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2024届高考生物一轮复习教案第六单元遗传的分子基础第1课时DNA是主要的遗传物质（苏教版）
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这是一份2024届高考生物一轮复习教案第六单元遗传的分子基础第1课时DNA是主要的遗传物质（苏教版），共20页。教案主要包含了易错辨析，填空默写，非选择题等内容，欢迎下载使用。
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析
1．肺炎链球菌的类型
2．格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
延伸思考
(1)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？
提示 加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(2)资料：R型细菌生长到一定阶段时，就会分泌感受态因子，这种因子会诱导感受态特异蛋白质(如自溶素)的表达，它的表达使R型细菌具有与DNA结合的活性。加热致死的S型细菌遗留下来的DNA片段会与感受态的R型活细菌结合，从而进入细胞，并通过同源重组置换的方式整合到R型细菌的基因组中，使R型细菌转化为S型细菌。
请结合资料，思考：R型细菌转化为S型细菌的实质是什么？
提示 转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，即基因重组。
(3)(源于必修2 P41图2－1－3)格里菲斯在向小鼠体内注射加热后的S型死细菌和R型活细菌混合液的实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
①ab段R型细菌数量减少的原因是小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。
②bc段R型细菌数量增多的原因是b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。
③后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。
(4)上述实验中格里菲斯是通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌，除此之外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？
提示 菌落形态。
3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验材料：S型和R型细菌、培养基。
(2)实验目的：探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或RNA。
(3)实验过程及结果
艾弗里的实验表明，RNA和蛋白质降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力没有发生变化，而DNA降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力发生了变化。这些说明在构成S型活细菌的DNA、RNA和蛋白质中，只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌。
考向 肺炎链球菌转化实验的分析
1．在格里菲斯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型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌
答案 D
解析 将S型细菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型细菌混合，不能得到S型细菌，D错误。
2. (2023·江苏苏州高三调研)为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，某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．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．该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA
答案 C
解析 甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型细菌转化成了S型细菌，因此甲组培养皿中不仅有S型菌落，也有R型菌落，A错误；乙组培养皿中加入了蛋白酶，故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰，推测转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中加入了DNA酶，DNA被水解后R型细菌便不发生转化，故可推测转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA，D错误。
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析
1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)噬菌体的增殖
2.实验过程
延伸思考 (1)本实验采用的对照方法是什么？
提示 对比实验(相互对照)。
(2)让已标记的噬菌体侵染大肠杆菌要经过短时间的保温，保温的时间有什么要求？
提示 全部噬菌体侵染细菌且未释放。
(3)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，沉淀物有较高放射性的原因是什么？
提示 可能由于搅拌不充分，有含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。
(4)实验过程中，两次涉及大肠杆菌，这两次涉及的大肠杆菌有什么区别？
提示 第一次是有标记的大肠杆菌，第二次是未被标记的大肠杆菌。
(5)能否用3H、14C标记噬菌体？
提示 不能，因为C、H是DNA和蛋白质的共有元素，无法确认被标记的是何种物质。
(6)能否同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌？
提示 不能，因为放射性检测时，只能检测到放射性的存在部位，不能区分是何种元素发生的放射性。
(7)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，你能否具体指出关键之处？
提示 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和蛋白质的作用。
热图分析 某科研小组搅拌、离心后的实验数据如图所示，则：
①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解。
②细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。
③上清液中的35S先增大后保持在80%左右，原因是大约有20%的噬菌体没有与细菌分离。
(1)源于必修2 P39“积极思维”：选用细菌(或病毒)作为探索遗传物质的实验材料的优点有①②(填序号)。
①个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化 ②繁殖快
(2)源于必修2 P44“积极思维”：实验中搅拌和离心的作用是什么？
提示 搅拌是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体和大肠杆菌分离，离心是让大肠杆菌进入沉淀物中，噬菌体进入上清液中。
考向一 噬菌体侵染细菌实验过程及延伸
3．为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是( )
A.通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离
B．进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3 min
C．搅拌5 min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体
D．32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P
答案 B
解析 噬菌体的蛋白质外壳不进入大肠杆菌，由表可知，标记噬菌体蛋白质外壳后，上清液的放射性稳定在80%，而不是100%，说明搅拌并不能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A错误；搅拌5 min时，被侵染细菌成活率依然是100%，说明大肠杆菌没有裂解释放噬菌体，C错误；DNA复制方式是半保留复制，32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体只有少部分含有32P，D错误。
4．(2023·南京名校高三学情调研)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，其中一组实验如图所示(用32P标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌培养物)，下列有关叙述正确的是( )
A．若不经过步骤②操作，对该组实验结果无显著影响
B．若继续分离出子代噬菌体，其中大部分会含有32P放射性
C．若沉淀物中含有较强放射性、上清液中几乎不含放射性，即证明遗传物质是DNA
D．若①中培养液里含有32P，则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性
答案 A
解析 用32P标记的噬菌体做侵染实验，放射性主要在沉淀中，搅拌是否充分对该组实验结果(沉淀中的放射性)无显著影响，A正确；合成子代噬菌体原料来自大肠杆菌，子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性，B错误；用被32P、35S标记的两组噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，证明DNA是遗传物质，C错误；子代噬菌体合成DNA、RNA的原料来自大肠杆菌，大肠杆菌不含有放射性，因此子代噬菌体的DNA、RNA分子中不会均有放射性，D错误。
考向二 肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的综合分析
5．在探索遗传物质的道路上，格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等人做出了巨大贡献。下列相关叙述错误的是( )
A．格里菲斯通过观察小鼠存活情况判断S型细菌的DNA是否导致R型细菌的遗传物质发生改变
B．艾弗里体外转化实验中通过观察菌落的特征判断R型细菌是否向S型细菌转化
C．赫尔希和蔡斯通过检测离心后试管中上清液和沉淀物放射性差异推测侵入细菌的物质
D．格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等人通过一系列的实验最终证明了DNA是遗传物质
答案 A
解析 格里菲斯通过观察小鼠存活情况判断加热杀死的S型菌中存在转化因子，能将R型细菌转化成S型细菌，A错误。
6．图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述错误的是( )
A．图甲中，ab对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌的抗体
B．图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的
C．图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体完全没有放射性
D．图乙中，若用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中大部分具有放射性
答案 D
解析 由于DNA分子的半保留复制，所以用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性，D错误。
考点三 烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：感染烟草的物质是RNA，而不是蛋白质。
2．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染
(1)实验过程及结果
(2)结果分析与结论：重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
3．DNA是主要的遗传物质
DNA是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。
4．不同生物遗传物质总结
考向 探索遗传物质的思路和方法
7．已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成，如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。请据图分析下列说法错误的是( )
A．本实验运用了对照原则，无空白对照组
B．实验过程中重组病毒的后代是HRV
C．该实验只能说明HRV的遗传物质是RNA
D．若运用同位素标记法，不能选择15N标记
答案 A
8．(2017·全国Ⅰ，29)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA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：(1)实验思路，(2)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)实验思路：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毒并检测其放射性。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病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论：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。
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。
方法规律 “遗传物质”探索的3种方法
1．(2020·浙江7月选考，12)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是( )
A．活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B．活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D．离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
答案 D
解析 肺炎链球菌活体转化实验中，由R型菌转化成的S型菌能稳定遗传，A项错误；活体转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化成有荚膜的S型菌，B项错误；离体转化实验中，蛋白质不能使R型菌转化成S型菌，C项错误；离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物中的DNA被水解，因此其不能使R型菌转化成S型菌，D项正确。
2．(2020·浙江1月选考，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 甲组标记的为噬菌体的DNA，由于噬菌体侵染大肠杆菌并非高度同步，因此混合培养适宜时间后搅拌、离心，甲组的悬浮液可含极少量32P，但不产生含32P的子代噬菌体，A正确；DNA复制为半保留复制，由于大肠杆菌不能提供32P，因此经若干代复制后，大多数子代噬菌体的DNA不含32P，B正确；乙组标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而在侵染过程中蛋白质外壳不能进入宿主细胞，且宿主细胞不提供35S，因此子代噬菌体均不含35S，C错误，D正确。
3．(2022·浙江1月选考，20)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解
B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果
C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
答案 D
解析 步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同且适宜，否则会影响实验结果，B错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D正确。
4．(2019·江苏，3)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
答案 C
解析 蛋白质和DNA都含有N元素，所以不能用15N代替32P标记DNA，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体体内控制噬菌体外壳蛋白合成的相关基因编码的，B错误；噬菌体侵染大肠杆菌后，以自身DNA为模板，以大肠杆菌中的4种脱氧核苷酸为原料，合成子代DNA，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
一、易错辨析
1．从格里菲斯向小鼠体内注射加热杀死的S型细菌和R型活细菌的混合液的实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌( × )
2．S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化( × )
3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质( × )
4．为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，同时用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳( × )
5．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( × )
6．赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①②( √ )
7．用1个含32P标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含32P( √ )
8．T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解( × )
9．噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成( √ )
10．细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA( × )
11．细菌的遗传物质主要是DNA( × )
二、填空默写
1．格里菲斯实验中加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是基因重组；实验结论是：在加热致死的S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。
2．(必修2 P43)艾弗里肺炎链球菌转化实验的结论是DNA使R型细菌转化为S型细菌。
3．(必修2 P44)赫尔希和蔡斯利用了放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。
4．实验误差分析：(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是：保温时间过短或过长。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是：搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
5．(必修2 P44)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
6．(必修2 P45)由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质；原核生物(如细菌)的遗传物质是DNA，真核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。
课时精练
一、单项选择题
1．下图为肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，有关叙述错误的是( )
A．加热杀死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B．转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因突变产生
C．S型细菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D．若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌
答案 B
2．艾弗里完成肺炎链球菌的转化实验后，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型肺炎链球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种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型细菌＋抗青霉素的S型细菌DNA→预期出现抗青霉素的S型细菌
B．R型细菌＋抗青霉素的S型细菌DNA→预期出现S型细菌
C．R型细菌＋S型细菌DNA→预期出现S型细菌
D．R型细菌＋S型细菌DNA→预期出现抗青霉素的R型细菌
答案 A
3．(2023·江苏南京中华中学高三检测)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，进行了以下四组实验。一段时间后，经过搅拌、离心，检测到子代噬菌体全部都有放射性的实验有( )
①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌
②用3H标记的噬菌体侵染未标记的细菌
③用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌
④用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案 C
解析 用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，由于子代蛋白质的原料来自细菌，故子代噬菌体均有放射性，①正确；由于噬菌体的蛋白质外壳和DNA均含有H元素，故用3H标记的噬菌体中DNA和蛋白质均含有标记，用其侵染未标记的细菌，由于DNA分子是半保留复制，且蛋白质不进入细菌，故子代噬菌体只有少数被标记，②错误；用32P标记的噬菌体只标记噬菌体的DNA，侵染未标记的细菌，由于DNA的半保留复制，子代只有少数噬菌体被标记，③错误；用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，由于子代噬菌体的原料来自细菌，故子代中均有标记，④正确。
4．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验是人类探索遗传物质史中的经典实验，这两个实验都涉及( )
A．同位素标记技术
B．微生物培养技术
C．DNA分离提纯技术
D．差速离心分离技术
答案 B
5．(2023·江苏扬州高三质检)赫尔希和蔡斯完成的噬菌体侵染细菌的实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( )
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
答案 B
解析 噬菌体侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞，但这并不是实验成功的原因，A错误；噬菌体侵染细菌的过程中实现了DNA和蛋白质的完全分离，这样可以单独地研究二者的功能，B正确；DNA和蛋白质外壳都含有N元素，因此不能用15N标记DNA，C错误；蛋白质外壳不含P元素，不能用32P标记蛋白质外壳，D错误。
6．(2023·江苏南通高三期中)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进行了相关实验，为生物遗传物质探索提供了有力的证据。图示为实验的部分过程，下列相关叙述正确的是( )
A．培养获得含32P的细菌是标记噬菌体DNA的前提
B．过程①时间越长，噬菌体侵染细菌越充分，结果更可靠
C．过程②的目的是使噬菌体的蛋白质与DNA彼此分离
D．过程③沉淀物中放射性高，证明DNA是遗传物质
答案 A
解析 因为T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，故培养获得含32P的细菌是标记噬菌体DNA的前提，A正确；过程①保温时间过长，大肠杆菌会裂解，使其释放子代噬菌体所在的上清液中带有放射性，结果不可靠，B错误；过程②搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与其分离，C错误；过程③沉淀物中放射性高，说明噬菌体的DNA进入了细菌，但不能据此证明DNA是遗传物质，D错误。
7．(2023·江苏泰州高三调研)DNA是主要的遗传物质，下列相关叙述正确的是( )
A．格里菲斯通过体外转化实验证明了DNA是遗传物质
B．沃森和克里克通过模型构建证明了DNA具有双螺旋结构
C．米西尔森和斯塔尔运用同位素标记技术证明了DNA的半保留复制
D．赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 格里菲斯通过体内转化实验提出了转化因子的概念，但没有提出DNA是遗传物质，A错误；模型构建不能证明DNA是双螺旋结构，沃森和克里克发现了DNA的双螺旋结构并构建了模型，模型是将他们的发现更好地呈现出来，B错误；赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，D错误。
8．1943年3月，艾弗里在洛克菲勒理事会上首次介绍了肺炎链球菌转化实验过程，主要步骤如下。下列相关叙述正确的是( )
①用去氧胆酸盐溶液处理S型菌，再加乙醇得到乳白色沉淀
②用盐溶液溶解沉淀，再用氯仿抽提去除蛋白质，最后加乙醇得到沉淀
③用盐溶液溶解沉淀，加多糖水解酶处理4～6 h后，再用氯仿抽提并用乙醇沉淀
④用盐溶液溶解沉淀制得细胞提取物，加入R型活菌混合培养，观察到转化成功
A．步骤①中去氧胆酸盐处理的目的是破碎S型菌细胞，释放胞内物质
B．步骤②运用的原理是蛋白质不溶于氯仿，DNA不溶于乙醇
C．艾弗里介绍的是肺炎链球菌的体外转化实验，该实验使用的是液体培养基
D．若将S型菌的DNA直接注射到正常小鼠体内，小鼠会患败血症死亡
答案 A
二、多项选择题
9．对烟草花叶病发病机理的研究导致了病毒这一种新的生物类型的发现。细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。下面是科学家所做的一系列相关实验。
实验一：将患病叶片研磨液注入到正常烟草叶脉中，正常烟草患病。
实验二：将患病叶片研磨液高温处理后，则不能使正常烟草患病。
实验三：将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到滤液，能使正常烟草患病(这种滤液被称为感染性滤液)。
实验四：在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病。
实验五：将正常叶片研磨液经过细菌滤器得到无感染性滤液；在感染性滤液中加入与实验四所加蒸馏水同体积的无感染性滤液，能使正常烟草患病，且患病程度与实验四相同。
下列分析不正确的是( )
A．实验一、二的结果说明烟草花叶病可能由非生物因素引起
B．根据实验三的结果不能排除由细菌本身引起烟草花叶病的可能性
C．实验四的结果说明烟草花叶病很可能由细菌产生的毒素分子所引起
D．实验五的结果说明烟草花叶病的病原体在无细胞的滤液中不能增殖
答案 ABC
解析 若为非生物因素引起的，则高温处理患病叶片研磨液后，应该仍能使正常烟草患病，A错误；细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。所以将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细菌，故实验三正常烟草患病不可能由细菌直接引起，B错误；将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细胞和细菌，但仍能使烟草患病，若为细菌产生的毒素引起烟草患病，则加入大量蒸馏水稀释感染性滤液后可能不会引起烟草患病，但在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病，所以可能是比细菌小的病毒引起的烟草患病，C错误。
10. (2023·江苏南通高三检测)艾弗里肺炎链球菌体外转化实验的主要过程如下图。下列相关叙述不正确的是( )
A．步骤①破碎细胞的目的是释放核内遗传物质
B．步骤②去除蛋白质的原理是氯仿催化蛋白质水解
C．步骤③用多糖水解酶去除多糖利用了酶的专一性
D．步骤④转化成功后培养基上仅出现S型细菌菌落
答案 ABD
解析 肺炎链球菌为原核生物，没有细胞核，A错误；步骤②中氯仿的作用是使蛋白质变性，而不是催化蛋白质水解，B错误；酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，用多糖水解酶去除多糖，利用了酶的专一性，C正确；处理后得到的沉淀物为DNA，与R型细菌混合后只有少量转化为S型细菌，因此步骤④转化成功后培养基上既出现S型细菌菌落又出现R型细菌菌落，D错误。
11．下图是用32P标记噬菌体并侵染细菌的过程，有关叙述不正确的是( )
①用32P标记噬菌体―→②被标记的噬菌体侵染细菌―→③搅拌、离心―→④检测上清液和沉淀物中的放射性
A．过程①32P标记的是噬菌体外壳的磷脂分子和内部的DNA分子
B．过程②应短时保温，有利于吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
C．过程③搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
D．过程④沉淀物的放射性很高，说明噬菌体的DNA是遗传物质
答案 ABD
解析 噬菌体属于病毒，没有细胞结构，噬菌体外壳由蛋白质组成，不含磷脂分子，A错误；过程②应适时保温，保证噬菌体将DNA全部注入细菌内部，又避免时间长了导致细菌裂解释放出子代噬菌体，B错误；缺少35S标记的噬菌体作对照，不能说明噬菌体的DNA是遗传物质，D错误。
12．下列四幅图表示了在“肺炎链球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”(搅拌强度、时长等都合理)中相关含量的变化，下列相关叙述正确的是( )
A．图甲表示在“32P标记的噬菌体侵染细菌实验”中，上清液放射性含量的变化
B．图乙表示在“35S标记的噬菌体侵染细菌实验”中，上清液放射性含量的变化
C．图丙表示“艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验”中R型细菌＋S型细菌DNA组的R型与S型细菌的数量变化
D．图丁表示“艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验”中R型细菌＋S型细菌蛋白质和蛋白酶组的R型与S型细菌的数量变化
答案 ABC
三、非选择题
13．在肺炎链球菌的转化实验中，S型细菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型。R型细菌由SⅠ突变产生。S型细菌有荚膜，菌落光滑，对青霉素敏感。R型细菌无荚膜，菌落粗糙，对青霉素敏感。
(1)甲、乙、丙、丁四个培养基中既无S型菌落又无R型菌落出现的是______________________。
(2)甲培养基中用加热杀死SⅠ型细菌和R型细菌混合培养，菌落中出现S型菌落，有人认为S型细菌的出现是由于R型菌发生了基因突变。但该培养基中出现的S型细菌全为______________型，否定了这种说法。因此，可以确定甲培养基中出现S型菌的变异类型为________________________________________________________________________。
(3)细菌转化的供体DNA片段中，往往可以携带多个基因，转化的多个基因可能位于同一DNA片段中，也可能位于不同的DNA片段上。转化的频率与DNA的浓度有关，DNA的浓度越高转化频率越高。为了区别同时转化进受体细胞的A、B两基因是位于同一DNA片段上还是位于不同的DNA片段上，可靠的证据是观察DNA浓度降低时的转化频率的改变。预期结果及结论如下：
当DNA浓度下降时，A、B两基因同时转化频率下降的程度______________A基因或B基因转化频率下降的程度，则A、B两基因位于同一DNA片段上。A、B两基因同时转化频率下降的程度______________A基因或B基因转化频率下降的程度，则A、B两基因位于不同DNA片段上。
答案 (1)丙、丁 (2)SⅠ 基因重组 (3)等于 大于
解析 (1)甲中既有S型菌落又有R型菌落，乙中只有R型菌落，丙、丁中由于含有青霉素，所以既无S型菌落又无R型菌落出现。(2)由于基因突变具有不定向性。若培养基中出现的S型菌全为SⅠ型菌，则转化的变异类型为基因重组。
14．如图为T2噬菌体侵染细菌实验的部分步骤和结果，请据图回答下列问题：
(1)T2噬菌体的化学成分是______________，用放射性32P标记的是T2噬菌体的________________________________________________________________________。
(2)要获得32P标记的T2噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养，而不能用含32P的培养基直接培养，原因是________________________________________________________。
(3)实验过程中搅拌的目的是______________________________________________，离心后放射性较高的是____________(填“上清液”或“沉淀物”)。
(4)接种噬菌体后培养时间过长，发现上清液中放射性增强，最可能的原因是________________________________________________________________________。
(5)赫尔希和蔡斯还设计了一组实验，请简述对照实验设计：______________________。
预期的实验结果是_____________________________________________。
答案 (1)蛋白质和DNA DNA (2)噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须寄生在活细胞中(其他答案合理亦可) (3)使细菌表面的T2噬菌体外壳与细菌分离 沉淀物 (4)培养时间过长，增殖形成的子代噬菌体从细菌体内释放出来 (5)用35S标记的T2噬菌体重复上述实验 上清液放射性很高，沉淀物放射性很低
解析 (1)T2噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成，其中有磷元素的是DNA。(3)实验过程中，通过搅拌可以使细菌表面的T2噬菌体外壳与细菌分离。由于32P存在于噬菌体DNA中，噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌体内，所以沉淀物中放射性很高。(5)赫尔希和蔡斯还设计用35S标记的T2噬菌体重复上述实验，由于S元素标记的蛋白质没有进入细菌，所以上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。实验过程
结果分析
结论
①R型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠存活
R型细菌无致病性
加热杀死的S型细菌体内可能含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，而且这种转化是可以遗传的
②S型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠死亡
S型细菌有致病性
③加热杀死的S型细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠存活
加热杀死的S型细菌已失活，致病性消失
④R型活细菌、加热杀死的S型细菌eq \(――→,\s\up7(混合后),\s\d5(注射))小鼠死亡eq \(――→,\s\up7(分离))S型活细菌
不是荚膜而是S型活细菌导致了小鼠死亡，部分R型活细菌转化为S型活细菌，而且转化后的S型活细菌的后代也是有致病性的
增殖需要的条件
内容
模板
噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA原料
大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质
原料
大肠杆菌的氨基酸
场所
大肠杆菌的核糖体
搅拌时间(min)
1
2
3
4
5
上清液35S百分比(%)
50
70
75
80
80
上清液32P百分比(%)
21
25
28
30
30
被侵染细菌成活率(%)
100
100
100
100
100
生物类型
病毒
原核生物
真核生物
体内核酸种类
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
体内碱基种类
4种
5种
5种
体内核苷酸种类
4种
8种
8种
遗传物质
DNA或RNA
DNA
DNA
实例
噬菌体、烟草花叶病毒
蓝细菌、乳酸菌
植物、动物
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析
1．肺炎链球菌的类型
2．格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
延伸思考
(1)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？
提示 加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(2)资料：R型细菌生长到一定阶段时，就会分泌感受态因子，这种因子会诱导感受态特异蛋白质(如自溶素)的表达，它的表达使R型细菌具有与DNA结合的活性。加热致死的S型细菌遗留下来的DNA片段会与感受态的R型活细菌结合，从而进入细胞，并通过同源重组置换的方式整合到R型细菌的基因组中，使R型细菌转化为S型细菌。
请结合资料，思考：R型细菌转化为S型细菌的实质是什么？
提示 转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，即基因重组。
(3)(源于必修2 P41图2－1－3)格里菲斯在向小鼠体内注射加热后的S型死细菌和R型活细菌混合液的实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
①ab段R型细菌数量减少的原因是小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。
②bc段R型细菌数量增多的原因是b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。
③后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。
(4)上述实验中格里菲斯是通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌，除此之外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？
提示 菌落形态。
3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验材料：S型和R型细菌、培养基。
(2)实验目的：探究S型细菌中的“转化因子”是DNA还是蛋白质或RNA。
(3)实验过程及结果
艾弗里的实验表明，RNA和蛋白质降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力没有发生变化，而DNA降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力发生了变化。这些说明在构成S型活细菌的DNA、RNA和蛋白质中，只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌。
考向 肺炎链球菌转化实验的分析
1．在格里菲斯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型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌
答案 D
解析 将S型细菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型细菌混合，不能得到S型细菌，D错误。
2. (2023·江苏苏州高三调研)为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，某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．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．该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA
答案 C
解析 甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型细菌转化成了S型细菌，因此甲组培养皿中不仅有S型菌落，也有R型菌落，A错误；乙组培养皿中加入了蛋白酶，故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰，推测转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中加入了DNA酶，DNA被水解后R型细菌便不发生转化，故可推测转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA，D错误。
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析
1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)噬菌体的增殖
2.实验过程
延伸思考 (1)本实验采用的对照方法是什么？
提示 对比实验(相互对照)。
(2)让已标记的噬菌体侵染大肠杆菌要经过短时间的保温，保温的时间有什么要求？
提示 全部噬菌体侵染细菌且未释放。
(3)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，沉淀物有较高放射性的原因是什么？
提示 可能由于搅拌不充分，有含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。
(4)实验过程中，两次涉及大肠杆菌，这两次涉及的大肠杆菌有什么区别？
提示 第一次是有标记的大肠杆菌，第二次是未被标记的大肠杆菌。
(5)能否用3H、14C标记噬菌体？
提示 不能，因为C、H是DNA和蛋白质的共有元素，无法确认被标记的是何种物质。
(6)能否同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌？
提示 不能，因为放射性检测时，只能检测到放射性的存在部位，不能区分是何种元素发生的放射性。
(7)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，你能否具体指出关键之处？
提示 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和蛋白质的作用。
热图分析 某科研小组搅拌、离心后的实验数据如图所示，则：
①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解。
②细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。
③上清液中的35S先增大后保持在80%左右，原因是大约有20%的噬菌体没有与细菌分离。
(1)源于必修2 P39“积极思维”：选用细菌(或病毒)作为探索遗传物质的实验材料的优点有①②(填序号)。
①个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化 ②繁殖快
(2)源于必修2 P44“积极思维”：实验中搅拌和离心的作用是什么？
提示 搅拌是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体和大肠杆菌分离，离心是让大肠杆菌进入沉淀物中，噬菌体进入上清液中。
考向一 噬菌体侵染细菌实验过程及延伸
3．为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是( )
A.通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离
B．进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3 min
C．搅拌5 min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体
D．32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P
答案 B
解析 噬菌体的蛋白质外壳不进入大肠杆菌，由表可知，标记噬菌体蛋白质外壳后，上清液的放射性稳定在80%，而不是100%，说明搅拌并不能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A错误；搅拌5 min时，被侵染细菌成活率依然是100%，说明大肠杆菌没有裂解释放噬菌体，C错误；DNA复制方式是半保留复制，32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体只有少部分含有32P，D错误。
4．(2023·南京名校高三学情调研)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，其中一组实验如图所示(用32P标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌培养物)，下列有关叙述正确的是( )
A．若不经过步骤②操作，对该组实验结果无显著影响
B．若继续分离出子代噬菌体，其中大部分会含有32P放射性
C．若沉淀物中含有较强放射性、上清液中几乎不含放射性，即证明遗传物质是DNA
D．若①中培养液里含有32P，则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性
答案 A
解析 用32P标记的噬菌体做侵染实验，放射性主要在沉淀中，搅拌是否充分对该组实验结果(沉淀中的放射性)无显著影响，A正确；合成子代噬菌体原料来自大肠杆菌，子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性，B错误；用被32P、35S标记的两组噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，证明DNA是遗传物质，C错误；子代噬菌体合成DNA、RNA的原料来自大肠杆菌，大肠杆菌不含有放射性，因此子代噬菌体的DNA、RNA分子中不会均有放射性，D错误。
考向二 肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的综合分析
5．在探索遗传物质的道路上，格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等人做出了巨大贡献。下列相关叙述错误的是( )
A．格里菲斯通过观察小鼠存活情况判断S型细菌的DNA是否导致R型细菌的遗传物质发生改变
B．艾弗里体外转化实验中通过观察菌落的特征判断R型细菌是否向S型细菌转化
C．赫尔希和蔡斯通过检测离心后试管中上清液和沉淀物放射性差异推测侵入细菌的物质
D．格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等人通过一系列的实验最终证明了DNA是遗传物质
答案 A
解析 格里菲斯通过观察小鼠存活情况判断加热杀死的S型菌中存在转化因子，能将R型细菌转化成S型细菌，A错误。
6．图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述错误的是( )
A．图甲中，ab对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌的抗体
B．图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的
C．图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体完全没有放射性
D．图乙中，若用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中大部分具有放射性
答案 D
解析 由于DNA分子的半保留复制，所以用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性，D错误。
考点三 烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：感染烟草的物质是RNA，而不是蛋白质。
2．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染
(1)实验过程及结果
(2)结果分析与结论：重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
3．DNA是主要的遗传物质
DNA是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。
4．不同生物遗传物质总结
考向 探索遗传物质的思路和方法
7．已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成，如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。请据图分析下列说法错误的是( )
A．本实验运用了对照原则，无空白对照组
B．实验过程中重组病毒的后代是HRV
C．该实验只能说明HRV的遗传物质是RNA
D．若运用同位素标记法，不能选择15N标记
答案 A
8．(2017·全国Ⅰ，29)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA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：(1)实验思路，(2)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)实验思路：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毒并检测其放射性。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病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论：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。
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。
方法规律 “遗传物质”探索的3种方法
1．(2020·浙江7月选考，12)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是( )
A．活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B．活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D．离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
答案 D
解析 肺炎链球菌活体转化实验中，由R型菌转化成的S型菌能稳定遗传，A项错误；活体转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化成有荚膜的S型菌，B项错误；离体转化实验中，蛋白质不能使R型菌转化成S型菌，C项错误；离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物中的DNA被水解，因此其不能使R型菌转化成S型菌，D项正确。
2．(2020·浙江1月选考，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 甲组标记的为噬菌体的DNA，由于噬菌体侵染大肠杆菌并非高度同步，因此混合培养适宜时间后搅拌、离心，甲组的悬浮液可含极少量32P，但不产生含32P的子代噬菌体，A正确；DNA复制为半保留复制，由于大肠杆菌不能提供32P，因此经若干代复制后，大多数子代噬菌体的DNA不含32P，B正确；乙组标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而在侵染过程中蛋白质外壳不能进入宿主细胞，且宿主细胞不提供35S，因此子代噬菌体均不含35S，C错误，D正确。
3．(2022·浙江1月选考，20)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解
B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果
C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
答案 D
解析 步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同且适宜，否则会影响实验结果，B错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D正确。
4．(2019·江苏，3)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
答案 C
解析 蛋白质和DNA都含有N元素，所以不能用15N代替32P标记DNA，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体体内控制噬菌体外壳蛋白合成的相关基因编码的，B错误；噬菌体侵染大肠杆菌后，以自身DNA为模板，以大肠杆菌中的4种脱氧核苷酸为原料，合成子代DNA，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
一、易错辨析
1．从格里菲斯向小鼠体内注射加热杀死的S型细菌和R型活细菌的混合液的实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌( × )
2．S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化( × )
3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质( × )
4．为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，同时用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳( × )
5．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( × )
6．赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①②( √ )
7．用1个含32P标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含32P( √ )
8．T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解( × )
9．噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成( √ )
10．细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA( × )
11．细菌的遗传物质主要是DNA( × )
二、填空默写
1．格里菲斯实验中加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是基因重组；实验结论是：在加热致死的S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。
2．(必修2 P43)艾弗里肺炎链球菌转化实验的结论是DNA使R型细菌转化为S型细菌。
3．(必修2 P44)赫尔希和蔡斯利用了放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。
4．实验误差分析：(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是：保温时间过短或过长。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是：搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
5．(必修2 P44)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
6．(必修2 P45)由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质；原核生物(如细菌)的遗传物质是DNA，真核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。
课时精练
一、单项选择题
1．下图为肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，有关叙述错误的是( )
A．加热杀死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B．转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因突变产生
C．S型细菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D．若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌
答案 B
2．艾弗里完成肺炎链球菌的转化实验后，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型肺炎链球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种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型细菌＋抗青霉素的S型细菌DNA→预期出现抗青霉素的S型细菌
B．R型细菌＋抗青霉素的S型细菌DNA→预期出现S型细菌
C．R型细菌＋S型细菌DNA→预期出现S型细菌
D．R型细菌＋S型细菌DNA→预期出现抗青霉素的R型细菌
答案 A
3．(2023·江苏南京中华中学高三检测)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，进行了以下四组实验。一段时间后，经过搅拌、离心，检测到子代噬菌体全部都有放射性的实验有( )
①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌
②用3H标记的噬菌体侵染未标记的细菌
③用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌
④用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案 C
解析 用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，由于子代蛋白质的原料来自细菌，故子代噬菌体均有放射性，①正确；由于噬菌体的蛋白质外壳和DNA均含有H元素，故用3H标记的噬菌体中DNA和蛋白质均含有标记，用其侵染未标记的细菌，由于DNA分子是半保留复制，且蛋白质不进入细菌，故子代噬菌体只有少数被标记，②错误；用32P标记的噬菌体只标记噬菌体的DNA，侵染未标记的细菌，由于DNA的半保留复制，子代只有少数噬菌体被标记，③错误；用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，由于子代噬菌体的原料来自细菌，故子代中均有标记，④正确。
4．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验是人类探索遗传物质史中的经典实验，这两个实验都涉及( )
A．同位素标记技术
B．微生物培养技术
C．DNA分离提纯技术
D．差速离心分离技术
答案 B
5．(2023·江苏扬州高三质检)赫尔希和蔡斯完成的噬菌体侵染细菌的实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( )
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
答案 B
解析 噬菌体侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞，但这并不是实验成功的原因，A错误；噬菌体侵染细菌的过程中实现了DNA和蛋白质的完全分离，这样可以单独地研究二者的功能，B正确；DNA和蛋白质外壳都含有N元素，因此不能用15N标记DNA，C错误；蛋白质外壳不含P元素，不能用32P标记蛋白质外壳，D错误。
6．(2023·江苏南通高三期中)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进行了相关实验，为生物遗传物质探索提供了有力的证据。图示为实验的部分过程，下列相关叙述正确的是( )
A．培养获得含32P的细菌是标记噬菌体DNA的前提
B．过程①时间越长，噬菌体侵染细菌越充分，结果更可靠
C．过程②的目的是使噬菌体的蛋白质与DNA彼此分离
D．过程③沉淀物中放射性高，证明DNA是遗传物质
答案 A
解析 因为T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，故培养获得含32P的细菌是标记噬菌体DNA的前提，A正确；过程①保温时间过长，大肠杆菌会裂解，使其释放子代噬菌体所在的上清液中带有放射性，结果不可靠，B错误；过程②搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与其分离，C错误；过程③沉淀物中放射性高，说明噬菌体的DNA进入了细菌，但不能据此证明DNA是遗传物质，D错误。
7．(2023·江苏泰州高三调研)DNA是主要的遗传物质，下列相关叙述正确的是( )
A．格里菲斯通过体外转化实验证明了DNA是遗传物质
B．沃森和克里克通过模型构建证明了DNA具有双螺旋结构
C．米西尔森和斯塔尔运用同位素标记技术证明了DNA的半保留复制
D．赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 格里菲斯通过体内转化实验提出了转化因子的概念，但没有提出DNA是遗传物质，A错误；模型构建不能证明DNA是双螺旋结构，沃森和克里克发现了DNA的双螺旋结构并构建了模型，模型是将他们的发现更好地呈现出来，B错误；赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，D错误。
8．1943年3月，艾弗里在洛克菲勒理事会上首次介绍了肺炎链球菌转化实验过程，主要步骤如下。下列相关叙述正确的是( )
①用去氧胆酸盐溶液处理S型菌，再加乙醇得到乳白色沉淀
②用盐溶液溶解沉淀，再用氯仿抽提去除蛋白质，最后加乙醇得到沉淀
③用盐溶液溶解沉淀，加多糖水解酶处理4～6 h后，再用氯仿抽提并用乙醇沉淀
④用盐溶液溶解沉淀制得细胞提取物，加入R型活菌混合培养，观察到转化成功
A．步骤①中去氧胆酸盐处理的目的是破碎S型菌细胞，释放胞内物质
B．步骤②运用的原理是蛋白质不溶于氯仿，DNA不溶于乙醇
C．艾弗里介绍的是肺炎链球菌的体外转化实验，该实验使用的是液体培养基
D．若将S型菌的DNA直接注射到正常小鼠体内，小鼠会患败血症死亡
答案 A
二、多项选择题
9．对烟草花叶病发病机理的研究导致了病毒这一种新的生物类型的发现。细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。下面是科学家所做的一系列相关实验。
实验一：将患病叶片研磨液注入到正常烟草叶脉中，正常烟草患病。
实验二：将患病叶片研磨液高温处理后，则不能使正常烟草患病。
实验三：将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到滤液，能使正常烟草患病(这种滤液被称为感染性滤液)。
实验四：在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病。
实验五：将正常叶片研磨液经过细菌滤器得到无感染性滤液；在感染性滤液中加入与实验四所加蒸馏水同体积的无感染性滤液，能使正常烟草患病，且患病程度与实验四相同。
下列分析不正确的是( )
A．实验一、二的结果说明烟草花叶病可能由非生物因素引起
B．根据实验三的结果不能排除由细菌本身引起烟草花叶病的可能性
C．实验四的结果说明烟草花叶病很可能由细菌产生的毒素分子所引起
D．实验五的结果说明烟草花叶病的病原体在无细胞的滤液中不能增殖
答案 ABC
解析 若为非生物因素引起的，则高温处理患病叶片研磨液后，应该仍能使正常烟草患病，A错误；细菌滤器是一种孔径小于细菌的过滤装置，细菌及比细菌大的细胞都不能通过。所以将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细菌，故实验三正常烟草患病不可能由细菌直接引起，B错误；将患病叶片研磨液经过细菌滤器后得到的滤液中不含细胞和细菌，但仍能使烟草患病，若为细菌产生的毒素引起烟草患病，则加入大量蒸馏水稀释感染性滤液后可能不会引起烟草患病，但在感染性滤液中加入大量蒸馏水稀释，也能使正常烟草患病，所以可能是比细菌小的病毒引起的烟草患病，C错误。
10. (2023·江苏南通高三检测)艾弗里肺炎链球菌体外转化实验的主要过程如下图。下列相关叙述不正确的是( )
A．步骤①破碎细胞的目的是释放核内遗传物质
B．步骤②去除蛋白质的原理是氯仿催化蛋白质水解
C．步骤③用多糖水解酶去除多糖利用了酶的专一性
D．步骤④转化成功后培养基上仅出现S型细菌菌落
答案 ABD
解析 肺炎链球菌为原核生物，没有细胞核，A错误；步骤②中氯仿的作用是使蛋白质变性，而不是催化蛋白质水解，B错误；酶的专一性是指每一种酶只能催化一种或者一类化学反应，用多糖水解酶去除多糖，利用了酶的专一性，C正确；处理后得到的沉淀物为DNA，与R型细菌混合后只有少量转化为S型细菌，因此步骤④转化成功后培养基上既出现S型细菌菌落又出现R型细菌菌落，D错误。
11．下图是用32P标记噬菌体并侵染细菌的过程，有关叙述不正确的是( )
①用32P标记噬菌体―→②被标记的噬菌体侵染细菌―→③搅拌、离心―→④检测上清液和沉淀物中的放射性
A．过程①32P标记的是噬菌体外壳的磷脂分子和内部的DNA分子
B．过程②应短时保温，有利于吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
C．过程③搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
D．过程④沉淀物的放射性很高，说明噬菌体的DNA是遗传物质
答案 ABD
解析 噬菌体属于病毒，没有细胞结构，噬菌体外壳由蛋白质组成，不含磷脂分子，A错误；过程②应适时保温，保证噬菌体将DNA全部注入细菌内部，又避免时间长了导致细菌裂解释放出子代噬菌体，B错误；缺少35S标记的噬菌体作对照，不能说明噬菌体的DNA是遗传物质，D错误。
12．下列四幅图表示了在“肺炎链球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”(搅拌强度、时长等都合理)中相关含量的变化，下列相关叙述正确的是( )
A．图甲表示在“32P标记的噬菌体侵染细菌实验”中，上清液放射性含量的变化
B．图乙表示在“35S标记的噬菌体侵染细菌实验”中，上清液放射性含量的变化
C．图丙表示“艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验”中R型细菌＋S型细菌DNA组的R型与S型细菌的数量变化
D．图丁表示“艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验”中R型细菌＋S型细菌蛋白质和蛋白酶组的R型与S型细菌的数量变化
答案 ABC
三、非选择题
13．在肺炎链球菌的转化实验中，S型细菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型。R型细菌由SⅠ突变产生。S型细菌有荚膜，菌落光滑，对青霉素敏感。R型细菌无荚膜，菌落粗糙，对青霉素敏感。
(1)甲、乙、丙、丁四个培养基中既无S型菌落又无R型菌落出现的是______________________。
(2)甲培养基中用加热杀死SⅠ型细菌和R型细菌混合培养，菌落中出现S型菌落，有人认为S型细菌的出现是由于R型菌发生了基因突变。但该培养基中出现的S型细菌全为______________型，否定了这种说法。因此，可以确定甲培养基中出现S型菌的变异类型为________________________________________________________________________。
(3)细菌转化的供体DNA片段中，往往可以携带多个基因，转化的多个基因可能位于同一DNA片段中，也可能位于不同的DNA片段上。转化的频率与DNA的浓度有关，DNA的浓度越高转化频率越高。为了区别同时转化进受体细胞的A、B两基因是位于同一DNA片段上还是位于不同的DNA片段上，可靠的证据是观察DNA浓度降低时的转化频率的改变。预期结果及结论如下：
当DNA浓度下降时，A、B两基因同时转化频率下降的程度______________A基因或B基因转化频率下降的程度，则A、B两基因位于同一DNA片段上。A、B两基因同时转化频率下降的程度______________A基因或B基因转化频率下降的程度，则A、B两基因位于不同DNA片段上。
答案 (1)丙、丁 (2)SⅠ 基因重组 (3)等于 大于
解析 (1)甲中既有S型菌落又有R型菌落，乙中只有R型菌落，丙、丁中由于含有青霉素，所以既无S型菌落又无R型菌落出现。(2)由于基因突变具有不定向性。若培养基中出现的S型菌全为SⅠ型菌，则转化的变异类型为基因重组。
14．如图为T2噬菌体侵染细菌实验的部分步骤和结果，请据图回答下列问题：
(1)T2噬菌体的化学成分是______________，用放射性32P标记的是T2噬菌体的________________________________________________________________________。
(2)要获得32P标记的T2噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养，而不能用含32P的培养基直接培养，原因是________________________________________________________。
(3)实验过程中搅拌的目的是______________________________________________，离心后放射性较高的是____________(填“上清液”或“沉淀物”)。
(4)接种噬菌体后培养时间过长，发现上清液中放射性增强，最可能的原因是________________________________________________________________________。
(5)赫尔希和蔡斯还设计了一组实验，请简述对照实验设计：______________________。
预期的实验结果是_____________________________________________。
答案 (1)蛋白质和DNA DNA (2)噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须寄生在活细胞中(其他答案合理亦可) (3)使细菌表面的T2噬菌体外壳与细菌分离 沉淀物 (4)培养时间过长，增殖形成的子代噬菌体从细菌体内释放出来 (5)用35S标记的T2噬菌体重复上述实验 上清液放射性很高，沉淀物放射性很低
解析 (1)T2噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成，其中有磷元素的是DNA。(3)实验过程中，通过搅拌可以使细菌表面的T2噬菌体外壳与细菌分离。由于32P存在于噬菌体DNA中，噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌体内，所以沉淀物中放射性很高。(5)赫尔希和蔡斯还设计用35S标记的T2噬菌体重复上述实验，由于S元素标记的蛋白质没有进入细菌，所以上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。实验过程
结果分析
结论
①R型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠存活
R型细菌无致病性
加热杀死的S型细菌体内可能含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，而且这种转化是可以遗传的
②S型活细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠死亡
S型细菌有致病性
③加热杀死的S型细菌eq \(――→,\s\up7(注射))小鼠存活
加热杀死的S型细菌已失活，致病性消失
④R型活细菌、加热杀死的S型细菌eq \(――→,\s\up7(混合后),\s\d5(注射))小鼠死亡eq \(――→,\s\up7(分离))S型活细菌
不是荚膜而是S型活细菌导致了小鼠死亡，部分R型活细菌转化为S型活细菌，而且转化后的S型活细菌的后代也是有致病性的
增殖需要的条件
内容
模板
噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA原料
大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质
原料
大肠杆菌的氨基酸
场所
大肠杆菌的核糖体
搅拌时间(min)
1
2
3
4
5
上清液35S百分比(%)
50
70
75
80
80
上清液32P百分比(%)
21
25
28
30
30
被侵染细菌成活率(%)
100
100
100
100
100
生物类型
病毒
原核生物
真核生物
体内核酸种类
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
体内碱基种类
4种
5种
5种
体内核苷酸种类
4种
8种
8种
遗传物质
DNA或RNA
DNA
DNA
实例
噬菌体、烟草花叶病毒
蓝细菌、乳酸菌
植物、动物
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