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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是主要的遗传物质优质导学案及答案
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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是主要的遗传物质优质导学案及答案，共17页。
[学习目标] 1.阐述格里菲思、艾弗里的肺炎链球菌转化实验的过程。2.阐述噬菌体侵染细菌实验的方法和过程。3.理解DNA是主要遗传物质的结论。
一、肺炎链球菌的转化实验
1．对遗传物质的早期推测
(1)主导观点
①观点：蛋白质是生物体的遗传物质。
②理由：氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
(2)对DNA的认识
①DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。
②组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。
③对DNA的结构没有清晰的了解。
2．肺炎链球菌的类型
3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
4.艾弗里的肺炎链球菌转化实验
(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)“加法原理”和“减法原理”
①与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。
②与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
判断正误
(1)将加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌全部是S型活细菌( )
(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡( )
(3)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质( )
答案 (1)× (2)× (3)×
解析 (1)此实验中，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌包括R型活细菌和S型活细菌。
(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌。
(3)格里菲思未证明DNA是遗传物质。
任务一：肺炎链球菌转化实验
1．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？
提示 R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。
(2)对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？
提示 加热致死的S型细菌不能使小鼠死亡。
(3)第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌来自哪里？
提示 加热致死的S型细菌含有转化因子，促使R型活细菌转化为S型活细菌，使小鼠死亡。体内分离出的S型细菌由R型活细菌转化而来。
(4)这种转化产生的S型活细菌的后代也是有致病性的S型细菌，这说明什么？
提示 说明转化的性状可以遗传。
2．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)概述该实验的设计思路。
提示 用酶解法分别去除细胞提取物中各种成分后，观察能否将R型细菌转化。
(2)第一组将加热致死的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活细菌。这说明什么？
提示 说明S型细菌的细胞提取物中含有转化因子。
(3)实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
提示 分别除去S型细菌细胞提取物中的蛋白质、RNA和酯类物质，以明确这些物质是不是转化因子。
(4)第一至第四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？
提示 S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。
(5)第五组用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？
提示 DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构稳定，使其丧失转化功能。
(6)据此分析艾弗里的体外转化实验的结论是什么？
提示 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
1．易错归纳
(1)转化实质：肺炎链球菌转化的实质是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，从而使R型细菌转化为S型细菌。
(2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
2．加热的作用原理
(1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。
(2)加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。
1．格里菲思在小鼠身上进行了著名的肺炎链球菌转化实验，下列关于该实验的结论，错误的是 ( )
A．说明肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B．说明R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C．说明R型活细菌是无毒性的
D．说明加热致死的S型细菌是无致病性的
答案 A
解析 格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明加热致死的S型细菌内存在某种促使R型活细菌转化为S型细菌的转化因子，不能证明DNA是遗传物质，A错误。
2．(2023·北京丰台区高一期中)肺炎链球菌的转化实验中，能够使小鼠死亡的是( )
A．S型细菌的蛋白质＋蛋白酶＋R型细菌
B．S型细菌的DNA＋R型细菌
C．S型细菌的RNA＋RNA酶＋R型细菌
D．S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌
答案 B
解析 S型肺炎链球菌有致病性，能够使小鼠死亡。S型细菌的蛋白质(或RNA)不是转化因子，故加入蛋白酶(或RNA酶)以后也不会产生影响，故不能将R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，小鼠不死亡；S型细菌的DNA是转化因子，能使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，小鼠死亡；S型细菌的DNA经DNA酶处理后被水解，不能将R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，小鼠不死亡。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．实验者：赫尔希和蔡斯。
2．实验方法：放射性同位素标记技术。
3．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内。
(3)增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
4．实验过程
(1)用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要短时间保温，然后搅拌、离心。
(2)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
(3)离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
5．实验结果及分析
(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：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细胞外。
(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。
6．实验结论：DNA才是噬菌体的遗传物质。
判断正误
(1)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解( )
(2)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体( )
(3)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点( )
答案 (1)× (2)× (3)√
解析 (1)T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内。
(2)病毒没有细胞结构，不能独立代谢，必须用活细胞培养，不能用人工培养基直接培养噬菌体。
任务二：噬菌体侵染细菌的实验
1．本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用32P和35S进行标记？
提示 P是噬菌体DNA特有的元素，S是噬菌体蛋白质特有的元素，用32P和35S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．能否用14C和3H标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？并说明理由。
提示 (1)不能用14C和3H标记噬菌体；因为DNA和蛋白质都含C和H，因此无法确认被标记的是何种物质。(2)不能用32P和35S同时标记噬菌体；因为若用32P和35S同时标记噬菌体，离心后上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。
3．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？
提示 搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
4．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
提示 (1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
1．T2噬菌体的增殖
(1)合成T2噬菌体DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。
(2)合成T2噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
(3)合成T2噬菌体蛋白质的原料：大肠杆菌提供的氨基酸。场所：大肠杆菌的核糖体。
2．噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“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组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌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，这样会造成沉淀物中放射性偏高。
3．某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了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．理论上，b和c中不应具有放射性
B．实验中b含少量放射性与过程①中培养时间过长或过短有关
C．实验中c含有放射性与过程④中搅拌不充分有关
D．该实验证明了RNA是遗传物质
答案 A
解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是噬菌体的DNA。离心后，理论上b和c中不应具有放射性，A正确；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，所以若b中含有放射性，则说明是搅拌不充分，B错误；实验中c含有放射性与过程③中培养时间过长或过短有关，C错误。
4．用不同标记的噬菌体侵染不同标记的细菌，经短时间的保温培养、充分搅拌和离心处理后，下列预期的实验结果中，错误的是( )
A．用含3H标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
B．用未标记的噬菌体侵染14C标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
C．用含32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，上清液和沉淀物中可能均有放射性
D．用含35S标记的噬菌体侵染32P标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
答案 B
解析 用未标记的噬菌体侵染14C标记的细菌，实验过程中要求短时间保温，子代噬菌体并未裂解释放，所以上清液中不含放射性，B错误。
题后归纳 使用不同元素标记后子代放射性有无的判断
三、生物的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有蛋白质和RNA)、烟草。
(2)实验过程
(3)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：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。
判断正误
(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)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA( )
(4)DNA是酵母菌的主要遗传物质( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×
1．DNA是主要的遗传物质的理解
(1)细胞内既有DNA，又有RNA，其遗传物质是DNA。
(2)病毒只含有一种核酸：DNA或RNA，含有哪种核酸，该核酸就是该病毒的遗传物质。
(3)DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说的，而某种生物的遗传物质是唯一的。
(4)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．遗传物质的探索思路
5．下列关于生物的遗传物质的说法，正确的是( )
A．同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA
B．DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA
C．真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA
D．艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 A
解析 DNA是主要的遗传物质是指绝大多数生物的遗传物质是DNA，B错误；真核生物的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，而DNA病毒的遗传物质是DNA，C错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，D错误。
6．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者引起的病斑不同，如图甲。将TMV的遗传物质和蛋白质分离，并分别感染健康烟叶，结果如图乙。科学家将不同病毒的遗传物质与蛋白质重新组合形成“杂种病毒”，然后感染健康烟叶，如图丙。依据实验，下列推论正确的是( )
A．图甲实验结果说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶
B．图乙实验结果说明TMV的蛋白质外壳能感染烟叶
C．图丙实验结果是烟叶被感染，并且出现b病斑
D．杂种病毒产生的子代具有TMV的蛋白质外壳
答案 C
解析 图甲实验结果不能说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶，A错误；图乙过程中用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，烟叶没有出现病斑，说明TMV的蛋白质外壳不能感染烟叶，B错误；杂种病毒中含有HRV的遗传物质，故其产生的子代为HRV，具有HRV的蛋白质外壳，D错误。
题组一 肺炎链球菌的转化实验
1．(2023·河北唐山高一期末)关于格里菲思的肺炎链球菌转化实验，下列叙述不正确的是( )
A．S型肺炎链球菌的菌落是光滑的，R型肺炎链球菌的菌落是粗糙的
B．加热致死的S型细菌与R型细菌混合注入小鼠体内，小鼠会患败血症死亡
C．该实验证明了S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
D．从病死小鼠中能分离得到S型细菌和R型细菌
答案 C
解析 加热致死的S型细菌与R型细菌混合注入小鼠体内，某种“转化因子”能使少部分R型细菌转化为S型细菌，小鼠患败血症死亡，从病死小鼠中能分离得到S型细菌和R型细菌，B、D正确；该实验证明S型细菌体内存在某种“转化因子”能使R型细菌转化为S型细菌，但没有证明S型细菌的DNA是转化因子，C错误。
2．(2023·浙江温州高一期中)为探究使肺炎链球菌发生转化的物质是什么，某学习小组进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．该实验的假设是使肺炎链球菌发生转化的物质是DNA
B．甲组实验作对照，培养基上会出现两种菌落
C．若乙组培养基上有一种菌落，丙组培养基上有两种菌落，则转化物质是DNA
D．该实验能证明使肺炎链球菌发生转化的物质不是蛋白质、多糖和脂质
答案 B
解析 根据题中的操作图解分析可知，乙组和丙组分别加入了蛋白酶和DNA酶，分别水解提取物中的蛋白质和DNA，并与甲组形成对照实验，由此可推测，该实验的假设是使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质或DNA，A错误；根据题图的操作过程可知，甲组为对照组，根据肺炎链球菌转化实验过程，培养基上应当有R型细菌和部分转化的S型细菌，B正确；乙组加入的为蛋白酶，去除了提取物中的蛋白质，所以若乙组培养基上有一种菌落，丙组培养基上有两种菌落，则说明使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质，C错误；该实验的自变量为提取物中DNA和蛋白质的有无，并未反映出多糖和脂质的作用效果，因此该实验不能证明使肺炎链球菌发生转化的物质不是多糖和脂质，D错误。
3．下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是( )
A．格里菲思认为已经加热致死的S型细菌中含有转化因子
B．格里菲思的实验表明S型细菌的DNA可以使小鼠死亡
C．艾弗里的实验是格里菲思实验的基础
D．艾弗里的实验运用了“加法原理”
答案 A
解析 格里菲思通过4组实验对照得出已经加热致死的S型细菌中含有转化因子，A正确；格里菲思的实验表明S型细菌的某种转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌，S型细菌可使小鼠死亡，B错误；格里菲思实验是艾弗里实验的基础，C错误；艾弗里的实验运用了“减法原理”，D错误。
题组二 噬菌体侵染细菌的实验
4．如图为“以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌”的实验示意图。下列有关叙述正确的是( )
A．锥形瓶内的培养液中有含32P的物质，以便用32P标记噬菌体
B．离心前搅拌的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离
C．若只有c中含有大量放射性，可直接证明噬菌体的遗传物质是DNA
D．实验中b对应部分有少量放射性，可能原因是搅拌不充分
答案 B
解析 本实验是以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，因此图中亲代噬菌体已用32P标记，会侵入大肠杆菌体内进行增殖，培养大肠杆菌的培养液中不能再含32P的物质，A错误；若只有沉淀物c中含大量放射性，可证明噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌，但若证明噬菌体的遗传物质是DNA，必须还要再设计一组用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验进行相互对照，C错误；若实验中b(上清液)中出现放射性，可能是培养时间过短，部分噬菌体还未吸附、侵入大肠杆菌细胞，或培养时间过长，造成部分大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，D错误。
5．如图是某研究小组模拟赫尔希和蔡斯进行噬菌体侵染细菌的部分实验过程。下列有关叙述错误的是( )
A．第一步使用的是35S标记的T2噬菌体
B．第二步是将被标记的噬菌体与未标记的细菌混合
C．上清液中较高的放射性来自新形成的子代噬菌体
D．沉淀物中含放射性的高低，与搅拌是否充分有关
答案 C
解析 题图中放射性主要分布于上清液中，而沉淀物的放射性很低，放射性来源于亲代噬菌体的蛋白质外壳，说明使用的是35S标记的T2噬菌体，A正确，C错误；第一步是标记噬菌体，噬菌体没有细胞结构，需要用细菌来培养噬菌体，第二步是将被标记的噬菌体与未标记的细菌混合，B正确；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体和细菌分开，若该过程搅拌不充分，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，D正确。
6．(2023·福建泉州高一检测)下列关于“T2噬菌体侵染细菌实验”的叙述，正确的是( )
A．用含32P的培养基培养大肠杆菌后，大肠杆菌中只有核酸含32P
B．要获得32P标记的噬菌体，可用含32P的培养基培养噬菌体
C．大肠杆菌细胞能为噬菌体的繁殖提供遗传物质、原料和能量等
D．若培养的时间太短，则两组实验的沉淀物中都几乎没有放射性
答案 D
解析 大肠杆菌中含有P的化合物有核酸、ATP、磷脂等，因此用含32P的培养基培养大肠杆菌后，大肠杆菌中不只有核酸含32P，A错误；由于噬菌体是病毒，没有细胞结构，必须依赖活细胞才能生存，故不能用培养基培养噬菌体，B错误；噬菌体增殖时，遗传物质来源于亲代噬菌体，能量和原料来源于大肠杆菌，C错误；若培养的时间太短，噬菌体可能没来得及吸附在大肠杆菌上，或DNA还没有来得及进入大肠杆菌，两组实验的沉淀物中都几乎没有放射性，D正确。
题组三 生物的遗传物质
7．下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是( )
A．DNA是绝大多数生物的遗传物质
B．某些生物的遗传物质是RNA
C．在真核生物中，DNA是主要的遗传物质
D．HIV、SARS病毒的遗传物质均为RNA
答案 C
解析 除RNA病毒的遗传物质是RNA外，其他生物的遗传物质都是DNA，A、B正确；真核生物的遗传物质只能是DNA，C错误；HIV、SARS病毒都是RNA病毒，其遗传物质均为RNA，D正确。
8．(2023·贵州安顺高一质检)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。据图推断，下列说法错误的是( )
A．本实验中水和苯酚的作用是使病毒的蛋白质和RNA分离
B．该实验设计思路和肺炎链球菌的转化实验完全相同
C．该实验证明TMV的遗传物质是RNA
D．本实验中接种RNA组和接种蛋白质组互为对照
答案 B
解析 该实验设计思路是将RNA和蛋白质分离，再分别验证其作用；肺炎链球菌的转化实验是设法去除大部分糖类、脂质、蛋白质，制成细胞提取物，分别加入蛋白酶、RNA酶或酯酶、DNA酶对细胞提取物进行处理，再进行转化实验，探究细胞提取物内某种成分的转化活性，B错误。
9．(2023·河北秦皇岛高一期中)将S型肺炎链球菌的DNA与R型肺炎链球菌混合，注射到小鼠体内，两种细菌的含量变化过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．图中开始R型肺炎链球菌数量下降是因为R型细菌正在转化成S型细菌
B．S型肺炎链球菌的出现说明了DNA是“转化因子”
C．由R型细菌转化而来的S型细菌的后代仍是R型细菌
D．图中后期出现的大量S型细菌是由R型细菌直接转化而来的
答案 B
解析 图中开始R型细菌数量下降主要是因为小鼠的免疫系统正在清除R型细菌，A错误；由R型细菌转化而来的S型细菌的后代为S型细菌，C错误；图中后期出现的大量S型细菌，是由R型细菌转化产生的S型细菌进行繁殖后得到的，D错误。
10．在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染细菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体可以在肺炎链球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成蛋白质
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D．烟草花叶病毒与T2噬菌体的核酸类型相同
答案 C
解析 T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎链球菌，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，T2噬菌体病毒颗粒内不能合成蛋白质，B错误；T2噬菌体侵染大肠杆菌时，其DNA进入大肠杆菌，以大肠杆菌的核苷酸为原料，合成子代噬菌体的DNA，而核苷酸中含有P，则培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；烟草花叶病毒为RNA病毒，T2噬菌体为DNA病毒，二者所含核酸类型不同，D错误。
11．用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，侵染一段时间后搅拌、离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中放射性32P约占初始标记噬菌体放射性的30%。在实验时间内，被侵染细菌的存活率接近100%。下列相关叙述错误的是( )
A．离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中
B．沉淀物的放射性主要来自噬菌体的DNA
C．上清液具有放射性的原因是保温时间过长
D．噬菌体遗传特性的传递过程中起作用的是DNA
答案 C
解析 由题干“在实验时间内，被侵染细菌的存活率接近100%”可知，被侵染的大肠杆菌还没有裂解，故离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中，A正确；32P标记的是噬菌体的DNA，故沉淀物的放射性主要来自噬菌体的DNA，B正确；该实验中上清液具有放射性的原因是保温时间过短，有部分标记的噬菌体还未来得及侵染大肠杆菌，C错误。
12．(2023·河北邯郸高一质检)关于艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验，一些科学家认为“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”。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎链球菌中分离出一种抗青霉素的突变型(抗—S，产生分解青霉素的酶)，提取它的DNA，将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(非抗—R)共同培养。结果发现，某些非抗—R型细菌被转化为抗—S型细菌并能稳定遗传，从而否定了一些科学家的错误认识。下列关于哈赤基斯实验的叙述，错误的是( )
A．该实验结果支持艾弗里的结论
B．证明了DNA是主要的遗传物质
C．实验巧妙地选用了抗青霉素这一性状作为观察指标
D．证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化
答案 B
解析 将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(非抗—R)共同培养，非抗—R型细菌被转化为抗—S 型细菌并能稳定遗传，说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，能支持艾弗里的结论，A正确；该实验与艾弗里实验都证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质，但不是证明DNA是主要的遗传物质，B错误；根据题干信息，实验选用了抗青霉素这一性状作为观察指标，从而可以判断非抗—R型细菌是否发生了转化，C正确；青霉素抗性与荚膜形成无关，证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化，D正确。
13．结合遗传物质的相关实验，回答下列问题：
(1)艾弗里及其同事进行肺炎链球菌的转化实验中，实验成功的最关键的设计思路是_______________________________________________________________________________。
(2)上述实验证明了_______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)后来，赫尔希和蔡斯用____________________________________________________技术，
进一步表明________才是噬菌体的遗传物质。实验包括4个步骤：①噬菌体与大肠杆菌混合培养；②35S和32P分别标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。该实验步骤的正确顺序是______________(填序号)。
(4)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质主要分布在__________(填“上清液”或“沉淀物”)中。
(5)在上述实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，________(填“会”或“不会”)导致实验误差，简述理由：________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)运用“减法原理”，每个实验组特异性地去除了一种物质后，观察实验结果的变化 (2)DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 (3)放射性同位素标记 DNA ②①④③ (4)沉淀物 (5)会 没有侵染到大肠杆菌内的噬菌体，离心后分布于上清液中，使上清液出现较强的放射性
14．(2023·广东韶关高一期中)朊病毒是一种不含核酸而仅由蛋白质构成的、可自我复制并具感染性的因子，某科研小组进行如图所示实验，验证了朊病毒的蛋白质是侵染因子，实验中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。请据图回答下列问题：
(1)本实验采用的方法是________________________________________________________。
(2)按照图示1→2→3→4进行实验，从理论上讲，离心后上清液中几乎不能检测到32P，沉淀物中也几乎不能检测到32P，出现上述结果的原因是朊病毒不含____________和____________，蛋白质中________含量极低，故离心后上清液和沉淀物中都几乎不含32P。
(3)如果添加试管5、6，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，连续培养一段时间后，再提取朊病毒并加入试管3，培养适宜时间后搅拌、离心，检测到放射性主要位于____________中，原因是_________________________________________________________________
随朊病毒侵入牛脑组织细胞中，离心后位于该部位；少量位于____________中，原因是少量的____________不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于该部位。
(4)T2噬菌体与朊病毒之间最主要的区别是T2噬菌体侵入细胞是向宿主细胞注入____________(填物质)，利用宿主细胞的____________(填物质)和____________(填物质)进行自身核酸的复制和蛋白质的合成，而朊病毒可能是向宿主细胞注入蛋白质。
答案 (1)放射性同位素标记技术 (2)DNA RNA P (3)沉淀物 35S 上清液 朊病毒
(4)DNA 脱氧核苷酸 氨基酸
解析 (2)由于朊病毒不含DNA和RNA，只含蛋白质，蛋白质中P含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含32P，因此，从理论上讲，离心后试管4上清液中几乎不能检测到32P，沉淀物中也几乎不能检测到32P。(3)从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，连续培养一段时间后，朊病毒的蛋白质中含有35S，再提取朊病毒并加入试管3，培养适宜时间后离心，由于朊病毒的蛋白质是侵染因子，35S随朊病毒侵入牛脑组织细胞中，离心后放射性主要位于牛脑组织细胞中，即沉淀物中；少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于上清液中。
项目
S型细菌
R型细菌
菌落
表面光滑
表面粗糙
菌体
有无致病性
有
无
组别
实验过程及结果
结论
第一组
R型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡
已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子
第二组
S型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠死亡eq \(――→,\s\up7(分离出))S型活细菌
第三组
加热致死的S型细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡
第四组
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(R型活细菌,与加热致死,的S型细菌))eq \(――→,\s\up7(混合后),\s\d5(注射))小鼠死亡eq \(――→,\s\up7(分离出))S型活细菌
[学习目标] 1.阐述格里菲思、艾弗里的肺炎链球菌转化实验的过程。2.阐述噬菌体侵染细菌实验的方法和过程。3.理解DNA是主要遗传物质的结论。
一、肺炎链球菌的转化实验
1．对遗传物质的早期推测
(1)主导观点
①观点：蛋白质是生物体的遗传物质。
②理由：氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
(2)对DNA的认识
①DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。
②组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。
③对DNA的结构没有清晰的了解。
2．肺炎链球菌的类型
3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
4.艾弗里的肺炎链球菌转化实验
(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)“加法原理”和“减法原理”
①与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。
②与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
判断正误
(1)将加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌全部是S型活细菌( )
(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡( )
(3)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质( )
答案 (1)× (2)× (3)×
解析 (1)此实验中，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌包括R型活细菌和S型活细菌。
(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌。
(3)格里菲思未证明DNA是遗传物质。
任务一：肺炎链球菌转化实验
1．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？
提示 R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。
(2)对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？
提示 加热致死的S型细菌不能使小鼠死亡。
(3)第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌来自哪里？
提示 加热致死的S型细菌含有转化因子，促使R型活细菌转化为S型活细菌，使小鼠死亡。体内分离出的S型细菌由R型活细菌转化而来。
(4)这种转化产生的S型活细菌的后代也是有致病性的S型细菌，这说明什么？
提示 说明转化的性状可以遗传。
2．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)概述该实验的设计思路。
提示 用酶解法分别去除细胞提取物中各种成分后，观察能否将R型细菌转化。
(2)第一组将加热致死的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活细菌。这说明什么？
提示 说明S型细菌的细胞提取物中含有转化因子。
(3)实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
提示 分别除去S型细菌细胞提取物中的蛋白质、RNA和酯类物质，以明确这些物质是不是转化因子。
(4)第一至第四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？
提示 S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。
(5)第五组用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？
提示 DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构稳定，使其丧失转化功能。
(6)据此分析艾弗里的体外转化实验的结论是什么？
提示 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
1．易错归纳
(1)转化实质：肺炎链球菌转化的实质是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，从而使R型细菌转化为S型细菌。
(2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
2．加热的作用原理
(1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。
(2)加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。
1．格里菲思在小鼠身上进行了著名的肺炎链球菌转化实验，下列关于该实验的结论，错误的是 ( )
A．说明肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B．说明R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C．说明R型活细菌是无毒性的
D．说明加热致死的S型细菌是无致病性的
答案 A
解析 格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明加热致死的S型细菌内存在某种促使R型活细菌转化为S型细菌的转化因子，不能证明DNA是遗传物质，A错误。
2．(2023·北京丰台区高一期中)肺炎链球菌的转化实验中，能够使小鼠死亡的是( )
A．S型细菌的蛋白质＋蛋白酶＋R型细菌
B．S型细菌的DNA＋R型细菌
C．S型细菌的RNA＋RNA酶＋R型细菌
D．S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌
答案 B
解析 S型肺炎链球菌有致病性，能够使小鼠死亡。S型细菌的蛋白质(或RNA)不是转化因子，故加入蛋白酶(或RNA酶)以后也不会产生影响，故不能将R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，小鼠不死亡；S型细菌的DNA是转化因子，能使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，小鼠死亡；S型细菌的DNA经DNA酶处理后被水解，不能将R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，小鼠不死亡。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．实验者：赫尔希和蔡斯。
2．实验方法：放射性同位素标记技术。
3．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内。
(3)增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
4．实验过程
(1)用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要短时间保温，然后搅拌、离心。
(2)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
(3)离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
5．实验结果及分析
(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：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细胞外。
(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。
6．实验结论：DNA才是噬菌体的遗传物质。
判断正误
(1)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解( )
(2)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体( )
(3)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点( )
答案 (1)× (2)× (3)√
解析 (1)T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内。
(2)病毒没有细胞结构，不能独立代谢，必须用活细胞培养，不能用人工培养基直接培养噬菌体。
任务二：噬菌体侵染细菌的实验
1．本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用32P和35S进行标记？
提示 P是噬菌体DNA特有的元素，S是噬菌体蛋白质特有的元素，用32P和35S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．能否用14C和3H标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？并说明理由。
提示 (1)不能用14C和3H标记噬菌体；因为DNA和蛋白质都含C和H，因此无法确认被标记的是何种物质。(2)不能用32P和35S同时标记噬菌体；因为若用32P和35S同时标记噬菌体，离心后上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。
3．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？
提示 搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
4．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
提示 (1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
1．T2噬菌体的增殖
(1)合成T2噬菌体DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。
(2)合成T2噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
(3)合成T2噬菌体蛋白质的原料：大肠杆菌提供的氨基酸。场所：大肠杆菌的核糖体。
2．噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“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组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌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，这样会造成沉淀物中放射性偏高。
3．某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了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．理论上，b和c中不应具有放射性
B．实验中b含少量放射性与过程①中培养时间过长或过短有关
C．实验中c含有放射性与过程④中搅拌不充分有关
D．该实验证明了RNA是遗传物质
答案 A
解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是噬菌体的DNA。离心后，理论上b和c中不应具有放射性，A正确；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，所以若b中含有放射性，则说明是搅拌不充分，B错误；实验中c含有放射性与过程③中培养时间过长或过短有关，C错误。
4．用不同标记的噬菌体侵染不同标记的细菌，经短时间的保温培养、充分搅拌和离心处理后，下列预期的实验结果中，错误的是( )
A．用含3H标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
B．用未标记的噬菌体侵染14C标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
C．用含32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，上清液和沉淀物中可能均有放射性
D．用含35S标记的噬菌体侵染32P标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
答案 B
解析 用未标记的噬菌体侵染14C标记的细菌，实验过程中要求短时间保温，子代噬菌体并未裂解释放，所以上清液中不含放射性，B错误。
题后归纳 使用不同元素标记后子代放射性有无的判断
三、生物的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有蛋白质和RNA)、烟草。
(2)实验过程
(3)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：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。
判断正误
(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)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA( )
(4)DNA是酵母菌的主要遗传物质( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×
1．DNA是主要的遗传物质的理解
(1)细胞内既有DNA，又有RNA，其遗传物质是DNA。
(2)病毒只含有一种核酸：DNA或RNA，含有哪种核酸，该核酸就是该病毒的遗传物质。
(3)DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说的，而某种生物的遗传物质是唯一的。
(4)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．遗传物质的探索思路
5．下列关于生物的遗传物质的说法，正确的是( )
A．同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA
B．DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA
C．真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA
D．艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 A
解析 DNA是主要的遗传物质是指绝大多数生物的遗传物质是DNA，B错误；真核生物的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，而DNA病毒的遗传物质是DNA，C错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，D错误。
6．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者引起的病斑不同，如图甲。将TMV的遗传物质和蛋白质分离，并分别感染健康烟叶，结果如图乙。科学家将不同病毒的遗传物质与蛋白质重新组合形成“杂种病毒”，然后感染健康烟叶，如图丙。依据实验，下列推论正确的是( )
A．图甲实验结果说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶
B．图乙实验结果说明TMV的蛋白质外壳能感染烟叶
C．图丙实验结果是烟叶被感染，并且出现b病斑
D．杂种病毒产生的子代具有TMV的蛋白质外壳
答案 C
解析 图甲实验结果不能说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶，A错误；图乙过程中用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，烟叶没有出现病斑，说明TMV的蛋白质外壳不能感染烟叶，B错误；杂种病毒中含有HRV的遗传物质，故其产生的子代为HRV，具有HRV的蛋白质外壳，D错误。
题组一 肺炎链球菌的转化实验
1．(2023·河北唐山高一期末)关于格里菲思的肺炎链球菌转化实验，下列叙述不正确的是( )
A．S型肺炎链球菌的菌落是光滑的，R型肺炎链球菌的菌落是粗糙的
B．加热致死的S型细菌与R型细菌混合注入小鼠体内，小鼠会患败血症死亡
C．该实验证明了S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
D．从病死小鼠中能分离得到S型细菌和R型细菌
答案 C
解析 加热致死的S型细菌与R型细菌混合注入小鼠体内，某种“转化因子”能使少部分R型细菌转化为S型细菌，小鼠患败血症死亡，从病死小鼠中能分离得到S型细菌和R型细菌，B、D正确；该实验证明S型细菌体内存在某种“转化因子”能使R型细菌转化为S型细菌，但没有证明S型细菌的DNA是转化因子，C错误。
2．(2023·浙江温州高一期中)为探究使肺炎链球菌发生转化的物质是什么，某学习小组进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．该实验的假设是使肺炎链球菌发生转化的物质是DNA
B．甲组实验作对照，培养基上会出现两种菌落
C．若乙组培养基上有一种菌落，丙组培养基上有两种菌落，则转化物质是DNA
D．该实验能证明使肺炎链球菌发生转化的物质不是蛋白质、多糖和脂质
答案 B
解析 根据题中的操作图解分析可知，乙组和丙组分别加入了蛋白酶和DNA酶，分别水解提取物中的蛋白质和DNA，并与甲组形成对照实验，由此可推测，该实验的假设是使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质或DNA，A错误；根据题图的操作过程可知，甲组为对照组，根据肺炎链球菌转化实验过程，培养基上应当有R型细菌和部分转化的S型细菌，B正确；乙组加入的为蛋白酶，去除了提取物中的蛋白质，所以若乙组培养基上有一种菌落，丙组培养基上有两种菌落，则说明使肺炎链球菌发生转化的物质是蛋白质，C错误；该实验的自变量为提取物中DNA和蛋白质的有无，并未反映出多糖和脂质的作用效果，因此该实验不能证明使肺炎链球菌发生转化的物质不是多糖和脂质，D错误。
3．下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是( )
A．格里菲思认为已经加热致死的S型细菌中含有转化因子
B．格里菲思的实验表明S型细菌的DNA可以使小鼠死亡
C．艾弗里的实验是格里菲思实验的基础
D．艾弗里的实验运用了“加法原理”
答案 A
解析 格里菲思通过4组实验对照得出已经加热致死的S型细菌中含有转化因子，A正确；格里菲思的实验表明S型细菌的某种转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌，S型细菌可使小鼠死亡，B错误；格里菲思实验是艾弗里实验的基础，C错误；艾弗里的实验运用了“减法原理”，D错误。
题组二 噬菌体侵染细菌的实验
4．如图为“以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌”的实验示意图。下列有关叙述正确的是( )
A．锥形瓶内的培养液中有含32P的物质，以便用32P标记噬菌体
B．离心前搅拌的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离
C．若只有c中含有大量放射性，可直接证明噬菌体的遗传物质是DNA
D．实验中b对应部分有少量放射性，可能原因是搅拌不充分
答案 B
解析 本实验是以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，因此图中亲代噬菌体已用32P标记，会侵入大肠杆菌体内进行增殖，培养大肠杆菌的培养液中不能再含32P的物质，A错误；若只有沉淀物c中含大量放射性，可证明噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌，但若证明噬菌体的遗传物质是DNA，必须还要再设计一组用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验进行相互对照，C错误；若实验中b(上清液)中出现放射性，可能是培养时间过短，部分噬菌体还未吸附、侵入大肠杆菌细胞，或培养时间过长，造成部分大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，D错误。
5．如图是某研究小组模拟赫尔希和蔡斯进行噬菌体侵染细菌的部分实验过程。下列有关叙述错误的是( )
A．第一步使用的是35S标记的T2噬菌体
B．第二步是将被标记的噬菌体与未标记的细菌混合
C．上清液中较高的放射性来自新形成的子代噬菌体
D．沉淀物中含放射性的高低，与搅拌是否充分有关
答案 C
解析 题图中放射性主要分布于上清液中，而沉淀物的放射性很低，放射性来源于亲代噬菌体的蛋白质外壳，说明使用的是35S标记的T2噬菌体，A正确，C错误；第一步是标记噬菌体，噬菌体没有细胞结构，需要用细菌来培养噬菌体，第二步是将被标记的噬菌体与未标记的细菌混合，B正确；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体和细菌分开，若该过程搅拌不充分，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，D正确。
6．(2023·福建泉州高一检测)下列关于“T2噬菌体侵染细菌实验”的叙述，正确的是( )
A．用含32P的培养基培养大肠杆菌后，大肠杆菌中只有核酸含32P
B．要获得32P标记的噬菌体，可用含32P的培养基培养噬菌体
C．大肠杆菌细胞能为噬菌体的繁殖提供遗传物质、原料和能量等
D．若培养的时间太短，则两组实验的沉淀物中都几乎没有放射性
答案 D
解析 大肠杆菌中含有P的化合物有核酸、ATP、磷脂等，因此用含32P的培养基培养大肠杆菌后，大肠杆菌中不只有核酸含32P，A错误；由于噬菌体是病毒，没有细胞结构，必须依赖活细胞才能生存，故不能用培养基培养噬菌体，B错误；噬菌体增殖时，遗传物质来源于亲代噬菌体，能量和原料来源于大肠杆菌，C错误；若培养的时间太短，噬菌体可能没来得及吸附在大肠杆菌上，或DNA还没有来得及进入大肠杆菌，两组实验的沉淀物中都几乎没有放射性，D正确。
题组三 生物的遗传物质
7．下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是( )
A．DNA是绝大多数生物的遗传物质
B．某些生物的遗传物质是RNA
C．在真核生物中，DNA是主要的遗传物质
D．HIV、SARS病毒的遗传物质均为RNA
答案 C
解析 除RNA病毒的遗传物质是RNA外，其他生物的遗传物质都是DNA，A、B正确；真核生物的遗传物质只能是DNA，C错误；HIV、SARS病毒都是RNA病毒，其遗传物质均为RNA，D正确。
8．(2023·贵州安顺高一质检)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。据图推断，下列说法错误的是( )
A．本实验中水和苯酚的作用是使病毒的蛋白质和RNA分离
B．该实验设计思路和肺炎链球菌的转化实验完全相同
C．该实验证明TMV的遗传物质是RNA
D．本实验中接种RNA组和接种蛋白质组互为对照
答案 B
解析 该实验设计思路是将RNA和蛋白质分离，再分别验证其作用；肺炎链球菌的转化实验是设法去除大部分糖类、脂质、蛋白质，制成细胞提取物，分别加入蛋白酶、RNA酶或酯酶、DNA酶对细胞提取物进行处理，再进行转化实验，探究细胞提取物内某种成分的转化活性，B错误。
9．(2023·河北秦皇岛高一期中)将S型肺炎链球菌的DNA与R型肺炎链球菌混合，注射到小鼠体内，两种细菌的含量变化过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．图中开始R型肺炎链球菌数量下降是因为R型细菌正在转化成S型细菌
B．S型肺炎链球菌的出现说明了DNA是“转化因子”
C．由R型细菌转化而来的S型细菌的后代仍是R型细菌
D．图中后期出现的大量S型细菌是由R型细菌直接转化而来的
答案 B
解析 图中开始R型细菌数量下降主要是因为小鼠的免疫系统正在清除R型细菌，A错误；由R型细菌转化而来的S型细菌的后代为S型细菌，C错误；图中后期出现的大量S型细菌，是由R型细菌转化产生的S型细菌进行繁殖后得到的，D错误。
10．在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染细菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体可以在肺炎链球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成蛋白质
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D．烟草花叶病毒与T2噬菌体的核酸类型相同
答案 C
解析 T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎链球菌，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，T2噬菌体病毒颗粒内不能合成蛋白质，B错误；T2噬菌体侵染大肠杆菌时，其DNA进入大肠杆菌，以大肠杆菌的核苷酸为原料，合成子代噬菌体的DNA，而核苷酸中含有P，则培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；烟草花叶病毒为RNA病毒，T2噬菌体为DNA病毒，二者所含核酸类型不同，D错误。
11．用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，侵染一段时间后搅拌、离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中放射性32P约占初始标记噬菌体放射性的30%。在实验时间内，被侵染细菌的存活率接近100%。下列相关叙述错误的是( )
A．离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中
B．沉淀物的放射性主要来自噬菌体的DNA
C．上清液具有放射性的原因是保温时间过长
D．噬菌体遗传特性的传递过程中起作用的是DNA
答案 C
解析 由题干“在实验时间内，被侵染细菌的存活率接近100%”可知，被侵染的大肠杆菌还没有裂解，故离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中，A正确；32P标记的是噬菌体的DNA，故沉淀物的放射性主要来自噬菌体的DNA，B正确；该实验中上清液具有放射性的原因是保温时间过短，有部分标记的噬菌体还未来得及侵染大肠杆菌，C错误。
12．(2023·河北邯郸高一质检)关于艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验，一些科学家认为“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”。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎链球菌中分离出一种抗青霉素的突变型(抗—S，产生分解青霉素的酶)，提取它的DNA，将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(非抗—R)共同培养。结果发现，某些非抗—R型细菌被转化为抗—S型细菌并能稳定遗传，从而否定了一些科学家的错误认识。下列关于哈赤基斯实验的叙述，错误的是( )
A．该实验结果支持艾弗里的结论
B．证明了DNA是主要的遗传物质
C．实验巧妙地选用了抗青霉素这一性状作为观察指标
D．证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化
答案 B
解析 将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(非抗—R)共同培养，非抗—R型细菌被转化为抗—S 型细菌并能稳定遗传，说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，能支持艾弗里的结论，A正确；该实验与艾弗里实验都证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质，但不是证明DNA是主要的遗传物质，B错误；根据题干信息，实验选用了抗青霉素这一性状作为观察指标，从而可以判断非抗—R型细菌是否发生了转化，C正确；青霉素抗性与荚膜形成无关，证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化，D正确。
13．结合遗传物质的相关实验，回答下列问题：
(1)艾弗里及其同事进行肺炎链球菌的转化实验中，实验成功的最关键的设计思路是_______________________________________________________________________________。
(2)上述实验证明了_______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)后来，赫尔希和蔡斯用____________________________________________________技术，
进一步表明________才是噬菌体的遗传物质。实验包括4个步骤：①噬菌体与大肠杆菌混合培养；②35S和32P分别标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。该实验步骤的正确顺序是______________(填序号)。
(4)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质主要分布在__________(填“上清液”或“沉淀物”)中。
(5)在上述实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，________(填“会”或“不会”)导致实验误差，简述理由：________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)运用“减法原理”，每个实验组特异性地去除了一种物质后，观察实验结果的变化 (2)DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 (3)放射性同位素标记 DNA ②①④③ (4)沉淀物 (5)会 没有侵染到大肠杆菌内的噬菌体，离心后分布于上清液中，使上清液出现较强的放射性
14．(2023·广东韶关高一期中)朊病毒是一种不含核酸而仅由蛋白质构成的、可自我复制并具感染性的因子，某科研小组进行如图所示实验，验证了朊病毒的蛋白质是侵染因子，实验中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。请据图回答下列问题：
(1)本实验采用的方法是________________________________________________________。
(2)按照图示1→2→3→4进行实验，从理论上讲，离心后上清液中几乎不能检测到32P，沉淀物中也几乎不能检测到32P，出现上述结果的原因是朊病毒不含____________和____________，蛋白质中________含量极低，故离心后上清液和沉淀物中都几乎不含32P。
(3)如果添加试管5、6，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，连续培养一段时间后，再提取朊病毒并加入试管3，培养适宜时间后搅拌、离心，检测到放射性主要位于____________中，原因是_________________________________________________________________
随朊病毒侵入牛脑组织细胞中，离心后位于该部位；少量位于____________中，原因是少量的____________不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于该部位。
(4)T2噬菌体与朊病毒之间最主要的区别是T2噬菌体侵入细胞是向宿主细胞注入____________(填物质)，利用宿主细胞的____________(填物质)和____________(填物质)进行自身核酸的复制和蛋白质的合成，而朊病毒可能是向宿主细胞注入蛋白质。
答案 (1)放射性同位素标记技术 (2)DNA RNA P (3)沉淀物 35S 上清液 朊病毒
(4)DNA 脱氧核苷酸 氨基酸
解析 (2)由于朊病毒不含DNA和RNA，只含蛋白质，蛋白质中P含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含32P，因此，从理论上讲，离心后试管4上清液中几乎不能检测到32P，沉淀物中也几乎不能检测到32P。(3)从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，连续培养一段时间后，朊病毒的蛋白质中含有35S，再提取朊病毒并加入试管3，培养适宜时间后离心，由于朊病毒的蛋白质是侵染因子，35S随朊病毒侵入牛脑组织细胞中，离心后放射性主要位于牛脑组织细胞中，即沉淀物中；少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于上清液中。
项目
S型细菌
R型细菌
菌落
表面光滑
表面粗糙
菌体
有无致病性
有
无
组别
实验过程及结果
结论
第一组
R型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡
已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子
第二组
S型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠死亡eq \(――→,\s\up7(分离出))S型活细菌
第三组
加热致死的S型细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠不死亡
第四组
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(R型活细菌,与加热致死,的S型细菌))eq \(――→,\s\up7(混合后),\s\d5(注射))小鼠死亡eq \(――→,\s\up7(分离出))S型活细菌
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