白质，没有达到将蛋白质除去的目的，因此该实验不能排除DNA和蛋白质共同起到转化作用。
答案 (1)肺炎链球菌体外转化 (2)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质 (3)DNA是遗传物质 (4)分解从S型细菌中提取的DNA 培养基中只长R型细菌 (5)不赞同 因为蛋白酶本身就是蛋白质，没有达到将蛋白质除去的目的(合理即可)
11．(2020·山东青岛高一检测)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上，上清液中不应含放射性物质，下层沉淀物中应具有很高的放射性，而实验的最终结果显示：离心后，上清液中具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。
(1)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验所采用的实验方法是__________________。
(2)在理论上，上清液中放射性应该为0，其原因是_________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
①在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液中的放射性物质含量________，其原因是__________________________________ ________________________________________________________________________。
②在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否属于误差的来源呢？______，理由是___________________________________________________________________ ________________________________________________________________。
(4)在实验中，赫尔希和蔡斯同时用被35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，结果发现沉淀物中也出现少量放射性物质，为排除噬菌体的蛋白质外壳也是遗传物质的可能，应进一步采取的措施是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)请设计一个方案，来大量制备用35S标记的噬菌体(简要说明)：___________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 (1)赫尔希和蔡斯研究噬菌体侵染大肠杆菌的方法是同位素标记法，具体操作是分别用32P和35S标记噬菌体。(2)在用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，理论上，上清液中放射性应为0，因为噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌内，在离心时会随着大肠杆菌而沉淀。(3)若在上清液中出现放射性，原因有两种可能：噬菌体侵染时间太短，含有放射性的部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌中，或者噬菌体侵染时间太长，部分大肠杆菌已裂解，含有放射性的部分子代噬菌体被释放出来。(4)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验，若沉淀物中发现放射性35S，原因是搅拌不彻底，沉淀的大肠杆菌表面还吸附有携带35S的蛋白质外壳。理论上讲，也可能是携带35S的蛋白质外壳进入大肠杆菌细胞内。若要排除后者的可能性，就要检测大肠杆菌细胞内的子代噬菌体是否带有35S。(5)由于噬菌体是严格寄生的，因此不能用含35S的培养基直接培养，而应先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染该大肠杆菌，即可得到大量用35S 标记的噬菌体。
答案 (1)(放射性)同位素标记法 (2)噬菌体已将自身的DNA全部注入大肠杆菌内而存在于沉淀物中 (3)①升高 子代噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中 ②是 没有侵入大肠杆菌的亲代噬菌体经离心后分布于上清液中 (4)在新形成的噬菌体中检测是否带有35S (5)用含35S的培养基培养大肠杆菌，然后用噬菌体侵染该大肠杆菌，即可以得到大量用35S标记的噬菌体
12．(2020·江苏邳州高一检测)在肺炎链球菌的体外转化实验中，R型菌和S型菌的数量变化曲线为( )
B [在肺炎链球菌的体外转化实验中，R型菌能在培养基中大量增殖；加热杀死的S型菌的DNA能将R型菌转化为S型菌，S型菌也能在培养基中大量增殖，所以曲线都上升。]
13．(多选)细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段，从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象，如肺炎链球菌转化实验。S型肺炎链球菌有荚膜，菌落光滑，可致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型细菌中分离出了两种突变型：R型，无荚膜，菌落粗糙，不致病，对青霉素敏感；抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下列实验，对其结果的分析最合理的是( )
A．甲组中部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后均可康复
B．乙组中可观察到两种菌落，加青霉素后PenrS型菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型细菌
D．丁组培养基中无菌落生长
BD [抗青霉素的S型(PenrS型)细菌的DNA是转化因子。在甲组中，将加热杀死的PenrS型细菌与活的R型细菌混合注射到小鼠体内，部分活的R型细菌会转化为PenrS型细菌，部分小鼠会患败血症，注射青霉素治疗后，体内有抗青霉素的S型细菌存在的小鼠不能康复；在乙组中，PenrS型细菌的DNA与活的R型细菌混合培养，可观察到R型细菌和PenrS型细菌两种菌落，加青霉素后R型细菌生长受到抑制，只有PenrS型菌落继续生长；丙组培养基中含有青霉素，活的R型细菌不能生长，也不能发生转化，因此无菌落出现；丁组中因为PenrS型细菌的DNA被DNA酶催化水解而无转化因子，且活的R型细菌不抗青霉素，因此培养基中无菌落生长。]
14．在探究生物的遗传物质的相关实验研究中，有如下的实验过程或理论解释。
Ⅰ.图1是关于肺炎链球菌R型菌的转化过程图：据研究，并非任意两株R型菌与S型菌之间的接触都可发生转化，凡能发生转化的，其R型菌必须处于感受态，产生一些感受态特异蛋白，包括膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。
Ⅱ.图2是关于肺炎链球菌的体外转化实验过程图。
Ⅲ.图3是噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的检测数据。
图1 图2
图3
请回答下列问题：
(1)图1中，步骤______是将S型菌加热杀死的过程，S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链(a)在________酶的作用下水解，另一条链(b)与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。完成步骤④后，这条链(b)在相关酶的作用下，形成______(填“单”或“双”)链整合进R型菌的DNA中，这种变异属于____________。
(2)图2中，实验最关键的设计思路是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图3所示实验中，以噬菌体为研究材料，利用__________________的技术，分别用32P 和35S标记噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中 DNA和蛋白质的位置变化。
实验结果表明：______(填整数) min后的曲线变化基本上可说明DNA与蛋白质实现分离。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，这组数据的意义是作为对照组，以证明
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)实验过程中，首先要将S型菌加热杀死，因此步骤①是将S型菌加热杀死的过程。S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在核酸酶(DNA水解酶)的作用下水解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。将外源DNA片段整合到R型菌的DNA双链，需要限制性内切核酸酶形成末端和DNA连接酶进行缝合，从而实现基因重组。(2)肺炎链球菌体外转化实验，实验最关键的设计思路是把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用。 (3)标记噬菌体利用了放射性同位素标记技术，用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌的方法获得被32P和35S标记的噬菌体。2 min后，细胞外的蛋白质约占80%，细胞内的DNA约占30%，这基本上可说明DNA与蛋白质实现分离。图中“被浸染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出。
答案 (1)① 核酸(DNA水解) 双 基因重组 (2)把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用 (3)放射性同位素标记 2 细菌没有裂解，无子代噬菌体释放出来
第1节 DNA是主要的遗传物质
课程内容标准
核心素养对接
1．阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。
2．说明DNA是主要的遗传物质。
3．说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
4．认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。
1．掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论，体验探究生物遗传物质的实验思路。(科学探究)
2．分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。(科学思维)
3．查阅相关资料，深入理解“烟草花叶病毒的感染实验”，理解DNA是主要遗传物质的结论。(科学思维)
[对应学生用书P71]
1．肺炎链球菌的类型
项目
有无荚膜
菌落特征
有无致病性
S型
细菌
有
表面光滑
有
R型
细菌
无
表面粗糙
无
2.格里菲思的体内转化实验
(1)过程与现象
(2)实验结论：加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子。
3．艾弗里的体外转化实验
1．实验材料：T2噬菌体。
(1)结构(填图)
(2)生活方式：寄生在大肠杆菌体内。
2．实验方法：放射性同位素标记法。
3．实验过程和现象
4．实验结论：DNA是真正的遗传物质。
1．烟草花叶病毒侵染烟草的实验
(1)烟草花叶病毒的组成：只含有蛋白质和RNA。
(2)侵染实验
(3)实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2．DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)高温处理过的S型细菌的蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应。( × )
(2)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。( × )
(3)艾弗里实验中加热致死的S型菌的提取物加入R型菌的培养基上，最后生存的细菌都是S型菌。( × )
(4)T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，P存在于DNA中，S几乎全部存在于蛋白质中。( √ )
(5)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA。( × )
2．微思考
图1为噬菌体侵染细菌的电镜照片，图2表示T2噬菌体侵染细菌过程，据图回答问题：
图1 图2
(1)噬菌体DNA和蛋白质共有的元素和特有的元素有哪些？
提示 共有的元素是C、H、O、N，蛋白质特有的元素是S，P几乎全部存在于DNA中。
(2)噬菌体侵染细菌后，合成的子代噬菌体与亲代噬菌体几乎相同，其原因是__________
________________________________________________________________________。
提示 指导子代噬菌体合成的遗传物质来自亲代噬菌体
(3)T2噬菌体不能在肺炎链球菌体内增殖的原因是什么？
提示 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
[对应学生用书P73]
任务驱动一 肺炎链球菌的转化实验
1．格里菲思的实验结果有没有具体证明哪一种物质是遗传物质？
提示 格里菲思实验只提出“转化因子”，未证明什么是遗传物质。
2．格里菲思将R型活菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡，从小鼠体内分离出的细菌有几种类型？哪一种数量多？
提示 能分离出R型细菌和S型细菌；R型细菌数量多。
3．艾弗里在实验中利用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物的原理是什么？
提示 利用“减法原理”控制对照实验中的自变量。用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶，分别特异性地除去细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA。
1．格里菲思和艾弗里的实验比较
项目
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
培养细菌
用小鼠(体内)
用培养基(体外)
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌各成分作用的相互对照
实验结果
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使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
S型细菌体内有“转化因子”
DNA是遗传物质
联系
(1)所用材料相同，都是肺炎链球菌：R型和S型。
(2)体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验是体内转化实验的延伸，进一步证明转化因子是DNA。
(3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则。
2.实验拓展分析
(1)加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
(2)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
(2020·山东潍坊高一检测)在肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有( )
①有毒的R型活细菌 ②无毒的R型活细菌
③有毒的S型活细菌 ④无毒的S型活细菌
A．①④ B．②③
C．③ D．①③
B [小鼠体内的部分无毒的R型细菌被转化为有毒的S型细菌，大多数是未转化的R型细菌。]
(2021·全国乙卷T5)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．加热杀死的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
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正确；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正确；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正确；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错误。]
[举一反三] 并非所有的R型细菌都被转化
由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠
②S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R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
以上4个实验中小鼠的情况依次是( )
A．存活、存活、存活、死亡
B．死亡、存活、存活、存活
C．死亡、死亡、存活、存活
D．存活、死亡、存活、死亡
B [含有S型细菌的会使小鼠死亡，不含有S型细菌的不会使小鼠死亡。①中含有S型细菌；②中的S型细菌的DNA被DNA酶分解掉，所以只含有R型细菌；③④中经高温加热后R、S型两种细菌均死亡，所以小鼠不死亡。]
任务驱动二 噬菌体侵染细菌的实验
如图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，根据图示并结合教材内容回答下列问题：
图1
图2
(1)本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用35S和32P进行标记？
提示 S是噬菌体蛋白质特有的元素，P几乎都存在于DNA分子中，用放射性同位素P和S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，可以单独地观察它们各自的作用。
(2)为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？
提示 因为噬菌体营寄生生活，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。
(3)能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？
提示 不能， 因为DNA和蛋白质都含C和O。不能用32P和35S同时标记噬菌体。
(4)图2中T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再进行⑦⑧过程。⑦⑧分别代表______和________过程，其中⑦的目的是________________________________，⑧的目的是让____________中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被侵染的________。
提示 搅拌 离心 使吸附在细菌上的噬菌体(外壳)与细菌分离 上清液 大肠杆菌
1．(1)实验结果及误差分析
(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌
2．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
实验类型
肺炎链球菌体外转化实验
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、直接研究它们各自不同的遗传功能
处理方法
用除去蛋白质、RNA、脂质、DNA等成分的S型菌的细胞提取物分别与R型菌混合培养
分别用同位素35S、32P标记噬菌体的蛋白质和DNA
结论
①证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
②说明DNA能控制蛋白质的合成
③说明DNA能自我复制
以下是赫尔希和蔡斯实验的过程和结果，关于此实验的分析和结论，不正确的是( )
A.上清液的主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，沉淀物的主要成分是细菌菌体
B．此实验表明DNA是遗传物质
C．①实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌
D．②实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌
C [上清液主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳，质量较重的沉淀物的主要成分是细菌菌体，A正确；此实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面，DNA才是真正的遗传物质，B正确；①实验不能说明噬菌体的标记部分进入了细菌，因为噬菌体蛋白质外壳不能进入细菌，进入细菌体内的只有噬菌体DNA，C错误，D正确。]
如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的标记元素为( )
A．在外壳中找到15N和35S
B．在DNA中找到15N和32P
C．在外壳中找到15N和32P
D．在DNA中找到15N、32P和35S
B [DNA中含P，蛋白质中含S，而N是DNA和蛋白质共有的元素，因此32P只标记DNA，35S只标记蛋白质，而15N同时标记DNA和蛋白质。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌内，利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。]
[举一反三] “二看法”判断子代噬菌体标记情况
1．某研究小组模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌。短时间培养后进行搅拌离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀物、沉淀物 B．沉淀物、上清液
C．上清液、沉淀物 D．上清液、上清液
C [短时间培养后，子代噬菌体在细菌体内不释放出来，离心后存在于沉淀物中。①实验中，用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，蛋白质外壳没有进入细菌，所以离心后主要在上清液中检测到放射性。②实验中，32P存在于子代噬菌体的DNA中，其放射性主要存在于沉淀物中。]
2．(2021·江苏卷，T12)关于“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，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
C [噬菌体是病毒，是营活细胞寄生生活的生物，不能直接在培养基上培养，A错误；该实验分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行保温培养，但时间不能过长也不能过短，B错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳并没有进入细菌内，离心后分布在上清液中，若沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分，少数蛋白质外壳未与细菌分离所致，C正确；噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质，但不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。]
任务驱动三 DNA是主要的遗传物质
1．用RNA酶处理过的烟草花叶病毒能不能侵染烟草？
提示 不能。
2．细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA，这种说法正确吗？
提示 不正确。
3．为什么说DNA是主要的遗传物质？
提示 因为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，所以说DNA是主要的遗传物质。
1．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染
(1)实验过程及现象
(2)结果分析与结论：重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系。
2．不同生物的遗传物质
生物
细胞生物
非细胞生物
类型
真核生物
原核生物
多数病毒
少数病毒
核酸种类
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
RNA
遗传物质
DNA
DNA
DNA
RNA
结果
绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA
结论
DNA是主要的遗传物质
(2020·山东枣庄高一检测)下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．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．RNA是TMV的主要遗传物质
A [水和苯酚的作用是将TMV的RNA与蛋白质分离开，A正确；能将TMV的蛋白质接种到正常烟草叶细胞内，B错误；烟草花叶病毒不是逆转录病毒，不能进行逆转录过程，C错误；本实验表明RNA是TMV的遗传物质，而不是表明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。]
下列关于生物的遗传物质的叙述，不正确的是( )
A．某一生物体内的遗传物质只能是DNA或RNA
B．除部分病毒外，生物的遗传物质都是DNA
C．绝大多数生物的遗传物质是DNA
D．细胞中DNA较多，所以DNA是主要的遗传物质
D [在生物中，只有部分病毒的遗传物质是RNA，绝大多数生物的遗传物质是DNA。]
[举一反三] 有关遗传物质的三点提醒
(1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。
(2)DNA并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
(3)一种生物的遗传物质是唯一的，对某种生物不能说“主要遗传物质”。
(2021·山东德州高一检测)下列关于遗传物质的说法，错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA
②原核生物的遗传物质是RNA
③细胞核的遗传物质是DNA
④细胞质的遗传物质是RNA
⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
C [细胞生物的遗传物质是DNA，无论是真核生物还是原核生物；凡是有细胞结构的生物，无论是细胞核中还是细胞质中，遗传物质都是DNA；流感病毒是RNA病毒，遗传物质是RNA。]
知识网络构建
关键知识积累
1.S型肺炎链球菌有荚膜，有致病性；R型肺炎链球菌无荚膜，无致病性。
2.在肺炎链球菌转化实验中，DNA才是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.T2噬菌体由蛋白质和DNA组成，S存在于蛋白质中，P几乎全部存在于DNA中。
4.肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都证明了DNA是遗传物质。
5.烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
6.由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
[对应学生用书P79]
1．肺炎链球菌的转化实验证明了( )
A．基因位于染色体上
B．染色体是遗传物质的主要载体
C．DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D．在不含DNA的生物体内，RNA就是该生物的遗传物质
C [肺炎链球菌的转化实验中，格里菲思实验的结论是已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质(转化因子)。艾弗里的实验进一步证明了DNA是遗传物质，多糖、脂质、蛋白质、DNA水解产物等不是遗传物质。]
2．T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，进入细菌体内的是噬菌体的( )
A．蛋白质和RNA
B．RNA
C．DNA和蛋白质
D．DNA
D [T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，进入细菌体内的是噬菌体的DNA。]
3．(2020·山东菏泽高一检测)下面是噬菌体侵染细菌实验的部分步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是( )
A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的
B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA不是蛋白质
B [病毒的繁殖离不开细胞，要标记噬菌体，应先标记细菌细胞，A错误；本实验选用噬菌体作为实验材料是因为其只有蛋白质和DNA组成，B正确；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分开，C错误；仅用35S标记噬菌体壳体蛋白做侵染细菌实验，在新形成的噬菌体中没有检测到35S，只能说明蛋白质没有进入细菌内，而不能说明DNA是噬菌体的遗传物质，也不能说明蛋白质不是遗传物质，D错误。]
4．关于T2噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中都含S元素
B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中
C．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质
D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖
D [T2噬菌体的遗传物质是DNA不是RNA，DNA中不含S元素；T2噬菌体不能寄生在酵母菌中。]
课时作业(10) DNA是主要的遗传物质
[对应学生用书P209]
1．(2021·辽宁鞍山诊断)下图是科研工作者重复“肺炎链球菌转化实验”的步骤，分析有关描述，正确的是( )
A．该实验证明起转化作用的物质是DNA
B．1、2、3组为该实验的对照组
C．第4组中加热杀死的S型菌转化成了R型菌
D．该实验证明灭活的S型菌可以复活
B [该实验并未将S型菌的各成分分开研究，因此不能证明起转化作用的是S型菌的哪一种物质。第4组中加热杀死的S型菌使R型菌转化成了S型菌，而不是灭活的S型菌复活。]
2．(2021·河北高一联考)在肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内。小鼠的存活情况和体内出现的细菌类型是( )
A．存活；无毒R型菌
B．死亡；有毒R型菌和有毒S型菌
C．存活；无毒S型菌
D．死亡；有毒S型菌和无毒R型菌
D [R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，加热杀死的S型细菌的DNA可将R型活细菌转化为有毒的S型细菌，且R型活细菌仍可繁殖，故小鼠死亡，D符合题意。]
3．如图所示，甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重组形成杂种病毒丙，丙侵染植物细胞后，在植物细胞内增殖产生的新一代病毒是( )
D [杂种病毒丙是由病毒甲的蛋白质外壳和病毒乙的核酸组装而成的，核酸为遗传物质，所以子代病毒应与病毒乙相同。]
4．用32P标记的噬菌体做侵染大肠杆菌的实验，若检测结果为上清液出现含32P的子代噬菌体，出现这种现象的原因不可能是( )
A．保温时间过短 B．保温时间过长
C．搅拌时间过久 D．离心时间过久
A [保温时间过短，部分噬菌体未能侵染至细菌内部，经搅拌离心后，上清液出现含32P的亲代噬菌体，不是子代噬菌体，A错误，B、C、D正确。]
5．赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括六个步骤：
①噬菌体侵染细菌
②用35S或32P标记噬菌体
③上清液和沉淀物的放射性检测
④离心分离
⑤子代噬菌体的放射性检测
⑥噬菌体与大肠杆菌混合培养
最合理的实验步骤顺序为( )
A．⑥①②④③⑤ B．②⑥①③④⑤
C．②⑥①④③⑤ D．②⑥①④⑤③
C [该实验首先要用32P和35S分别标记T2噬菌体，然后将标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养，使噬菌体侵染细菌，保温培养一段时间后，充分搅拌，离心分离，最后对上清液和沉淀物的放射性进行检测，以此来判断DNA和蛋白质在亲子代之间的传递情况。]
6．(2020·山东烟台高一检测)在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是( )
A．用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质
B．该实验的步骤是标记、培养、离心、搅拌、检测
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．该实验证明了DNA是遗传物质
D [应该用32P、35S分别标记两组T2噬菌体的DNA和蛋白质，然后分别做侵染细菌的实验，A错误；该实验的步骤中，应该是搅拌后再离心，B错误；病毒必须依赖活细胞生存，T2噬菌体的培养需要用活的大肠杆菌，C错误；该实验的结论为DNA是遗传物质，D正确。]
7．下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是( )
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
C [格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌，但格里菲思并没有证明“转化因子”是什么，A错误；艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，并没有证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡，B错误；由于噬菌体没有细胞结构，所以离心后，有细胞结构的大肠杆菌在试管底部，而噬菌体及噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中，C正确；赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体只有少部分带有32P标记，因为噬菌体在进行DNA复制的时候，模板是亲代噬菌体中带有32P标记的DNA分子，而原料是大肠杆菌中没有带32P标记的脱氧核苷酸，D错误。]
8．如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体( )
A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．可单独生存，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．可单独生存，通过RNA遗传
A [提取这种病原体发现，其由RNA和蛋白质组成，分别用其RNA和蛋白质给植物接种，发现只有接种病原体RNA的植物得病，说明该病原体的遗传物质为RNA，该病原体为RNA病毒。病毒必须寄生在活细胞内，不能单独生存。]
9．(2021·吉林梅河口高一期末)有关DNA是主要的遗传物质的实验叙述正确的是( )
A．格里菲斯的肺炎链球菌转化实验证明S型肺炎链球菌的DNA使R型菌发生转化
B．艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质
C．赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验说明了DNA是主要的遗传物质
D．提取的烟草花叶病毒RNA可以使烟草感染，证明RNA也是遗传物质
D [格里菲斯证明了S型菌中存在某种“转化因子”能够使R型菌发生转化，但没有证明S型菌的DNA能够使R型菌发生转化，A错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验说明了DNA是遗传物质，C错误；提取的烟草花叶病毒RNA可以使烟草感染，证明RNA也是遗传物质，D正确。]
10．如图1为某研究者探究生物遗传物质的实验图解，请据图回答问题：
(1)该实验是某研究者所做的______________________实验的部分图解。
(2)在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是__________________________。
(3)依据图1所示实验，可以作出__________________________________________的假设。
(4)为验证上面的假设，他们又设计如图2的实验：实验中加入DNA酶的目的是______________________，他们观察到的实验现象是_________________________________。
(5)肺炎链球菌的DNA分子中还有少量的蛋白质，由于技术原因，无法将DNA和蛋白质彻底分离开，因此，人们不能排除DNA和蛋白质共同起到转化作用，有人据此设计了如下实验：将提取的DNA与蛋白酶处理后再与R型菌混合培养，你赞同该设计方案吗？请说出你的理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)该实验是肺炎链球菌体外转化实验的部分图解。(2)在对R型细菌进行培养之前，必须首先分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。(3)根据题意和图示分析可知：该实验假设DNA是遗传物质。(4)酶具有催化作用，DNA酶能使DNA分解，所以该实验中加DNA酶的目的是分解从S型细菌中提取的DNA；由于S型细菌的DNA被分解，所以观察到的实验现象是培养基中只长R型细菌。(5)因为蛋白酶本身就是蛋白质，没有达到将蛋白质除去的目的，因此该实验不能排除DNA和蛋白质共同起到转化作用。
答案 (1)肺炎链球菌体外转化 (2)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质 (3)DNA是遗传物质 (4)分解从S型细菌中提取的DNA 培养基中只长R型细菌 (5)不赞同 因为蛋白酶本身就是蛋白质，没有达到将蛋白质除去的目的(合理即可)
11．(2020·山东青岛高一检测)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上，上清液中不应含放射性物质，下层沉淀物中应具有很高的放射性，而实验的最终结果显示：离心后，上清液中具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。
(1)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验所采用的实验方法是__________________。
(2)在理论上，上清液中放射性应该为0，其原因是_________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
①在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液中的放射性物质含量________，其原因是__________________________________ ________________________________________________________________________。
②在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否属于误差的来源呢？______，理由是___________________________________________________________________ ________________________________________________________________。
(4)在实验中，赫尔希和蔡斯同时用被35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，结果发现沉淀物中也出现少量放射性物质，为排除噬菌体的蛋白质外壳也是遗传物质的可能，应进一步采取的措施是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)请设计一个方案，来大量制备用35S标记的噬菌体(简要说明)：___________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 (1)赫尔希和蔡斯研究噬菌体侵染大肠杆菌的方法是同位素标记法，具体操作是分别用32P和35S标记噬菌体。(2)在用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，理论上，上清液中放射性应为0，因为噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌内，在离心时会随着大肠杆菌而沉淀。(3)若在上清液中出现放射性，原因有两种可能：噬菌体侵染时间太短，含有放射性的部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌中，或者噬菌体侵染时间太长，部分大肠杆菌已裂解，含有放射性的部分子代噬菌体被释放出来。(4)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验，若沉淀物中发现放射性35S，原因是搅拌不彻底，沉淀的大肠杆菌表面还吸附有携带35S的蛋白质外壳。理论上讲，也可能是携带35S的蛋白质外壳进入大肠杆菌细胞内。若要排除后者的可能性，就要检测大肠杆菌细胞内的子代噬菌体是否带有35S。(5)由于噬菌体是严格寄生的，因此不能用含35S的培养基直接培养，而应先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染该大肠杆菌，即可得到大量用35S 标记的噬菌体。
答案 (1)(放射性)同位素标记法 (2)噬菌体已将自身的DNA全部注入大肠杆菌内而存在于沉淀物中 (3)①升高 子代噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中 ②是 没有侵入大肠杆菌的亲代噬菌体经离心后分布于上清液中 (4)在新形成的噬菌体中检测是否带有35S (5)用含35S的培养基培养大肠杆菌，然后用噬菌体侵染该大肠杆菌，即可以得到大量用35S标记的噬菌体
12．(2020·江苏邳州高一检测)在肺炎链球菌的体外转化实验中，R型菌和S型菌的数量变化曲线为( )
B [在肺炎链球菌的体外转化实验中，R型菌能在培养基中大量增殖；加热杀死的S型菌的DNA能将R型菌转化为S型菌，S型菌也能在培养基中大量增殖，所以曲线都上升。]
13．(多选)细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段，从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象，如肺炎链球菌转化实验。S型肺炎链球菌有荚膜，菌落光滑，可致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型细菌中分离出了两种突变型：R型，无荚膜，菌落粗糙，不致病，对青霉素敏感；抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下列实验，对其结果的分析最合理的是( )
A．甲组中部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后均可康复
B．乙组中可观察到两种菌落，加青霉素后PenrS型菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型细菌
D．丁组培养基中无菌落生长
BD [抗青霉素的S型(PenrS型)细菌的DNA是转化因子。在甲组中，将加热杀死的PenrS型细菌与活的R型细菌混合注射到小鼠体内，部分活的R型细菌会转化为PenrS型细菌，部分小鼠会患败血症，注射青霉素治疗后，体内有抗青霉素的S型细菌存在的小鼠不能康复；在乙组中，PenrS型细菌的DNA与活的R型细菌混合培养，可观察到R型细菌和PenrS型细菌两种菌落，加青霉素后R型细菌生长受到抑制，只有PenrS型菌落继续生长；丙组培养基中含有青霉素，活的R型细菌不能生长，也不能发生转化，因此无菌落出现；丁组中因为PenrS型细菌的DNA被DNA酶催化水解而无转化因子，且活的R型细菌不抗青霉素，因此培养基中无菌落生长。]
14．在探究生物的遗传物质的相关实验研究中，有如下的实验过程或理论解释。
Ⅰ.图1是关于肺炎链球菌R型菌的转化过程图：据研究，并非任意两株R型菌与S型菌之间的接触都可发生转化，凡能发生转化的，其R型菌必须处于感受态，产生一些感受态特异蛋白，包括膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。
Ⅱ.图2是关于肺炎链球菌的体外转化实验过程图。
Ⅲ.图3是噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的检测数据。
图1 图2
图3
请回答下列问题：
(1)图1中，步骤______是将S型菌加热杀死的过程，S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链(a)在________酶的作用下水解，另一条链(b)与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。完成步骤④后，这条链(b)在相关酶的作用下，形成______(填“单”或“双”)链整合进R型菌的DNA中，这种变异属于____________。
(2)图2中，实验最关键的设计思路是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图3所示实验中，以噬菌体为研究材料，利用__________________的技术，分别用32P 和35S标记噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中 DNA和蛋白质的位置变化。
实验结果表明：______(填整数) min后的曲线变化基本上可说明DNA与蛋白质实现分离。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，这组数据的意义是作为对照组，以证明
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)实验过程中，首先要将S型菌加热杀死，因此步骤①是将S型菌加热杀死的过程。S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在核酸酶(DNA水解酶)的作用下水解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。将外源DNA片段整合到R型菌的DNA双链，需要限制性内切核酸酶形成末端和DNA连接酶进行缝合，从而实现基因重组。(2)肺炎链球菌体外转化实验，实验最关键的设计思路是把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用。 (3)标记噬菌体利用了放射性同位素标记技术，用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌的方法获得被32P和35S标记的噬菌体。2 min后，细胞外的蛋白质约占80%，细胞内的DNA约占30%，这基本上可说明DNA与蛋白质实现分离。图中“被浸染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出。
答案 (1)① 核酸(DNA水解) 双 基因重组 (2)把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用 (3)放射性同位素标记 2 细菌没有裂解，无子代噬菌体释放出来
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