人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质第2课时当堂检测题

第3章  基因的本质

3.1 DNA是主要的遗传物质（第二课时）

1.通过概述“噬菌体侵染细菌的实验”的实验过程和结果，感悟科学家设计实验时在选材、实验方法、结论得出等方面的精妙。

2．通过分析烟草花叶病毒转化实验，说明有些病毒的遗传物质是RNA。

3.通过对遗传物质探索经典实验的综合分析，阐明DNA是主要的遗传物质。

知识点01  噬菌体侵染细菌实验

1.1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，完成了能够说明DNA是遗传物质的实验。

2.T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，头部含有DNA。

3.标记T2噬菌体

①获得35S标记的T2噬菌体：在含有35S的培养基培养大肠杆菌，用被35S标记的大肠杆菌培养噬菌体，得到蛋白质被35S标记的噬菌体。

②获得32P标记的T2噬菌体：在含有32P的培养基培养大肠杆菌，用被32P标记的大肠杆菌培养噬菌体，得到DNA被32P标记的噬菌体。

4.T2噬菌体侵染大肠杆菌

①用35S标记的噬菌体侵染未被35S标记的大肠杆菌，短时间保温培养，用搅拌器搅拌、离心，检查上清液和沉淀物种的放射性。结果是放射性主要分布在上清液，沉淀物放射性很低。

②用32P标记的噬菌体侵染未被32P标记的大肠杆菌，短时间保温培养，用搅拌器搅拌、离心，检查上清液和沉淀物种的放射性。结果是放射性主要分布在沉淀物，上清液放射性很低。

5．实验分析

（1）T2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细胞外。

（2）子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。

6．实验结论：DNA才是真正的遗传物质。

知识点02  烟草花叶病毒转化实验

①实验材料：烟草花叶病毒(只由蛋白质和RNA组成)。

②实验过程：提取烟草花叶病毒的蛋白质感染烟草，烟草不感染病毒；提取烟草花叶病毒的RNA感染烟草，烟草感染病毒。

③结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。

知识点03  DNA是主要遗传物质

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。因此，DNA是主要的遗传物质。               

知识点04  同位素标记

用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。

考法01 噬菌体的同位素标记

①所以用选择35S和32P标记噬菌体，是因为蛋白质一般都含有S、而不含P，DNA含有P、但不含S。用35S和32P标记噬菌体，可以把噬菌体的蛋白质和DNA区分开。

②噬菌体侵染细菌实验不能用放射性C、H、O、N元素标记，原因是C、H、O、N元素为DNA和蛋白质共有的元素，无法将DNA和蛋白质区分开。

③35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。

特别提醒：噬菌体不能在人工培养基增殖，只能寄生在大肠杆菌细胞中，所以，标记噬菌体应先用含放射性元素的培养基培养大肠杆菌，在用噬菌体侵染含放射性元素的大肠杆菌获得标记噬菌体。

【典例1】如果用32P、35S、15N标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体组成结构中，能够找到的放射性元素为(　　)

A.可在外壳中找到35S、15N

B.可在DNA中找到32P、15N

C.可在外壳中找到32P、15N

D.可在DNA中找到32P、35S、15N

【答案】B

【解析】用32P、35S、15N标记后，亲代噬菌体的DNA中含有32P、15N，蛋白质外壳中含有35S、15N。噬菌体侵染细菌过程中，噬菌体外壳留在外面，DNA进入细菌。子代噬菌体的蛋白质外壳完全以细菌体内的氨基酸为原料合成，无放射性，A、C错误；子代噬菌体DNA只有一部分含有亲代链(含32P、15N)，B正确；DNA中不含有S元素，D错误。

考法02 上清液和沉淀物放射性分析

（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因

①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。

②噬菌体和大肠杆菌混合培养到离心分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液中出现放射性。

（2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中含放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳还吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

【典例2】下列有关噬菌体侵染细菌实验的说法，错误的是(　　)

A.赫尔希和蔡斯的实验是以T2噬菌体为材料，采用了同位素标记技术

B.用含32P的培养基直接培养噬菌体，将获得DNA含有32P标记的噬菌体

C.噬菌体侵染细菌实验能将DNA与蛋白质分开，单独观察它们各自的作用

D.用32P标记的噬菌体与细菌混合一段时间后离心，结果沉淀物的放射性很高

【答案】B

【解析】噬菌体属于病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，因此不能用含32P的培养基直接培养噬菌体，B错误。

【典例3】1952年，赫尔希和蔡斯用32P或35S标记嗤菌体并分别与无标记的细囷混合培养，保温后经过搅拌、离心得到了上清液和沉淀物，并检测放射性。有关叙述错误的是

A.实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P

B.若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏低

C.若保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏高

D.该实验说明DNA分子在亲子代之间的传递具有连续性

【答案】B

【解析】35S标记的是噬菌体蛋白质外壳，不进入寄主细胞，所以子代噬菌体中不含35S，而32P标记噬菌体的DNA进入寄主细胞，因而在寄主细胞内经复制形成的子代噬菌体，有部分噬菌体含32P，A正确；搅拌的目的是使噬菌体蛋白质外壳与细菌分开，若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高，B不正确；如果保温培养时间过长，部分被侵染的大肠杆菌会裂解释放子代噬菌体，从而导致32P标记组上清液中的放射性偏高，C正确；由于子代噬菌体中出现32P标记的DNA而没有35S标记的蛋白质，因此该实验说明DNA分子在亲子代之间的传递具有连续性，D正确。

考法03 子代噬菌体组成物质的来源

①从蛋白质外壳方面分析：由寄主细胞提供原料氨基酸，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体无关。

②从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。

③从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成，与亲代噬菌体无关。

【典例4】某研究小组用放射性同位素、分别标记噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是

A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，但不产生含32P的子代噬菌体

B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体

C.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体

D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体

【答案】C

【解析】甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，说明这一部分DNA没有和蛋白质外壳组装在一起，不会产生含32P的子代噬菌体，A正确；甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，在侵染过程中，DNA进入大肠杆菌体内，由于噬菌体繁殖所需原料来自未被标记的大肠杆菌，且DNA复制为半保留复制，所以可产生含32P的子代噬菌体和不含32P的子代噬菌体，B正确；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的悬浮液含较多35S标记的噬菌体蛋白质，不会产生含35S的子代噬菌体，C不正确；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体，D正确。

考法04 噬菌体侵染细菌实验与艾弗里实验比较

【典例5】艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是(　　)

A.重组DNA片段，研究其表型效应

B.诱发DNA突变，研究其表型效应

C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的遗传效应

D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递

【答案】C

【解析】艾弗里等人肺炎双球菌体外转化实验，首次证明DNA是使R型细菌转化为S型细菌的物质；赫尔希与蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，两者都是设法将DNA与蛋白质分离，单独地、直接地观察各自在遗传中的作用。肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术。

考法05 烟草花叶病毒感染实验

①实验过程及现象

②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。

特别提醒：真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界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，因而DNA是主要的遗传物质。

【典例6】科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验的结果(见下表)中，不可能出现的是(　　)

A.实验①　　　　　B.实验②        C.实验③      D.实验④

【答案】C

【解析】因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型应该是b型，因此C项符合题意。

考法07 病毒遗传物质类型探究

探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质

1．基本设计思路：设法将DNA(或RNA)与蛋白质分开，单独地直接地观察各自的作用。

2．基本设计原则：对照原则。

【典例7】根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒病毒两种类型。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：

⑴ 实验思路，

⑵ 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）

【答案】（1）甲组用添加放射性同位素标记的碱基T的培养基培养的宿主细胞，与新病毒混合培养；乙组用添加放射性同位素标记的碱基U的培养基培养的宿主细胞，与新病毒混合培养。

（2）分离出甲乙两组的病毒，进行放射性检测，若甲组中病毒不带放射性，乙组中病毒带放射性，则说明该病毒为RNA病毒。若甲组中病毒带放射性，乙组中病毒不带放射性，则说明该病毒为DNA病毒。

【解析】（1）DNA和RNA的化学组成存在差异，如DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U，通过检测子代的放射性可知该病毒的类型．因此，实验思路为：
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并并监测其放射性。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并毒并监测其放射性。
（2）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。

题组A  基础过关练

1.下图为“噬菌体侵染细菌的实验”的部分过程。下列有关叙述正确的是（    ）

A.图示实验所用噬菌体是用32P标记

B.搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离

C.图示实验结果可证明噬菌体的DNA进入细菌

D.本实验证明了蛋白质不是遗传物质

2.下列有关噬菌体侵染细菌实验的说法，正确的是（    ）

A.搅拌不充分或培养时间不当，对两组检测结果均有影响

B.噬菌体DNA在细菌体内复制利用的是自身的模板和原料

C.若噬菌体DNA复制了三次，则含有32P的噬菌体占子代总数的1/4

D.因为噬菌体结构简单也可选用其作为探究DNA的复制过程的实验材料

3.2018年10月，诺贝尔化学奖获得者是来自美国的弗朗西斯·阿诺德、乔治·史密斯和来自英国的格雷戈里·温特尔，以表彰他们在酶的定向演化以及用于多肽和抗体的噬菌体展示技术方面取得的成果，即将外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术的研究贡献，下列相关说法正确的是（    ）

A.酶的化学本质是蛋白质，基本组成元素是C、H、O、N

B.噬菌体可以在葡萄糖培养基中繁殖

C.噬菌体只有核糖体一种细胞器，所以必须在活细胞内才能繁殖

D.病毒利用宿主细胞的核糖体合成自身的蛋白质外壳

4.下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述，正确的是（     ）

A.噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后得到的子代噬菌体多数具有放射性

B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球薗中提取的DNA可以使小鼠死亡

C.格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质

D.烟草花叶病毒感染和重建实验说明RNA是遗传物质

5.下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是（    ）

A.水稻的遗传物质主要是DNA

B.T2噬菌体的遗传物质是双链结构

C.酵母菌的遗传物质是DNA或RNA

D.HIV的遗传物质水解产物是4种脱氧核苷酸

6.下列有关遗传物质的叙述，正确的是（    ）

A.DNA是绝大多数细胞生物的遗传物质

B.病毒只含有一种核酸

C.有些原核生物的遗传物质是RNA

D.真核生物中的DNA和RNA都是遗传物质

7.关于遗传物质的叙述，正确的是（    ）

①噬菌体侵染细菌试验，证明DNA是主要遗传物质  ②大肠杆菌的遗传物质是DNA   ③人的遗传物质主要是DNA  ④病毒的遗传物质是DNA和RNA   ⑤杨树的遗传物质是DNA

A.①②④ B.③⑤ C.②⑤ D.①③⑤

8.图1、图2表示T2噬菌体侵染大肠杆菌的两个实验，有关说法错误的是（    ）

A.甲处的子代噬菌体不一定含有放射性

B.乙处的子代噬菌体不一定都含有放射性

C.两个实验均不能证明DNA是T2噬菌体的遗传物质

D.如果培养2代以上，乙处含放射性的噬菌体所占比例越来越小

9.将甲型病毒的RNA与乙型病毒的蛋白质结合在一起，组成一个新品系，用这个病毒去感染烟草，则在烟草细胞内分离出来的病毒有  (　　)

A.甲型的蛋白质和乙型的RNA B.甲型的RNA和乙型的蛋白质

C.甲型的蛋白质和甲型的RNA D.乙型的蛋白质和乙型的RNA

10.下图是噬菌体侵染细菌示意图，请回答下列问题：

（1）噬菌体侵染细菌的正确顺序应是________________________________。

（2）图中A表示噬菌体DNA和蛋白质外壳的合成过程。蛋白质外壳是以________为原料合成的。

（3）图中D表明噬菌体侵染细菌时，注入细菌体内的物质是_______。

（4）该实验采用放射性同位素标记和离心的方法来判断进入细菌体内的是哪种物质。具体是用32P、35S分别标记_________________。

（5）做“噬菌体侵染细菌实验”时，如果用同位素32P和35S作如下标记：

则子代噬菌体的DNA分子中含有的上述元素是______。

题组B  能力提升练

11.下列叙述不正确的是（    ）

A.只含有RNA的生物，遗传物质是RNA

B.既有DNA又有RNA的生物，遗传物质是DMA和RNA

C.只含有DNA的生物，遗传物质是DMA

D.既有DNA又有RNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA

12．T2噬菌体、烟草、烟草花叶病毒的核酸中具有的碱基和核苷酸的种类分别是（    ）

A．4、5、4和4、8、4 B．4、4、4和4、5、4

C．4、4、4和4、4、4 D．4、8、4和4、8、4

13.在探索DNA是遗传物质的实验过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列叙述正确的是（    ）

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.该实验证明了DNA是T2噬菌体主要遗传物质

C.用32P标记噬菌体的侵染实验中，上清液放射偏高可能是保温时间过长

D.烟草花叶病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同

14.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转化成了DNA

D.RNA是TMV的主要遗传物质

15.下列对遗传物质探索历程的叙述，错误的是（    ）

A.因氨基酸的排列顺序多样可能蕴含遗传信息，最初认为遗传物质是蛋白质

B.在肺炎双球菌的转化实验中，R型细菌转化的实质是发生了基因重组

C.噬菌体侵染细菌实验更有说服力，是因为将蛋白质与DNA完全分开研究

D.格里菲思发现R型活菌转化为S型活菌后，提出DNA是遗传物质

16.肺炎双球菌转化实验中，S型菌的部分DNA片段进入R型菌内并整合到R型菌的DNA分子上，使这种R型菌转化为能合成荚膜多糖的S型菌，下列叙述正确的是（    ）

A.R型菌转化为S型菌后，其DNA中嘌呤碱基总比例发生改变

B.整合到R型菌内的DNA分子片段能表达合成荚膜多糖

C.肺炎双球菌离体转化实验与噬菌体侵染大肠杆菌的实验两者的实验设计思想一致

D.从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡

17.如图是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验有关叙述正确的是（      ）

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．图示实验步骤中若混合培养后保温时间过长，则上清液中放射性会增强

C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开在分别检测其放射性

D．噬菌体侵染噬菌体细菌实验未能证明DNA是主要的遗传物质

18.下列有关32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，错误的是（    ）

A.培养时间过长或过短都会影响实验结果

B.培养温度、离心时间等是本实验的无关变量

C.该实验结果表明，噬菌体的DNA进入大肠杆菌

D.用含32P的大肠杆菌作实验材料不影响本实验结果

19.有关赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的说法，正确的是(　　)

A.选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一是其仅由蛋白质外壳和DNA组成

B.标记噬菌体的方法是分别用含32P和35S的普通培养基培养噬菌体

C.在细菌体内复制时，噬菌体利用的原料是自身的脱氧核苷酸和氨基酸

D.用35S标记的噬菌体的一组实验中，放射性主要分布在沉淀物中

20.如果用15N、32P、35S标记噬菌体后让其侵染未被标记的细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，元素的分布情况为（    ）

A.可在外壳中找到15N和35S B.可在DNA中找到15N和32P

C.可在外壳中找到15N D.可在DNA中找到15N和32P、35S

题组C  培优拔尖练

21.（2021·浙江1月卷，15）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.肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质

22.（2020•浙江1月卷，23）某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于不含放射性元素的培养液中培养，如图所示。短时间保温后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析不正确的是（    ）

A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，细菌内可产生含32P的子代噬菌体

B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体

C.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体

D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体

23.（2019·海南卷，21）下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是（    ）

A.红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花：白花=3:1

B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲

C.加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌

D.用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性

24.（2018·浙江4月卷，23）下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述，正确的是：

A.噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性

B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果

C.肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质

D.烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后，可检测到A型病毒，说明RNA是TMV A的遗传物质