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高中生物高考1 第六单元 第17讲 DNA是主要的遗传物质
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这是一份高中生物高考1 第六单元 第17讲 DNA是主要的遗传物质，共21页。试卷主要包含了格里菲思的体内转化实验，艾弗里的体外转化实验等内容，欢迎下载使用。
第17讲 DNA是主要的遗传物质
考点一 肺炎双球菌的转化实验
1．格里菲思的体内转化实验
2．艾弗里的体外转化实验
【真题例证·体验】
(2019·浙江4月选考)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：
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
解析：选C。甲组培养皿中有S型菌落，推测加热通常不会破坏转化物质的活性，但培养皿中也有未转化的R型菌，A错误；乙组培养皿中有R型及S型菌落，由于加入了蛋白酶，所以可推测转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中只有R型菌落，由于加入了DNA酶，所以可推测转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，而不是主要遗传物质是DNA，D错误。
【考法纵览·诊断】
(1)证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验由我国科学家完成 [2018·全国卷Ⅲ，T1C](×)
(2)肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质 [2018·江苏卷，T3C](×)
(3)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状 [2017·江苏卷，T2A](×)
(4)艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡 [2017·江苏卷，T2B](×)
(5)格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果 [2016·江苏卷，T1A](×)
【长句特训·规范】
依据肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析，回答以下问题：
(1)据图1回答：
①ab段R型细菌数量减少的原因是________________________。
②bc段R型细菌数量增多的原因是________________________。
③后期出现的大量S型细菌是由________________________________________而来的。
(2)据图2回答：
①在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是________________________。
②依据上述实验，可作出的假设是_________________________________。
答案：(1)①小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
②b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
③R型细菌转化成的S型细菌繁殖
(2)①分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质
②DNA是遗传物质
1．(2020·浙江宁波十校期末)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．R型菌转化为S型菌后，DNA中的嘌呤与嘧啶碱基比例不变
B．整合到R型菌内的DNA分子片段，可以直接表达出产物荚膜多糖
C．进入R型菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点
D．S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组
解析：选B。DNA为双链，R型菌转化为S型菌后的DNA中虽然整合了S型菌的DNA片段，但嘌呤与嘧啶碱基比例不变，仍然是1，A正确；DNA中的基因表达产物为蛋白质，不会直接表达出荚膜多糖，B错误；进入R型菌的DNA片段上有多个基因，也就可能有多个RNA聚合酶结合位点，C正确；S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组，D正确。
2．(2020·江西上高二中月考)科学家为探究转化因子的本质，进行了如图所示的一组实验。该组实验不能得到的结果或结论是( )
A．实验2只出现R型菌落
B．实验1、3均出现R型和S型菌落
C．DNA是转化因子
D．DNA纯度越高转化效率就越高
解析：选D。三个实验中，自变量是培养基中加入的酶的种类，实验1中加入RNA酶，由于R型菌的遗传物质是DNA，加入的是加热杀死的S型菌的DNA，所以RNA酶不起作用，R型菌可能发生转化，出现R型和S型菌落，同理推出实验3也出现R型和S型菌落。实验2中加入DNA酶，破坏了DNA，R型菌不发生转化，只出现R型菌落。三个实验说明DNA是转化因子。本实验未涉及DNA纯度这种变量，故不能得出“DNA纯度越高转化效率就越高”的结论。
关注格里菲思实验(实验一)与艾弗里,实验(实验二)的3个“不同”
考点二 噬菌体侵染细菌的实验
1．实验材料：噬菌体和大肠杆菌等。
2．实验过程
(必修2 P46“思考与讨论”改编)(1)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？
(2)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，请具体指出。
答案：(1)以细菌或病毒作为实验材料，具有的优点：①个体很小，结构简单，容易观察到遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。②繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量增殖。
(2)最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。
【真题例证·体验】
(2019·高考江苏卷)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。本实验巧妙地运用32P标记DNA，将DNA与蛋白质区分开，单独、直接地观察DNA的遗传作用，DNA和蛋白质中都含有N，故不可用15N代替32P标记DNA，A错误；子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体的DNA控制合成的，B错误；T2噬菌体的DNA的合成原料由大肠杆菌提供，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
【考法纵览·诊断】
(1)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双球菌中复制和增殖 [2017·全国卷Ⅱ，T2A](×)
(2)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中 [2017·江苏卷，T2C](√)
(3)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 [2017·江苏卷，T2D](×)
(4)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质 [2016·全国卷Ⅲ，T2C](√)
(5)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 [2016·山东卷，T5B](×)
(6)赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的 [2016·江苏卷，T1C](×)
(7)赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质 [2016·江苏卷，T1D](√)
【长句特训·规范】
下图1、图2为噬菌体侵染细菌实验的图解及实验数据，据图回答下列问题：
(1)选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记，而不选择14C和18O进行标记的原因是____________________________________。
(2)搅拌、离心的目的在于____________。图2中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是___________________________，细胞外的32P含量有30%，原因是________________________。
(3)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，但实验中含有少量放射性的原因是____________________________________。
(4)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是________________________________________________。
答案：(1)S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA都含有C和O，因此无法确认被标记的是何种物质
(2)把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性 作为对照组，以证明细菌未裂解 有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌
(3)可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因，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
(4)①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高
1．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2．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、直接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
噬菌体侵染细菌的实验分析
生命观念、科学探究
1．(2020·江苏扬州调研)某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示，下列有关分析正确的是( )
A．实验1中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关
B．实验2中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关
C．理论上，a、d中有大量的放射性，b、c中有少量的放射性
D．该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质，而蛋白质不是
解析：选C。35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，经搅拌、离心后位于上清液a中，b中有放射性，是因为搅拌不充分，A错误；32P标记噬菌体的DNA，经搅拌、离心后存在于沉淀物中，c中有放射性，是因为保温时间过短或过长，上清液中存在具有放射性的噬菌体，B错误；实验1中35S标记的蛋白质外壳主要存在于上清液a中，故a中放射性较高，实验2中32P标记的噬菌体DNA注入大肠杆菌内，经搅拌、离心后主要存在于沉淀物d中，故d中放射性较高，C正确；该实验证明DNA是遗传物质，但是实验中蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内，无法证明蛋白质不是遗传物质，D错误。
2．(2020·山东淄博高三模拟)有a、b两类噬菌体，它们均已被32P或35S中的一种标记过。将a、b噬菌体分别侵染甲、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，结果如下图。下列叙述正确的是( )
A．实验结果表明a的蛋白质外壳和b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和蛋白质外壳可侵入大肠杆菌内
D．伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强
解析：选A。根据题干信息和题图可知，实验结果表明a的蛋白质外壳具有放射性，而DNA没有放射性，说明其标记的是蛋白质外壳；b的DNA具有放射性，而蛋白质外壳没有放射性，说明其标记的是DNA，A正确。根据以上分析可知，甲管的放射性来自35S，乙管的放射性来自32P，B错误。检测结果表明噬菌体的DNA可侵入大肠杆菌内，而蛋白质外壳留在了外面，C错误。伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性总量不变，而比例将逐渐减小，即放射性逐渐降低，D错误。
两个经典实验的比较
科学思维
3．艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应；②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是( )
A．两者都运用了①和②
B．前者运用了①，后者运用了②
C．前者只运用了②，后者运用了①和②
D．前者只运用了①，后者运用了①和②
解析：选D。艾弗里的肺炎双球菌转化实验是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，并且运用了放射性同位素标记法。
4．(2020·福建漳州一模)下列关于“肺炎双球菌的体外转化实验”和“T2噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，错误的是( )
A．将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落
B．在用35S标记的T2噬菌体侵染细菌实验中，细菌裂解后得到的T2噬菌体大多数有放射性
C．在用32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中，保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高
D．两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应
解析：选B。S型细菌的DNA会使部分R型细菌转化为S型细菌，一段时间后，培养基中会有两种菌落，A正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，在T2噬菌体侵染细菌实验中，只有DNA进入大肠杆菌中，蛋白质外壳留在外面，细菌裂解后得到的子代噬菌体没有放射性，B错误；用32P标记的T2噬菌体侵染细菌时，保温时间太长，细菌将会裂解，保温时间太短，T2噬菌体没有完全侵入，两种情况均可导致上清液放射性升高，C正确；两个实验的设计思路均是设法将DNA和蛋白质分开后单独研究各自的效应，D正确。
考点三 DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验
2．写出下列内容与探索遗传物质的经典实验分别对应的结论
3．生物体内的核酸种类及遗传物质
1．(2020·黑龙江牡丹江一高期中)下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质”的实验过程，由此可以判断下列说法正确的是( )
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
解析：选A。从图示分析，TMV放入水和苯酚中振荡后，RNA和蛋白质分离，A正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错误；此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。
2．(2021·预测)下列关于颤藻和黑藻这两种生物的遗传物质的叙述，正确的是( )
A．遗传物质都是DNA
B．既分布于细胞核中，也分布于细胞质中
C．均含有四种碱基、两种五碳糖
D．转录时都必须有DNA聚合酶、四种核苷酸、能量等
解析：选A。颤藻属于原核生物，黑藻属于真核生物，原核生物和真核生物的遗传物质都是DNA，A正确；颤藻属于原核生物，没有被核膜包被的成形的细胞核，因此其遗传物质主要分布在拟核中，B错误；均含有四种碱基(A、C、G、T)、一种五碳糖(脱氧核糖)，C错误；转录时都必须有RNA聚合酶、四种核糖核苷酸、能量等，D错误。
探究遗传物质的思路和方法
[易误警示]
易错点1 肺炎双球菌转化实验的三个误区
[点拨] (1)转化的实质是基因重组而非基因突变
肺炎双球菌转化是将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。
(2)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，只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
(3)加热导致DNA变性后可复性
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。
易错点2 噬菌体侵染细菌实验的三次涉及大肠杆菌和两个关键环节
[点拨] (1)三次涉及大肠杆菌
(2)两个关键环节——“保温”与“搅拌”
①保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中出现放射性。原因是部分噬菌体未侵染或子代噬菌体被释放出来。
②“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。
易错点3 误认为原核生物或真核生物细胞质中的遗传物质为RNA或认为某一生物的遗传物质“主要是DNA”
[点拨] (1)真核生物(包括细胞质、细胞核中)和原核生物的遗传物质一定是DNA。
(2)病毒的遗传物质是DNA或RNA。
(3)绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。
[纠错体验]
1．下列说法错误的是( )
A．在生命科学发展过程中，肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
C．肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用
D．格里菲思的体内转化实验证明了转化因子的存在
答案：B
2．(2020·广东江门模拟)1952年，赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质。该实验的其中一个步骤如下图所示，则下列关于混合培养的叙述，正确的是( )
A．将已被35S标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养
B．将已被32P标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养
C．将已标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养
D．将未标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养
解析：选A。噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌中，而蛋白质外壳仍留在细菌外，经过离心后，蛋白质外壳在上清液中，DNA在沉淀物中。由于实验结果是上清液有放射性，沉淀物无放射性，故实验是用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，A正确。
3．若某种生物的遗传物质碱基组成如图所示，则此生物最可能是( )
A．T2噬菌体
B．肺炎双球菌
C．烟草花叶病毒
D．酵母菌
答案：C
4．(2020·广西钦州港开发区中学月考)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( )
A．山柳菊的遗传物质是DNA
B．衣藻的遗传物质主要分布在拟核中
C．SARS病毒的遗传物质含有S
D．HIV的遗传物质水解产生8种核苷酸
解析：选A。山柳菊为细胞生物，其遗传物质为DNA。衣藻为真核生物，其遗传物质主要分布在细胞核中的染色体上。SARS病毒为RNA病毒，遗传物质为RNA，其含有C、H、O、N、P 5种元素，不含S。HIV的遗传物质为RNA，其水解产物为4种核糖核苷酸。
5．(2020·湖北黄冈统考)下列有关肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同点的叙述，正确的是( )
A．实验材料都是原核生物
B．只有肺炎双球菌的实验设置了对照实验
C．都能证明DNA是遗传物质
D．实验处理都采用了直接分离法
解析：选C。噬菌体为病毒，不是原核生物；两个实验都设置了对照实验；两个实验都证明了DNA是遗传物质；肺炎双球菌体外转化实验采用了直接分离法，噬菌体侵染细菌实验采用了放射性同位素标记法。
1．(2020·长沙模拟)下列有关肺炎双球菌的叙述，正确的是( )
A．具有核糖体，其形成与核仁有关
B．遗传物质是RNA，只位于拟核区
C．能产生可遗传变异，其来源只有基因突变
D．与R型菌相比，S型菌不易受宿主正常防护机制的破坏
解析：选D。肺炎双球菌是原核生物，细胞中有核糖体，但没有核仁，A错误；肺炎双球菌的遗传物质是DNA，B错误；将加热杀死的S型菌与R型菌混合培养获得S型菌的原理是基因重组，C错误；与R型菌相比，S型菌有荚膜、有毒，不易受宿主正常防护机制的破坏，所以S型菌容易导致机体患病，D正确。
2．下列关于T2噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素
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
解析：选D。T2噬菌体由蛋白质和核酸构成，其中蛋白质中含有硫元素，而核酸不含，A错误；T2噬菌体是细菌病毒，其寄主细胞是细菌，而酵母菌是真菌，B错误；T2噬菌体是DNA病毒，不含RNA，其遗传物质是DNA，C错误；病毒可以自身的遗传物质为模板，利用寄主细胞内的物质为原料进行大量增殖，D正确。
3．(2020·黑龙江大庆铁人中学期中)下图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，其中步骤①需要加热处理，下列有关说法正确的是( )
A．要顺利完成该实验，②需要加热处理
B．③要将所有提取物与R型菌共同培养
C．②③④的结果说明DNA是主要遗传物质
D．①④的结果可能是有S型、R型两种菌落
解析：选D。①过程要加热处理，而②过程要获取蛋白质、DNA等成分，所以不能加热处理，A错误；③过程是将不同的提取物分别与R型菌共同培养，B错误；②③④过程的结果表明DNA是遗传物质、蛋白质等不是遗传物质，C错误；由于S型菌的DNA能使R型菌转化，所以①④过程的结果可能是有S型、R型两种菌落，D正确。
4．S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养SⅡ型肺炎双球菌可从中分离出RⅡ型菌。格里菲思将加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是( )
A．SⅢ型菌经突变形成了耐高温型菌
B．SⅢ型菌是由RⅡ型菌突变形成的
C．RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌
D．加热后SⅢ型菌可能未被完全杀死
解析：选C。加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡，说明RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌。
5．(2020·山东省实验中学诊断)赫尔希和蔡斯所做实验的正确步骤是( )
①检测上清液和沉淀物中的放射性物质
②用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
③搅拌、离心
④用未标记的噬菌体侵染标记的大肠杆菌
⑤短时间保温
A．④②⑤③① B．②⑤④③①
C．②④⑤③① D．④⑤②③①
解析：选A。噬菌体侵染细菌实验中，应用未标记的噬菌体侵染标记的大肠杆菌，使噬菌体被标记，然后用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，短时间保温后搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质，A正确。
6．(2020·福建高三质检)艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是( )
A．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
B．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌
C．R型菌＋S型菌DNA→预期出现S型菌
D．R型菌＋S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
答案：A
7．(2020·福建泉州质检)1个32P标记的大肠杆菌被1个35S标记的T2噬菌体侵染，大肠杆菌裂解后释放的T2噬菌体( )
A．有35S，部分有32P B．有35S，全部有32P
C．无35S，部分有32P D．无35S，全部有32P
解析：选D。T2噬菌体在侵染大肠杆菌时，只将自身的DNA注入大肠杆菌体内，蛋白质外壳留在大肠杆菌体外，而且子代T2噬菌体的蛋白质是由大肠杆菌体内的原料合成的，故子代T2噬菌体中没有35S。子代T2噬菌体合成核酸时用的原料来自大肠杆菌体内的核苷酸，所以子代T2噬菌体中都有32P，D项正确。
8．(2020·山东泰安模拟)下图表示“噬菌体侵染大肠杆菌”实验的过程，图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌，分别来自锥形瓶和试管。下列有关叙述错误的是( )
A．图中锥形瓶内的培养液要加入含32P的无机盐来培养大肠杆菌
B．图中A少量噬菌体未侵入细菌会导致沉淀物中的放射性强度偏低
C．若亲代噬菌体的DNA中含有腺嘌呤50个，3次复制需要胸腺嘧啶350个
D．C中子代噬菌体蛋白质外壳的合成，需要噬菌体的DNA和细菌的氨基酸参与
解析：选A。题图中的锥形瓶是用来培养大肠杆菌的，亲代噬菌体已被32P标记，所以锥形瓶内不需要加入32P标记的无机盐，A错误；题图中A少量噬菌体未侵入细菌，搅拌、离心后其出现在上清液中，所以会导致上清液中出现放射性，而沉淀物中的放射性强度偏低，B正确；若亲代噬菌体的DNA中含有腺嘌呤50个，则胸腺嘧啶也是50个，所以3次复制需要胸腺嘧啶50×(23－1)＝350个，C正确；子代噬菌体蛋白质外壳的合成，需要以噬菌体的DNA作为模板，细菌的氨基酸作为原料，D正确。
9．(2020·芜湖模拟)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( )
A．豌豆的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．SARS病毒的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
答案：B
10．对①～⑤这五种生物进行分析比较，结果如下表所示：
比较项目
①
②
③
④
⑤
细胞壁
无
无
有
有
无
所含核酸种类
DNA
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
是否遵循孟德尔遗传定律
否
否
是
否
是
其中最可能表示肺炎双球菌和噬菌体的分别是( )
A．①和② B．⑤和①
C．④和② D．④和①
解析：选D。肺炎双球菌属于原核生物，具有细胞壁，含有DNA和RNA；噬菌体属于病毒，不具有细胞结构，仅含有DNA一种核酸；两种生物均不遵循孟德尔遗传定律，故D项符合题意。
11．(2020·广东揭阳模拟)人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：
(1)孟德尔等遗传学家的研究表明，在减数分裂过程中，________________________________基因表现为自由组合。
(2)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌是由S型菌突变产生的。利用加热杀死的SⅢ型菌与R型菌混合培养，出现了S型菌，如果S型菌的出现是由R型菌突变产生的，则出现的S型菌为________，作出这一判断的依据是________________________________。
(3)艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：
①S型菌的蛋白质或多糖＋R型菌→只有R型菌
②S型菌的DNA＋R型菌→R型菌＋S型菌
③S型菌的DNA＋DNA酶＋R型菌→只有R型菌
增设实验③的目的是证明_________________________________。
(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，为什么遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系？________________________________________。
解析：(1)自由组合定律的实质是非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合。(2)基因突变是不定向的，所以若S型菌是由R型菌基因突变产生的，则S型菌可能有多种类型。(3)艾弗里的实验增加了DNA和DNA酶的实验，①②③组实验对照，说明DNA是使R型菌发生转化的唯一物质，没有DNA，则R型菌不能转化为S型菌。(4)RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系，所以遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系。
答案：(1)非同源染色体上的非等位 (2)多种类型 基因突变是不定向的 (3)无DNA则转化一定不能发生 (4)RNA是单链，碱基之间不形成碱基对
12．某生物兴趣小组用模型模拟的噬菌体侵染细菌实验的过程如下图，据图回答下列问题：
(1)正确的侵染过程是____________________(用a～f序号和箭头表示)，噬菌体的遗传物质的基本单位是________________。
(2)DNA复制发生在图中________→________过程之间，原料是____________________，由________提供。
(3)以32P标记组为例，搅拌、离心发生在图中________→________过程，如果在f之后搅拌、离心，可能发生的不正常现象是_________________________________。
(4)以35S标记组为例，如果搅拌不充分，可能造成的结果是_________________________________。
答案：(1)a→d→e→b→f→c→a 脱氧核苷酸
(2)e b 4种脱氧核糖核苷酸 细菌
(3)e f 上清液中具有较强的放射性
(4)上清液和沉淀物中都出现较强的放射性
13．(2020·福建泉州高三综合测试)下图为T4噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T4噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是( )
A．可在培养基中加入3H尿嘧啶用以标记RNA
B．参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物
C．第0 min时，与DNA杂交的RNA来自T4噬菌体及大肠杆菌的转录
D．随着感染时间增加，T4噬菌体DNA的转录增加，大肠杆菌基因活动受到抑制
解析：选C。尿嘧啶是RNA特有的碱基，因此可以用3H尿嘧啶标记RNA，A正确；RNA是以DNA的一条链为模板通过转录合成的，因此参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物，B正确；在第0 min时，T4噬菌体还没有感染大肠杆菌，大肠杆菌体内不存在T4噬菌体的DNA，因此与DNA杂交的RNA不可能来自T4噬菌体，C错误；题图显示随着感染时间增加，和T4噬菌体DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越高，而和大肠杆菌DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越低，说明T4噬菌体DNA的转录增加，大肠杆菌基因活动受到抑制，D正确。
14．(2020·深圳模拟)以下是RNA为遗传物质的实验图解，下列相关叙述正确的是( )
A．不同类型的外壳互换，说明外壳对病毒的侵染不起作用
B．病毒的后代性状只和核酸有关，因为其核酸在遗传中起作用
C．病斑类型的不同，根本上是由病毒外壳的抗原特异性决定的
D．该实验不用“同位素追踪”的原因是RNA全保留复制，后代含有放射性的个体少
答案：B
15．(2020·衡阳质检)按照图示1→2→3→4进行实验，本实验验证了朊病毒是蛋白质侵染因子，它是一种只含蛋白质而不含核酸的病原微生物，题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。据图回答下列问题：
(1)本实验采用的方法是_________________________________。
(2)从理论上讲，离心后上清液中________(填“能大量”或“几乎不能”)检测到32P，沉淀物中________(填“能大量”或“几乎不能”)检测到32P，出现上述结果的原因是____________________________________________________________。
(3)如果添加试管5，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，同时添加35S标记的(NH4)SO4，连续培养一段时间后，再提取朊病毒加入试管3，培养适宜时间后离心，检测放射性应主要位于________中，少量位于________中，原因是________________________。
(4)一般病毒同朊病毒之间的最主要区别是病毒侵入细胞是向宿主细胞提供________(物质)，利用宿主细胞的__________________进行____________。
解析：朊病毒不能独立生活，在活细胞内才能增殖，所以要标记朊病毒需先培养带标记的宿主细胞——牛脑组织细胞，再让朊病毒侵染带标记的牛脑组织细胞，完成对朊病毒的标记。因为朊病毒没有核酸，只有蛋白质，蛋白质中P含量极低，所以试管2中提取的朊病毒几乎不含32P，即试管4中几乎没有32P；用35S标记的朊病毒侵入牛脑组织细胞，少量朊病毒不能侵染成功，所以放射性物质主要位于沉淀物中，上清液中含少量放射性物质。朊病毒是一类非正常的病毒，它不含有通常病毒所含有的核酸。
答案：(1)同位素标记法 (2)几乎不能 几乎不能 朊病毒不含核酸只含蛋白质，蛋白质中P含量极低，故离心后上清液和沉淀物中几乎不含32P (3)沉淀物 上清液 经试管5中牛脑组织细胞培养出的朊病毒(蛋白质)被35S标记，提取后加入试管3中，35S随朊病毒侵入到牛脑组织细胞中，因此放射性物质主要位于沉淀物中。同时会有少量的朊病毒不能侵入牛脑组织细胞，则离心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物质 (4)核酸 核苷酸和氨基酸(原料) 自身核酸的复制和蛋白质的合成
第17讲 DNA是主要的遗传物质
考点一 肺炎双球菌的转化实验
1．格里菲思的体内转化实验
2．艾弗里的体外转化实验
【真题例证·体验】
(2019·浙江4月选考)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：
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
解析：选C。甲组培养皿中有S型菌落，推测加热通常不会破坏转化物质的活性，但培养皿中也有未转化的R型菌，A错误；乙组培养皿中有R型及S型菌落，由于加入了蛋白酶，所以可推测转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中只有R型菌落，由于加入了DNA酶，所以可推测转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，而不是主要遗传物质是DNA，D错误。
【考法纵览·诊断】
(1)证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验由我国科学家完成 [2018·全国卷Ⅲ，T1C](×)
(2)肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质 [2018·江苏卷，T3C](×)
(3)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状 [2017·江苏卷，T2A](×)
(4)艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡 [2017·江苏卷，T2B](×)
(5)格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果 [2016·江苏卷，T1A](×)
【长句特训·规范】
依据肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析，回答以下问题：
(1)据图1回答：
①ab段R型细菌数量减少的原因是________________________。
②bc段R型细菌数量增多的原因是________________________。
③后期出现的大量S型细菌是由________________________________________而来的。
(2)据图2回答：
①在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是________________________。
②依据上述实验，可作出的假设是_________________________________。
答案：(1)①小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
②b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
③R型细菌转化成的S型细菌繁殖
(2)①分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质
②DNA是遗传物质
1．(2020·浙江宁波十校期末)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．R型菌转化为S型菌后，DNA中的嘌呤与嘧啶碱基比例不变
B．整合到R型菌内的DNA分子片段，可以直接表达出产物荚膜多糖
C．进入R型菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点
D．S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组
解析：选B。DNA为双链，R型菌转化为S型菌后的DNA中虽然整合了S型菌的DNA片段，但嘌呤与嘧啶碱基比例不变，仍然是1，A正确；DNA中的基因表达产物为蛋白质，不会直接表达出荚膜多糖，B错误；进入R型菌的DNA片段上有多个基因，也就可能有多个RNA聚合酶结合位点，C正确；S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组，D正确。
2．(2020·江西上高二中月考)科学家为探究转化因子的本质，进行了如图所示的一组实验。该组实验不能得到的结果或结论是( )
A．实验2只出现R型菌落
B．实验1、3均出现R型和S型菌落
C．DNA是转化因子
D．DNA纯度越高转化效率就越高
解析：选D。三个实验中，自变量是培养基中加入的酶的种类，实验1中加入RNA酶，由于R型菌的遗传物质是DNA，加入的是加热杀死的S型菌的DNA，所以RNA酶不起作用，R型菌可能发生转化，出现R型和S型菌落，同理推出实验3也出现R型和S型菌落。实验2中加入DNA酶，破坏了DNA，R型菌不发生转化，只出现R型菌落。三个实验说明DNA是转化因子。本实验未涉及DNA纯度这种变量，故不能得出“DNA纯度越高转化效率就越高”的结论。
关注格里菲思实验(实验一)与艾弗里,实验(实验二)的3个“不同”
考点二 噬菌体侵染细菌的实验
1．实验材料：噬菌体和大肠杆菌等。
2．实验过程
(必修2 P46“思考与讨论”改编)(1)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？
(2)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，请具体指出。
答案：(1)以细菌或病毒作为实验材料，具有的优点：①个体很小，结构简单，容易观察到遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。②繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量增殖。
(2)最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。
【真题例证·体验】
(2019·高考江苏卷)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。本实验巧妙地运用32P标记DNA，将DNA与蛋白质区分开，单独、直接地观察DNA的遗传作用，DNA和蛋白质中都含有N，故不可用15N代替32P标记DNA，A错误；子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体的DNA控制合成的，B错误；T2噬菌体的DNA的合成原料由大肠杆菌提供，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
【考法纵览·诊断】
(1)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双球菌中复制和增殖 [2017·全国卷Ⅱ，T2A](×)
(2)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中 [2017·江苏卷，T2C](√)
(3)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 [2017·江苏卷，T2D](×)
(4)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质 [2016·全国卷Ⅲ，T2C](√)
(5)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 [2016·山东卷，T5B](×)
(6)赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的 [2016·江苏卷，T1C](×)
(7)赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质 [2016·江苏卷，T1D](√)
【长句特训·规范】
下图1、图2为噬菌体侵染细菌实验的图解及实验数据，据图回答下列问题：
(1)选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记，而不选择14C和18O进行标记的原因是____________________________________。
(2)搅拌、离心的目的在于____________。图2中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是___________________________，细胞外的32P含量有30%，原因是________________________。
(3)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，但实验中含有少量放射性的原因是____________________________________。
(4)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是________________________________________________。
答案：(1)S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA都含有C和O，因此无法确认被标记的是何种物质
(2)把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性 作为对照组，以证明细菌未裂解 有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌
(3)可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因，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
(4)①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高
1．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2．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、直接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
噬菌体侵染细菌的实验分析
生命观念、科学探究
1．(2020·江苏扬州调研)某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示，下列有关分析正确的是( )
A．实验1中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关
B．实验2中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关
C．理论上，a、d中有大量的放射性，b、c中有少量的放射性
D．该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质，而蛋白质不是
解析：选C。35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，经搅拌、离心后位于上清液a中，b中有放射性，是因为搅拌不充分，A错误；32P标记噬菌体的DNA，经搅拌、离心后存在于沉淀物中，c中有放射性，是因为保温时间过短或过长，上清液中存在具有放射性的噬菌体，B错误；实验1中35S标记的蛋白质外壳主要存在于上清液a中，故a中放射性较高，实验2中32P标记的噬菌体DNA注入大肠杆菌内，经搅拌、离心后主要存在于沉淀物d中，故d中放射性较高，C正确；该实验证明DNA是遗传物质，但是实验中蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内，无法证明蛋白质不是遗传物质，D错误。
2．(2020·山东淄博高三模拟)有a、b两类噬菌体，它们均已被32P或35S中的一种标记过。将a、b噬菌体分别侵染甲、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，结果如下图。下列叙述正确的是( )
A．实验结果表明a的蛋白质外壳和b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和蛋白质外壳可侵入大肠杆菌内
D．伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强
解析：选A。根据题干信息和题图可知，实验结果表明a的蛋白质外壳具有放射性，而DNA没有放射性，说明其标记的是蛋白质外壳；b的DNA具有放射性，而蛋白质外壳没有放射性，说明其标记的是DNA，A正确。根据以上分析可知，甲管的放射性来自35S，乙管的放射性来自32P，B错误。检测结果表明噬菌体的DNA可侵入大肠杆菌内，而蛋白质外壳留在了外面，C错误。伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性总量不变，而比例将逐渐减小，即放射性逐渐降低，D错误。
两个经典实验的比较
科学思维
3．艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应；②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是( )
A．两者都运用了①和②
B．前者运用了①，后者运用了②
C．前者只运用了②，后者运用了①和②
D．前者只运用了①，后者运用了①和②
解析：选D。艾弗里的肺炎双球菌转化实验是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，并且运用了放射性同位素标记法。
4．(2020·福建漳州一模)下列关于“肺炎双球菌的体外转化实验”和“T2噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，错误的是( )
A．将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落
B．在用35S标记的T2噬菌体侵染细菌实验中，细菌裂解后得到的T2噬菌体大多数有放射性
C．在用32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中，保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高
D．两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应
解析：选B。S型细菌的DNA会使部分R型细菌转化为S型细菌，一段时间后，培养基中会有两种菌落，A正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，在T2噬菌体侵染细菌实验中，只有DNA进入大肠杆菌中，蛋白质外壳留在外面，细菌裂解后得到的子代噬菌体没有放射性，B错误；用32P标记的T2噬菌体侵染细菌时，保温时间太长，细菌将会裂解，保温时间太短，T2噬菌体没有完全侵入，两种情况均可导致上清液放射性升高，C正确；两个实验的设计思路均是设法将DNA和蛋白质分开后单独研究各自的效应，D正确。
考点三 DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验
2．写出下列内容与探索遗传物质的经典实验分别对应的结论
3．生物体内的核酸种类及遗传物质
1．(2020·黑龙江牡丹江一高期中)下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质”的实验过程，由此可以判断下列说法正确的是( )
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
解析：选A。从图示分析，TMV放入水和苯酚中振荡后，RNA和蛋白质分离，A正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错误；此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。
2．(2021·预测)下列关于颤藻和黑藻这两种生物的遗传物质的叙述，正确的是( )
A．遗传物质都是DNA
B．既分布于细胞核中，也分布于细胞质中
C．均含有四种碱基、两种五碳糖
D．转录时都必须有DNA聚合酶、四种核苷酸、能量等
解析：选A。颤藻属于原核生物，黑藻属于真核生物，原核生物和真核生物的遗传物质都是DNA，A正确；颤藻属于原核生物，没有被核膜包被的成形的细胞核，因此其遗传物质主要分布在拟核中，B错误；均含有四种碱基(A、C、G、T)、一种五碳糖(脱氧核糖)，C错误；转录时都必须有RNA聚合酶、四种核糖核苷酸、能量等，D错误。
探究遗传物质的思路和方法
[易误警示]
易错点1 肺炎双球菌转化实验的三个误区
[点拨] (1)转化的实质是基因重组而非基因突变
肺炎双球菌转化是将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。
(2)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，只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
(3)加热导致DNA变性后可复性
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。
易错点2 噬菌体侵染细菌实验的三次涉及大肠杆菌和两个关键环节
[点拨] (1)三次涉及大肠杆菌
(2)两个关键环节——“保温”与“搅拌”
①保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中出现放射性。原因是部分噬菌体未侵染或子代噬菌体被释放出来。
②“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。
易错点3 误认为原核生物或真核生物细胞质中的遗传物质为RNA或认为某一生物的遗传物质“主要是DNA”
[点拨] (1)真核生物(包括细胞质、细胞核中)和原核生物的遗传物质一定是DNA。
(2)病毒的遗传物质是DNA或RNA。
(3)绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。
[纠错体验]
1．下列说法错误的是( )
A．在生命科学发展过程中，肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
C．肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用
D．格里菲思的体内转化实验证明了转化因子的存在
答案：B
2．(2020·广东江门模拟)1952年，赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质。该实验的其中一个步骤如下图所示，则下列关于混合培养的叙述，正确的是( )
A．将已被35S标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养
B．将已被32P标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养
C．将已标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养
D．将未标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养
解析：选A。噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌中，而蛋白质外壳仍留在细菌外，经过离心后，蛋白质外壳在上清液中，DNA在沉淀物中。由于实验结果是上清液有放射性，沉淀物无放射性，故实验是用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，A正确。
3．若某种生物的遗传物质碱基组成如图所示，则此生物最可能是( )
A．T2噬菌体
B．肺炎双球菌
C．烟草花叶病毒
D．酵母菌
答案：C
4．(2020·广西钦州港开发区中学月考)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( )
A．山柳菊的遗传物质是DNA
B．衣藻的遗传物质主要分布在拟核中
C．SARS病毒的遗传物质含有S
D．HIV的遗传物质水解产生8种核苷酸
解析：选A。山柳菊为细胞生物，其遗传物质为DNA。衣藻为真核生物，其遗传物质主要分布在细胞核中的染色体上。SARS病毒为RNA病毒，遗传物质为RNA，其含有C、H、O、N、P 5种元素，不含S。HIV的遗传物质为RNA，其水解产物为4种核糖核苷酸。
5．(2020·湖北黄冈统考)下列有关肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同点的叙述，正确的是( )
A．实验材料都是原核生物
B．只有肺炎双球菌的实验设置了对照实验
C．都能证明DNA是遗传物质
D．实验处理都采用了直接分离法
解析：选C。噬菌体为病毒，不是原核生物；两个实验都设置了对照实验；两个实验都证明了DNA是遗传物质；肺炎双球菌体外转化实验采用了直接分离法，噬菌体侵染细菌实验采用了放射性同位素标记法。
1．(2020·长沙模拟)下列有关肺炎双球菌的叙述，正确的是( )
A．具有核糖体，其形成与核仁有关
B．遗传物质是RNA，只位于拟核区
C．能产生可遗传变异，其来源只有基因突变
D．与R型菌相比，S型菌不易受宿主正常防护机制的破坏
解析：选D。肺炎双球菌是原核生物，细胞中有核糖体，但没有核仁，A错误；肺炎双球菌的遗传物质是DNA，B错误；将加热杀死的S型菌与R型菌混合培养获得S型菌的原理是基因重组，C错误；与R型菌相比，S型菌有荚膜、有毒，不易受宿主正常防护机制的破坏，所以S型菌容易导致机体患病，D正确。
2．下列关于T2噬菌体的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素
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
解析：选D。T2噬菌体由蛋白质和核酸构成，其中蛋白质中含有硫元素，而核酸不含，A错误；T2噬菌体是细菌病毒，其寄主细胞是细菌，而酵母菌是真菌，B错误；T2噬菌体是DNA病毒，不含RNA，其遗传物质是DNA，C错误；病毒可以自身的遗传物质为模板，利用寄主细胞内的物质为原料进行大量增殖，D正确。
3．(2020·黑龙江大庆铁人中学期中)下图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤，其中步骤①需要加热处理，下列有关说法正确的是( )
A．要顺利完成该实验，②需要加热处理
B．③要将所有提取物与R型菌共同培养
C．②③④的结果说明DNA是主要遗传物质
D．①④的结果可能是有S型、R型两种菌落
解析：选D。①过程要加热处理，而②过程要获取蛋白质、DNA等成分，所以不能加热处理，A错误；③过程是将不同的提取物分别与R型菌共同培养，B错误；②③④过程的结果表明DNA是遗传物质、蛋白质等不是遗传物质，C错误；由于S型菌的DNA能使R型菌转化，所以①④过程的结果可能是有S型、R型两种菌落，D正确。
4．S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养SⅡ型肺炎双球菌可从中分离出RⅡ型菌。格里菲思将加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是( )
A．SⅢ型菌经突变形成了耐高温型菌
B．SⅢ型菌是由RⅡ型菌突变形成的
C．RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌
D．加热后SⅢ型菌可能未被完全杀死
解析：选C。加热杀死的SⅢ型菌与RⅡ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的SⅢ型菌；而单独注射加热杀死的SⅢ型菌，小鼠未死亡，说明RⅡ型菌经过转化形成了SⅢ型菌。
5．(2020·山东省实验中学诊断)赫尔希和蔡斯所做实验的正确步骤是( )
①检测上清液和沉淀物中的放射性物质
②用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
③搅拌、离心
④用未标记的噬菌体侵染标记的大肠杆菌
⑤短时间保温
A．④②⑤③① B．②⑤④③①
C．②④⑤③① D．④⑤②③①
解析：选A。噬菌体侵染细菌实验中，应用未标记的噬菌体侵染标记的大肠杆菌，使噬菌体被标记，然后用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，短时间保温后搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质，A正确。
6．(2020·福建高三质检)艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是( )
A．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
B．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌
C．R型菌＋S型菌DNA→预期出现S型菌
D．R型菌＋S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
答案：A
7．(2020·福建泉州质检)1个32P标记的大肠杆菌被1个35S标记的T2噬菌体侵染，大肠杆菌裂解后释放的T2噬菌体( )
A．有35S，部分有32P B．有35S，全部有32P
C．无35S，部分有32P D．无35S，全部有32P
解析：选D。T2噬菌体在侵染大肠杆菌时，只将自身的DNA注入大肠杆菌体内，蛋白质外壳留在大肠杆菌体外，而且子代T2噬菌体的蛋白质是由大肠杆菌体内的原料合成的，故子代T2噬菌体中没有35S。子代T2噬菌体合成核酸时用的原料来自大肠杆菌体内的核苷酸，所以子代T2噬菌体中都有32P，D项正确。
8．(2020·山东泰安模拟)下图表示“噬菌体侵染大肠杆菌”实验的过程，图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌，分别来自锥形瓶和试管。下列有关叙述错误的是( )
A．图中锥形瓶内的培养液要加入含32P的无机盐来培养大肠杆菌
B．图中A少量噬菌体未侵入细菌会导致沉淀物中的放射性强度偏低
C．若亲代噬菌体的DNA中含有腺嘌呤50个，3次复制需要胸腺嘧啶350个
D．C中子代噬菌体蛋白质外壳的合成，需要噬菌体的DNA和细菌的氨基酸参与
解析：选A。题图中的锥形瓶是用来培养大肠杆菌的，亲代噬菌体已被32P标记，所以锥形瓶内不需要加入32P标记的无机盐，A错误；题图中A少量噬菌体未侵入细菌，搅拌、离心后其出现在上清液中，所以会导致上清液中出现放射性，而沉淀物中的放射性强度偏低，B正确；若亲代噬菌体的DNA中含有腺嘌呤50个，则胸腺嘧啶也是50个，所以3次复制需要胸腺嘧啶50×(23－1)＝350个，C正确；子代噬菌体蛋白质外壳的合成，需要以噬菌体的DNA作为模板，细菌的氨基酸作为原料，D正确。
9．(2020·芜湖模拟)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( )
A．豌豆的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．SARS病毒的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
答案：B
10．对①～⑤这五种生物进行分析比较，结果如下表所示：
比较项目
①
②
③
④
⑤
细胞壁
无
无
有
有
无
所含核酸种类
DNA
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
是否遵循孟德尔遗传定律
否
否
是
否
是
其中最可能表示肺炎双球菌和噬菌体的分别是( )
A．①和② B．⑤和①
C．④和② D．④和①
解析：选D。肺炎双球菌属于原核生物，具有细胞壁，含有DNA和RNA；噬菌体属于病毒，不具有细胞结构，仅含有DNA一种核酸；两种生物均不遵循孟德尔遗传定律，故D项符合题意。
11．(2020·广东揭阳模拟)人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：
(1)孟德尔等遗传学家的研究表明，在减数分裂过程中，________________________________基因表现为自由组合。
(2)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌是由S型菌突变产生的。利用加热杀死的SⅢ型菌与R型菌混合培养，出现了S型菌，如果S型菌的出现是由R型菌突变产生的，则出现的S型菌为________，作出这一判断的依据是________________________________。
(3)艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：
①S型菌的蛋白质或多糖＋R型菌→只有R型菌
②S型菌的DNA＋R型菌→R型菌＋S型菌
③S型菌的DNA＋DNA酶＋R型菌→只有R型菌
增设实验③的目的是证明_________________________________。
(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，为什么遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系？________________________________________。
解析：(1)自由组合定律的实质是非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合。(2)基因突变是不定向的，所以若S型菌是由R型菌基因突变产生的，则S型菌可能有多种类型。(3)艾弗里的实验增加了DNA和DNA酶的实验，①②③组实验对照，说明DNA是使R型菌发生转化的唯一物质，没有DNA，则R型菌不能转化为S型菌。(4)RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系，所以遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系。
答案：(1)非同源染色体上的非等位 (2)多种类型 基因突变是不定向的 (3)无DNA则转化一定不能发生 (4)RNA是单链，碱基之间不形成碱基对
12．某生物兴趣小组用模型模拟的噬菌体侵染细菌实验的过程如下图，据图回答下列问题：
(1)正确的侵染过程是____________________(用a～f序号和箭头表示)，噬菌体的遗传物质的基本单位是________________。
(2)DNA复制发生在图中________→________过程之间，原料是____________________，由________提供。
(3)以32P标记组为例，搅拌、离心发生在图中________→________过程，如果在f之后搅拌、离心，可能发生的不正常现象是_________________________________。
(4)以35S标记组为例，如果搅拌不充分，可能造成的结果是_________________________________。
答案：(1)a→d→e→b→f→c→a 脱氧核苷酸
(2)e b 4种脱氧核糖核苷酸 细菌
(3)e f 上清液中具有较强的放射性
(4)上清液和沉淀物中都出现较强的放射性
13．(2020·福建泉州高三综合测试)下图为T4噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T4噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是( )
A．可在培养基中加入3H尿嘧啶用以标记RNA
B．参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物
C．第0 min时，与DNA杂交的RNA来自T4噬菌体及大肠杆菌的转录
D．随着感染时间增加，T4噬菌体DNA的转录增加，大肠杆菌基因活动受到抑制
解析：选C。尿嘧啶是RNA特有的碱基，因此可以用3H尿嘧啶标记RNA，A正确；RNA是以DNA的一条链为模板通过转录合成的，因此参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物，B正确；在第0 min时，T4噬菌体还没有感染大肠杆菌，大肠杆菌体内不存在T4噬菌体的DNA，因此与DNA杂交的RNA不可能来自T4噬菌体，C错误；题图显示随着感染时间增加，和T4噬菌体DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越高，而和大肠杆菌DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越低，说明T4噬菌体DNA的转录增加，大肠杆菌基因活动受到抑制，D正确。
14．(2020·深圳模拟)以下是RNA为遗传物质的实验图解，下列相关叙述正确的是( )
A．不同类型的外壳互换，说明外壳对病毒的侵染不起作用
B．病毒的后代性状只和核酸有关，因为其核酸在遗传中起作用
C．病斑类型的不同，根本上是由病毒外壳的抗原特异性决定的
D．该实验不用“同位素追踪”的原因是RNA全保留复制，后代含有放射性的个体少
答案：B
15．(2020·衡阳质检)按照图示1→2→3→4进行实验，本实验验证了朊病毒是蛋白质侵染因子，它是一种只含蛋白质而不含核酸的病原微生物，题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。据图回答下列问题：
(1)本实验采用的方法是_________________________________。
(2)从理论上讲，离心后上清液中________(填“能大量”或“几乎不能”)检测到32P，沉淀物中________(填“能大量”或“几乎不能”)检测到32P，出现上述结果的原因是____________________________________________________________。
(3)如果添加试管5，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，同时添加35S标记的(NH4)SO4，连续培养一段时间后，再提取朊病毒加入试管3，培养适宜时间后离心，检测放射性应主要位于________中，少量位于________中，原因是________________________。
(4)一般病毒同朊病毒之间的最主要区别是病毒侵入细胞是向宿主细胞提供________(物质)，利用宿主细胞的__________________进行____________。
解析：朊病毒不能独立生活，在活细胞内才能增殖，所以要标记朊病毒需先培养带标记的宿主细胞——牛脑组织细胞，再让朊病毒侵染带标记的牛脑组织细胞，完成对朊病毒的标记。因为朊病毒没有核酸，只有蛋白质，蛋白质中P含量极低，所以试管2中提取的朊病毒几乎不含32P，即试管4中几乎没有32P；用35S标记的朊病毒侵入牛脑组织细胞，少量朊病毒不能侵染成功，所以放射性物质主要位于沉淀物中，上清液中含少量放射性物质。朊病毒是一类非正常的病毒，它不含有通常病毒所含有的核酸。
答案：(1)同位素标记法 (2)几乎不能 几乎不能 朊病毒不含核酸只含蛋白质，蛋白质中P含量极低，故离心后上清液和沉淀物中几乎不含32P (3)沉淀物 上清液 经试管5中牛脑组织细胞培养出的朊病毒(蛋白质)被35S标记，提取后加入试管3中，35S随朊病毒侵入到牛脑组织细胞中，因此放射性物质主要位于沉淀物中。同时会有少量的朊病毒不能侵入牛脑组织细胞，则离心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物质 (4)核酸 核苷酸和氨基酸(原料) 自身核酸的复制和蛋白质的合成
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