高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质课时练习

3.1  DNA是主要的遗传物质

考点1：肺炎双球菌的转化实验

☆精讲

1.肺炎双球菌的类型

2.格里菲思的体内转化实验

3.艾弗里的体外转化实验

☆精练

【例1】人们发现，肺炎双球菌的R型和S型均存在1和2两种类型，其中R1能自然突变成S1,R2能自然突变成S2，其他类型闻均不能自然突变，若要证促使R型转化为S型的因子来自S型的菌落，下列实验设计应选择的组合是（       ）

①R1型菌落②R2型菌落③S1型菌落④S2型菌落⑤加入加热杀死的S1菌⑥加入加热杀死的S2菌⑦检测是否出现S1⑧检测是否出现S2

A．①⑤⑧ B．②⑤⑧ C．②⑤⑦ D．①⑥⑦

【答案】C

【详解】实验目的是要证明促使R型转化为S型的因子来自S型的菌落，题中显示R1能自然突变成S1，R2能自然突变成S2，其他类型间均不能自然突变，显然为了达到实验目的需要采用①R1型菌落和⑥加入加热杀死的S2菌混合培养一段时间，然后检测是否S2；或者采用②R2型菌落和⑤加入加热杀死的S1菌混合培养一段时间，然后检测是否出现S1，两种设计方法均可，即①⑥⑧ 或②⑤⑦，C正确，ABD错误。故选C。

【例2】在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，将无毒性的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进行推测，不合理的是（       ）

A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与多糖荚膜有关

B．S型菌的DNA进入R型菌，立即直接表达并产生了多糖荚膜改变R型菌的性状

C．用蛋白酶处理S型菌的细胞破碎物，破碎物中仍含有“转化因子”

D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，不能得到S型菌

【答案】B

【详解】A、与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，原因是有了荚膜多糖，S型细菌就可以不被免疫系统破坏，A正确；B、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错误；C、用蛋白酶处理S型菌的细胞破碎物，使其蛋白质被分解，但DNA位受影响，所以破碎物中仍含有“转化因子，C正确；D、DNA酶可以把S型菌的DNA分解，如果处理后再与R型菌混合，不能得到S型菌，D正确。故选B。

【例3】如图所示，肺炎双球菌转化实验中，在培养有R型细菌的A、B、C、D四支试管中，一次分别加入从S型细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现有R型细菌转化的是（       ）

A． B． C． D．

【答案】A

【详解】A、试管中加入的是S型细菌的DNA，而S型细菌的DNA是转化因子，能将R型细菌转化为S型细菌，因此试管中有S型细菌，A正确；B、试管中加入的是S型细菌的DNA和DNA酶，DNA酶将DNA水解，不能将R型细菌转化为S型细菌，因此试管中不会出现S型细菌，B错误；C、试管中加入的是蛋白质，而蛋白质不是转化因子，因此试管中不会出现S型细菌，C错误；D、试管中加入的是多糖，而多糖不是转化因子，因此试管中不会出现S型细菌，D错误。故选A。

【例4】艾弗里等科学家用体外系统进行转化实验，他们将S型细菌的细胞提取物分别用不同的酶进行处理后，再与活的R型细菌混合培养进行转化，具体分组及对应处理方式如下表所示。下列相关分析正确的是（       ）

A．本实验与噬菌体侵染细菌实验都利用了同位素标记技术和物质提纯技术

B．上述实验中的丙组不会发生转化

C．上述实验中的甲组、乙组、丁组为空白对照组，且都不能发生转化

D．S型细菌具有多糖类荚膜，相比于R型细菌在同样环境下占据优势

【答案】B

【详解】A、本实验是将S型细菌的DNA、蛋白质、糖类等物质分离开，单独的、直接的观察它们各自的作用，没有利用同位素标记技术，A错误；B、由于丙组加入了DNA酶，导致DNA被分解，则S型菌不能被转化，所以丙组培养皿中菌落都是R型菌，不会发生转化，B正确；C、甲组、乙组、丁组处理后都没有导致DNA被分解，则R型菌发生转化，培养基中活菌类型为R型和S型，C错误；D、S型细菌的DNA与活的R型细菌混合，培养基中会出现R型菌和S型菌，由于转化效率较低，在同一培养基中，S型细菌的数量比R型细菌少，并没有比R型细菌占优势，D错误。故选B。

考点2：噬菌体侵染细菌实验

☆精讲

1．   T2噬菌体结构

2.噬菌体的增殖

3.实验过程及结果

4.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

5.比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验

☆精练

【例5】科学家利用R型和S型肺炎双球菌进行如图所示实验，试管中添加R型菌、S型菌提取物及细菌培养液，下列叙述正确的是（　　）

A．E组试管中只能观察到S型菌，其余各组试管中只能观察到R型菌

B．应该用研磨方法杀死S型菌，不能用加热方法，否则实验结果将发生改变

C．实验结果证明DNA能进入R型菌体内，而蛋白质等无法进入R型菌体内

D．若要使实验结果更加有效、可靠，可以采用提高各物质的分离纯度等措施

【答案】D

【详解】A、转化是有一定的概率，E组试管中既能观察到S型菌，又能观察到R型菌，A错误；B、用加热法时，温度不会影响实验结果，B错误；C、实验结果证明DNA能进入R型菌体内，将R型细菌转化为S型细菌，即证明DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，但不能证明蛋白质等无法进入R型菌体内，C错误；D、若要使实验结果更加有效、可靠，可以采取提高各物质的分离纯度等措施，使实验结果更有说服力，D正确。故选D。

【例6】T2噬菌体侵染大肠杆菌过程中会发生一系列的变化，下列叙述错误的是（　　）

A．若用15N标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，复制若干代后，子代均含15N

B．侵染大肠杆菌后，T2噬菌体一个DNA分子的不同部位可同时进行转录

C．mRNA、tRNA和rRNA均参与了遗传信息的翻译过程

D．遗传信息的翻译过程中，碱基互补配对方式与转录过程不完全相同

【答案】A

【详解】A、用15N标记T2噬菌体，让其侵染大肠杆菌，由于15N标记的蛋白质外壳不进入大肠杆菌，15N标记的DNA分子进入大肠杆菌，所以子代噬菌体的蛋白质外壳检测不到15N，DNA分子中部分可检测到15N，A错误；B、一个DNA分子上的不同基因可以同时进行转录，B正确；C、翻译过程中mRNA是模板，tRNA转运氨基酸，rRNA是核糖体的主要成分之一，三者都参与翻译过程，C正确；D、转录是DNA和mRNA配对，而翻译是tRNA和mRNA配对，配对的方式不完全相同，D正确。故选A。

【例7】在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是（       ）

①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验 ③格里菲思肺炎双球菌体内转化实验④艾弗里肺炎双球菌体外转化实验 ⑤T2噬菌体侵染大肠杆菌实验

A．①② B．②③

C．③④ D．④⑤

【答案】D

【详解】①孟德尔的豌豆杂交实验提出两大遗传定律，并没有证明DNA是遗传物质，①错误；②摩尔根的果蝇杂交实验证明基因在染色体上，并没有证明DNA是遗传物质，②错误；③格里菲斯体内转化实验证明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，并没有证明DNA是遗传物质，③错误；④肺炎双球转化实验证明DNA是遗传物质，④正确；⑤T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明DNA是遗传物质，⑤正确。综上正确的选项有④⑤，D正确，ABC错误。故选D。

【例8】如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌（无放射性），下列分析正确的是（　　）

A．只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记

B．子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S

C．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N

D．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N、35S

【答案】C

【详解】A、DNA分子中含有C、H、O、N元素，无S元素，蛋白质含有C、H、O、N、S元素，所以用3H、15N、35S标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了，A错误；B、由于3H、15N、35S标记的蛋白质外壳，不进入细菌，3H、15N标记的DNA分子进入细菌，但不能用于合成子代噬菌体的外壳，子代噬菌体的外壳是利用细菌的原料合成的，所以子代噬菌体的外壳中应该没有放射性，B错误；C、由于3H、15N也标记了DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N，C正确；D、由于35S只标记蛋白质外壳，不进入细菌，所以子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、14N，但不含有35S，D错误。故选C。

【例9】在“噬菌体侵染细菌”和“肺炎双球菌转化”实验中，科学家运用科学的思维和方法对遗传物质究竟是什么进行了成功的探索，下列相关叙述正确的是（　　）

A．两个实验都能证明DNA是主要的遗传物质

B．“噬菌体侵染细菌”实验中，为了将DNA和蛋白质区别开，分别用32P和35S进行标记

C．“噬菌体侵染细菌”实验中，对噬菌体作35S标记时，向培养噬菌体的培养基中加入35S即可

D．“肺炎双球菌转化”实验中，R型活细菌和S型菌的DNA混合，R型活细菌都转化成了S型活细菌

【答案】B

【详解】A、两个实验证明了DNA是遗传物质，不能证明是主要的遗传物质，A错误；B、DNA的特有元素是P，蛋白质的特有元素是S，为了将DNA和蛋白质区别开，分别用32P标记DNA和用35S标记蛋白质，B正确；C、噬菌体为病毒，无细胞结构，培养基不能直接培养噬菌体，C错误；D、添加DNA的一组，R型活细菌部分转化成了S型活细菌，D错误。故选B。

【例10】某研究人员再现了赫尔希和蔡斯发现DNA是遗传物质的经典实验，根据图所示的实验过程，下列有关分析正确的是（       ）

A．35S标记的是噬菌体的DNA B．上清液中的放射性比较低

C．沉淀物中放射性高低与离心程度无关 D．图示实验不能证明DNA是遗传物质

【答案】D

【详解】A、蛋白质的元素组成是C、H、O、N、S等，故35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，A错误；B、35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，所以上清液中放射性比较高，B错误；C、离心的目的是将蛋白质外壳和细菌分离，若离心不充分，则会导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，并随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中含较高的放射性；若离心充分，则沉淀物中的放射性较低，C错误；D、由于蛋白质外壳没有进入细菌，又没有标记DNA，所以图示实验过程不能证明DNA是遗传物质，D正确。故选D。

【例11】1952年，赫尔希和蔡斯进行了噬菌体侵染细菌的实验，下图为用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌（T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内）的实验过程，据图回答下列问题：

(1)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA。如果仅凭猜想，控制其性状的遗传物质有可能是_______________

_____________________________________________________________________________________________。

(2)噬菌体侵染细菌的实验的设计应遵循__________原则。实验中搅拌的目的是_________________________。

(3)当接种噬菌体后培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中有放射性，其最可能的原因是________________

_____________________________________________________________________________________________。

(4)一个噬菌体含有一个DNA分子。理论上分析，一个被32P标记的T2噬菌体侵染细菌后，复制出n个子代噬菌体，其中携带32P的噬菌体有______个。复制用的原料来自于____________________________________。

【答案】(1)蛋白质和DNA都是遗传物质；其遗传物质是蛋白质，不是DNA；其遗传物质是DNA，不是蛋白质      (2)对照     使噬菌体与大肠杆菌分开      (3)培养时间过长，增殖后的噬菌体从大肠杆菌内释放出来      (4) 2     大肠杆菌细胞内游离的脱氧核苷酸

【分析】1、题图分析：图示表示T2噬菌体侵染细菌的实验，其步骤为：用32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质。2、噬菌体的繁殖过程为：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放。(1)蛋白质和DNA均具有复杂的结构，均可能储存遗传信息，噬菌体中，可能蛋白质和DNA都是遗传物质；也可能遗传物质是蛋白质，不是DNA；还可能其遗传物质是DNA，不是蛋白质。(2)噬菌体侵染细菌的实验的设计应遵循对照原则；实验中搅拌的目的是使噬菌体与大肠杆菌分开。(3)当接种噬菌体后培养时间过长时，细菌细胞会发生裂解，释放出子代噬菌体，经离心后含有放射性的噬菌体进入上清液中，导致上清液有较强的放射性。(4)一个被32P标记的T2噬菌体在感染细菌后，DNA进行半保留复制，释放出的n个子代噬菌体中携带32P的噬菌体有2个；复制时用的原材料来自大肠杆菌细胞内游离的脱氧核苷酸。

考点3：烟草花叶病毒侵染烟草实验及生物的遗传物质

☆精讲

1.RNA是遗传物质的实验

(1)实验材料:烟草花叶病毒和烟草,烟草花叶病毒的组成物质是蛋白质和RNA。

(2)实验过程及结果

(3)实验结论:烟草花叶病毒的RNA是它的遗传物质。

2.生物体内核酸种类、遗传物质类型及实例

☆精练

【例12】烟草花叶病毒（TMV）与车前草病毒（HRV）的结构如图中A、B所示，侵染作物叶片的症状如图中C、D所示。下列相关叙述错误的是（       ）

A．用E去侵染F时，F的患病症状与D相同

B．F上病毒的蛋白质在F细胞的中心体中合成

C．本实验证明了RNA是某些病毒的遗传物质

D．E病毒子代的各项特性都由HRV的RNA决定

【答案】B

【详解】A、通过分析可知，用E去侵染F时，F的患病症状与D相同，A正确；B、F上的病毒蛋白质在F细胞的核糖体中合成，B错误；C、本实验证明了RNA是某些病毒（RNA病毒）的遗传物质，C正确；D、E病毒的遗传物质来自HRV，因此子代的各项特性都由HRV的RNA决定，D正确。故选B。

【例13】烟草花叶病毒（TMV）是单链RNA自我复制病毒。下列关于TMV说法正确的是（       ）

A．TMV中提取的RNA和蛋白质均能感染烟草

B．一个TMV在烟草体内连续繁殖了n代，可增加2n个子代病毒

C．TMV的遗传物质不具备双螺旋结构

D．若TMV因辐射导致RNA中鸟嘌呤的比例上升，则其遗传物质的稳定性提高

【答案】C

【详解】A、TMV是单链RNA自我复制病毒，只有RNA才能感染烟草，A错误；B、TMV第一次复制只能得到它的互补单链RNA，后面的复制才类似DNA的双链复制，一个TMV在烟草体内连续繁殖n代，增加的子代病毒小于2n，B错误；C、RNA不具备双螺旋结构，C正确；D、TMV的RNA为单链，不存在明显的碱基互补配对和氢键，故辐射导致RNA中鸟嘌呤的比例上升时，其遗传物质的稳定性不一定提高，D错误。故选C。

【例14】为了探究遗传物质的化学本质科学家们先后进行了许多经典实验，下列关于实验结果的叙述错误的是（       ）

A．将S型细菌的DNA和DNA水解酶与R型活细菌混合培养，培养基上只生长R型细菌

B．将S型细菌的DNA与活的R型细菌混合在固体培养基上培养，最后培养基上只长出S型菌菌落

C．用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过短时间保温后离心，放射性主要分布在沉淀物中

D．用从烟草花叶病毒中分离出的RNA侵染烟草，烟草可出现病斑

【答案】B

【详解】A、由于DNA酶将S型菌的DNA水解，不能完成转化过程，所以将S型细菌的DNA和DNA水解酶与R型活细菌混合培养，培养基上只生长R型细菌，A正确；B、将S型细菌的DNA与活的R型细菌混合在固体培养基上培养，最后培养基上有R型和S型菌，B错误；C、32P标记的噬菌体的DNA，在噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，DNA被注入到大肠杆菌细胞中，经过离心主要分布在沉淀物中，所以放射性主要分布在沉淀物中，C正确；D、烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，将烟草花叶病毒中分离出的RNA侵染烟草，烟草可出现病斑，D正确。故选B。

【例15】为了探索生物的遗传物质，科学家做了一系列实验，下列叙述错误的是（　　）

A．噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是使细菌外的噬菌体与细菌分离

B．噬菌体侵染细菌的实验中，若用32P标记大肠杆菌，可在子代噬菌体的DNA和蛋白质中检测到放射性

C．肺炎双球菌的转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化为S型菌

D．烟草花叶病毒的感染实验中，单用烟草花叶病毒的RNA就能使烟草出现染病的症状

【答案】B

【详解】A、噬菌体侵染细菌的实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，A正确；B、噬菌体侵染细菌时，若用32P标记大肠杆菌，可在子代噬菌体的DNA中检测到放射性，蛋白质中不含P元素，子代噬菌体的蛋白质中不能检测到放射性，B错误；C、DNA酶将DNA分解，肺炎双球菌的转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化为S型菌，C正确；D、病毒增殖时，遗传物质进入宿主细胞内，以自身遗传物质为模板，利用宿主细胞的营养物质为原料进行增殖，单用烟草花叶病毒的RNA感染烟草时，只要烟草花叶病毒的RNA能顺利进入烟草，烟草花叶病毒就能繁殖，就能使烟草出现染病的症状，D正确。故选B。

【例16】请结合探究遗传物质的相关实验回答下列问题：

（1）肺炎双球菌的转化实验中格里菲思 _______________（填“有”或“没有”）得出 DNA 是促进 R 型细菌转化成 S型细菌的“转化因子”。

（2）赫尔希和蔡斯用_______________________法进一步证明 DNA 是噬菌体的遗传物质。

（3）噬菌体侵染细菌实验中，实验步骤如下，请用数字填写该实验的正确顺序 ___________________

①噬菌体与未被标记的大肠杆菌混合培养；②用35S和32P分别标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。

（4）烟草花叶病毒是一种 RNA 病毒。烟草花叶病毒的感染实验证明_____是遗传物质。

（5）后来的研究发现绝大多数生物的遗传物质是 DNA，所以说 DNA 是主要的遗传物质。如人的遗传物质 是______________。

【答案】     没有     同位素标记     ②①④③     RNA     DNA

【详解】（1）肺炎双球菌的转化实验中格里菲思没有得出 DNA 是促进 R 型细菌转化成 S型细菌的“转化因子”，只是提出了在S型细菌中含有“转化因子”可以使R 型细菌转化成 S型细菌，但并不清楚具体是哪种物质。（2）赫尔希和蔡斯用同位素标记法进一步证明 DNA 是噬菌体的遗传物质。（3）噬菌体侵染细菌实验，包括4个步骤，该实验步骤的正确顺序是:②35S和32P分别标记噬菌体→①噬菌体与未被标记的大肠杆菌混合培养→④离心分离 →③放射性检测。（4）烟草花叶病毒是一种 RNA 病毒。烟草花叶病毒的感染实验证明RNA是遗传物质。（5）后来的研究发现绝大多数生物的遗传物质是 DNA，所以说 DNA 是主要的遗传物质。具有细胞结构的生物的遗传物质都为DNA，如人的遗传物质是 DNA。