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2020版高考一轮复习生物新课改省份专用讲义：第六单元 第一讲 DNA是主要的遗传物质
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第一讲DNA是主要的遗传物质
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过遗传物质的发现历程，理解生命的延续和发展
理性
思维
通过噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析，培养逻辑分析能力
科学
探究
通过同位素标记法在实验中的应用，培养实验设计与对实验结果分析的能力
考点一 肺炎双球菌的转化实验[重难深化类]
1．格里菲思的体内转化实验
2．艾弗里的体外转化实验
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性(×)
(2)在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA水解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化(√)
(3)肺炎双球菌转化实验说明DNA是主要的遗传物质(×)
(4)格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质(×)
(5)肺炎双球菌(体外)转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其作用(√)
(6)在转化过程中，加热杀死后的S型细菌的DNA没有进入R型活细菌的细胞中(×)
(7)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(×)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
分析格里菲思的体内转化实验
(1)实验①②对比说明______________________________。
(2)实验②③对比说明______________________________。
(3)实验②③④对比说明加热杀死的S型细菌能使部分____________________________。
(4)综合以上实验得出的结论是_____________________________________________。
答案：(1)R型细菌无毒，S型细菌有毒 (2)加热杀死的S型细菌无毒 (3)R型细菌转化为S型细菌 (4)S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌
3．判断下列四组实验中小鼠的存活情况
①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠；
②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠；
③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠；
④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠。
(1)小鼠存活的是①③④，小鼠死亡的是②。(均填序号)
(2)请解释各组小鼠存活与死亡的原因。
提示：DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，①中小鼠存活。②加入的是S型细菌，小鼠死亡。③中高温能使R型细菌死亡，使酶失去活性，高温后加入S型细菌的DNA，不能实现转化；④中S型细菌＋DNA酶会使S型细菌的DNA分解，失去作用，高温冷却后加入R型细菌也不会再发生转化，因此③④中小鼠都存活。
1．肺炎双球菌两个转化实验的比较
体内转化实验
体外转化实验
科学家
格里菲思
艾弗里及其同事
细菌培养场所
小鼠体内
培养基(体外)
实验原理
S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症
对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性进行对照
S型细菌各成分的作用进行对照
实验构思
用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
将物质提纯分离后，直接、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
结果观察
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
实验结论
S型细菌体内有转化因子
S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质
联系
①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌
②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA
③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则
2．S型细菌和R型细菌转化的实质
(1)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)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
[对点落实]
1．(2017·浙江4月选考单科卷)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的
B．S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活
C．从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌
D．该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的
解析：选D S型菌的菌落光滑，R型的菌落粗糙；S型菌经加热后，其蛋白质变性失活，但DNA没有失活；从患病致死的小鼠体内，既能分离出S型菌，也能分离出R型菌；本实验并没有证明“转化”是由DNA引起的。
2．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
解析：选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，该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化，而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此，该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。
肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析
[典型图示]
[问题设计]
(1)据图1填空：
①图示的实线表示R型菌，虚线表示S型菌。
②ab段R型菌数量减少，其原因是小鼠体内形成对抗R型菌的抗体，致使R型菌数量减少。
③bc段R型菌数量增多，其原因是b之前，已有少量R型菌转化为S型菌，S型菌能降低小鼠的免疫力，造成R型菌大量繁殖。
(2)据图2填空：
①在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。
②依据上述实验，可做出DNA是遗传物质的假设。
[对点落实]
3．将R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况以及对此相关的叙述，正确的是( )
A．最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降
B．最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化
C．最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌
D．最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系
解析：选B 随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈“S”型曲线，而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着小鼠免疫系统被S型细菌破坏，R型细菌数量又开始增加。
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。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验[重难深化类]
1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的结构及生活方式
(2)T2噬菌体的复制式增殖
增殖需要的条件
内容
模板
T2噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA的原料
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
合成噬菌
体蛋白质
原料
大肠杆菌的氨基酸
场所
大肠杆菌的核糖体
2．实验方法：同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。
3．实验过程
4．实验结论
在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)证明光合作用所释放的O2来自于水与用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质所用核心技术相同(√)
(2016·全国卷Ⅲ，T2B)
(2)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)(×)
(3)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质(√)
(2015·江苏卷，T4C)
(4)T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖(√)
(2013·海南卷，T13D)
(5)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质(2013·全国卷Ⅱ，T5改编)(√)
(6)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(×)
(2012·山东卷，T5B)
(7)T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素(×)
(8)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力(√)
(9)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(×)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
回答下列探索遗传物质的经典实验分别对应的结论是什么。
答案：①S型细菌中含有“转化因子” ②DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 ③DNA是遗传物质 ④RNA是遗传物质 ⑤绝大多数生物的DNA是遗传物质 ⑥DNA是主要的遗传物质
1．子代噬菌体的组成物质来源分析
(1)从蛋白质外壳方面分析：由宿主细胞提供原料氨基酸，在宿主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。
(2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用宿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均由宿主细胞提供原料合成，不含亲代噬菌体的DNA。
2．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
3．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
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型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养
同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
结论
①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
②说明DNA能控制蛋白质的合成
③说明DNA能自我复制
(1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒必须寄生在活细胞内，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
(2)DNA和蛋白质都含有H和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。
[对点落实]
1．噬藻体是侵染蓝藻的DNA病毒，其增殖过程与噬菌体类似。某生物兴趣小组进行了下面的实验：①标记噬藻体→②噬藻体与蓝藻混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述错误的是( )
A．完整的实验过程需要利用分别含有35S或32P的蓝藻，以及既不含35S也不含32P的蓝藻
B．标记噬藻体时先用含32P的培养基培养蓝藻，再用此蓝藻培养噬藻体
C．步骤③可让噬藻体(外壳)和蓝藻分开，使噬藻体(外壳)和蓝藻分别存在于上清液和沉淀物中
D．侵染蓝藻的噬藻体利用自身的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成子代噬藻体
解析：选D 在标记噬藻体时，需要分别利用含35S或32P的蓝藻；侵染时要利用既不含35S也不含32P的蓝藻。因为噬藻体必须用蓝藻培养，所以标记噬藻体应先标记蓝藻。搅拌可以使噬藻体(外壳)和蓝藻分离，离心使上清液中析出噬藻体(外壳)，沉淀物中留下被侵染的蓝藻。噬藻体合成DNA和蛋白质的原料分别是蓝藻的脱氧核苷酸和氨基酸。
2．(2019·菏泽调研)在用35S和32P分别标记的噬菌体探究遗传物质是DNA还是蛋白质的实验中，先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心，并测定放射性(Ⅰ)；再将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合培养一段时间后再离心，并测定放射性(Ⅱ)，则下列有关放射性分布的论述，正确的是( )
A．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中
B．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中
C．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中
D．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中
解析：选C 根据教材中的实验可知，35S标记在蛋白质外壳上，32P标记在DNA分子上。若混合后立即离心，亲代噬菌体还没有侵染大肠杆菌，因此，亲代的蛋白质外壳(35S)和DNA(32P)均主要分布在上清液中；若混合培养一段时间后再离心，则蛋白质外壳(35S)主要分布在上清液中，DNA(32P)主要分布在沉淀物中。综合上述分析，若放射性为35S，则无论是Ⅰ还是Ⅱ，均主要分布在上清液中；若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中。
3．在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体与细菌保温时间长短与放射性高低的关系图可能如下，下列关联中最合理的是(35S标记的噬菌体记为甲组，32P标记的噬菌体记为乙组)( )
A．甲组－上清液－b B．乙组－上清液－b
C．甲组－沉淀物－c D．乙组－沉淀物－c
解析：选B 32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体在侵染细菌时，DNA进入细菌，并随着细菌离心到沉淀物中，但保温时间太长，有部分子代噬菌体释放出来，离心后就分布在上清液中。故放射性应该在沉淀物中，且先升高，后降低，即乙组－沉淀物－d，乙组－上清液－b(保温时间短的时候，较多的32P标记的DNA未进入细菌，所以上清液放射性高；随着保温时间推移，更多的32P标记的DNA进入细菌，上清液放射性降低；继续保温，子代噬菌体陆续释放，上清液的放射性又升高)；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳不进入细菌体内，所以甲组－上清液－c，甲组－沉淀物－应一直为0。
[归纳拓展]
噬菌体侵染细菌实验操作的两个关键环节
(1)侵染时间要合适，若保温培养的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组部分噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌没有分离，噬菌体蛋白质外壳与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。
同位素标记法在实验中的应用
同位素标记法是用示踪元素标记化合物，根据化合物的放射性确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，也称为同位素示踪法。
1．噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DNA
蛋白质
DNA和蛋白质
亲代噬菌体
32P
35S
14C、3H、18O、15N
培养细菌
31P
32S
12C、2H、16O、14N
子代噬菌体
32P、31P
32S
C、H、O、N两种都有
(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
(2)35S(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。
2．高中生物其他常用同位素示踪举例
放射性元素
标记物质
研究内容
结论(结果)
14C
CO2
暗反应中碳的转移途径
发现卡尔文循环
3H
亮氨酸
分泌蛋白的合成分泌过程
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
18O
H2O和CO2
光合作用中O2的来源
产生的O2来自H2O，而不是CO2
15N
DNA
DNA的复制
DNA半保留复制
[对点落实]
4．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
解析：选C DNA分子中含有H、N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；由于子代噬菌体蛋白质外壳是利用无放射性的细菌中的物质为原料合成的，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N；子代噬菌体的DNA分子中不含有S元素。
5．用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9 h后，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是( )
A．32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质
B．子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性
C．DNA具有放射性的子代噬菌体占1/32
D．噬菌体繁殖一代的时间约为1.0 h
解析：选B 噬菌体只含蛋白质和DNA，但细菌的成分很多，除DNA外，磷脂和ATP中也含P元素；子代噬菌体的DNA是利用细菌的32P标记的脱氧核苷酸为原料合成的，子代噬菌体的蛋白质是利用细菌的35S标记的氨基酸为原料合成的，故都含有放射性；9 h中1个噬菌体增殖产生64个子代噬菌体，即繁殖了6次，故噬菌体繁殖一代的时间约为1.5 h。
6．假设用32P、35S分别标记了一个噬菌体中的DNA和蛋白质，其中DNA由5 000个碱基对组成，腺嘌呤占全部碱基的30%。用这个噬菌体侵染不含标记的大肠杆菌，共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
B．子代噬菌体中可以同时含有32P、35S
C．该过程需要105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
D．含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为1∶24
解析：选D 噬菌体增殖需要细菌提供原料、酶、能量等，但模板是由噬菌体提供的；噬菌体侵染大肠杆菌时只有它的DNA进入细菌体内，在细菌体内噬菌体DNA进行复制和控制自身蛋白质的合成(细菌提供原料)，因此子代噬菌体中只有两个噬菌体的DNA含有32P，而所有噬菌体的蛋白质都不含35S；由题意知，该噬菌体的DNA分子中鸟嘌呤的数量为2 000个，50个子代DNA中有两个DNA分子各有一条链是原来DNA分子保留下来的，因此，合成50个子代DNA需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量为2 000×49＝98 000(个)；含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为2∶48＝1∶24。
[类题通法]
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考点三 生物的遗传物质[基础识记类]
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验
实验过程与实验结果
①烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组)；
②烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组)；
③烟草花叶病毒的蛋白质正常烟草不产生花叶病(实验组)
实验结论
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
2．DNA是主要的遗传物质
科学家通过广泛的实验探索，得出绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA(×)
(2)所有生物的遗传物质都是DNA(×)
(3)豌豆的遗传物质主要是DNA(×)
(4)酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上(√)
(5)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA(√)
2．连线生物类型与遗传物质的种类
1．归纳总结生物的遗传物质
遗传物质
生物类别
实例
DNA
细胞生物(真核、原核)
植物、细菌
DNA病毒
T2噬菌体
RNA
RNA病毒
HIV病毒
2．“遗传物质”探索的4种方法
[对点落实]
1．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组实验中，不可能出现的结果是( )
实验编号
实验过程
实验结果
病斑
类型
病斑中分离出
的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
A.实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
解析：选C 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，分离出的病毒类型就应该是b型。
2．下列关于遗传物质的说法，正确的是( )
A．肺炎双球菌的转化实验，证明DNA是主要的遗传物质
B．病毒的遗传物质是RNA和DNA
C．DNA是噬菌体的主要遗传物质
D．生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸
解析：选D 肺炎双球菌的转化实验不能证明DNA是主要的遗传物质；病毒的遗传物质是RNA或DNA；遗传物质没有主次之分，一种生物的遗传物质只有一种：DNA或RNA；生物的遗传物质是核酸，其中绝大多数生物的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，所以生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。
课堂一刻钟
1．(2018·全国卷Ⅱ)下列关于病毒的叙述，错误的是( )
A．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA
B．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解
C．HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征
D．阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
易错探因——张冠李戴
T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌的病毒。命题者有意将大肠杆菌和肺炎双球菌混淆，以迷惑考生。
解析：选B 烟草花叶病毒由RNA和蛋白质组成，故可从烟草花叶病毒中提取到RNA；T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌细胞内的病毒，在大肠杆菌体内增殖可导致其裂解；HIV主要攻击人的T细胞，使人体免疫力下降直至完全丧失，引起人患获得性免疫缺陷综合征；病毒感染引发的疾病通常具有传染性，阻断病毒的传播，即切断传播途径，可降低其所致疾病的发病率。
2．(2018·浙江4月选考单科卷)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
易错探因——原理不明
肺炎双球菌转化实验的原理是S型肺炎双球菌的DNA和R型肺炎双球菌的DNA发生了基因重组，而不是基因突变。
解析：选D 噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记的是噬菌体的DNA，而DNA进行半保留复制，因此子代噬菌体极少数具有放射性；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型菌是基因重组的结果；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，只能说明DNA是遗传物质；烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMVA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。
3．(2017·全国卷Ⅱ)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。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
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．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
易错探因——记忆不准
人类免疫缺陷病毒(HIV)是RNA病毒，T2噬菌体是DNA病毒，HIV是逆转录病毒，与T2噬菌体的增殖方式也不同。命题者在命制题目时常把相近的知识点放在一起，以迷惑考生。
解析：选C T2噬菌体的核酸是DNA，DNA的元素组成为C、H、O、N、P，培养基中的32P经宿主(大肠杆菌)摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中；T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌中，不能寄生在肺炎双球菌中；T2噬菌体的mRNA和蛋白质的合成只能发生在其宿主细胞中，不能发生于病毒颗粒中；人类免疫缺陷病毒(HIV)的核酸是RNA，T2噬菌体的核酸是DNA，且二者的增殖过程不同。
4．(2016·江苏高考)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是( )
A．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
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
易错探因——张冠李戴
DNA是肺炎双球菌的遗传物质的结论是艾弗里实验得出的，而不是格里菲思实验得出的。近年来高考对教材中经典实验和科学史实部分的考查频度较高，考生应明确经典实验的方法和结论。
解析：选D 格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果；格里菲思实验只能说明加热杀死的S型细菌中存在某种“转化因子”，而不能说明该“转化因子”是DNA；噬菌体是病毒，在宿主细胞内才能完成DNA复制等生命活动，不能用32P直接标记噬菌体，而应先用32P标记噬菌体的宿主细胞，再用被标记的宿主细胞培养噬菌体；赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质。
5．(2013·全国卷Ⅱ)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肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
⑤DNA的X光衍射实验
A．①② B．②③
C．③④ D．④⑤
命题探源——以“本”为本
这是对教材中有关生命科学发展中部分实验的整合。解答此类题只要在平时的复习中对相关知识进行归纳梳理，准确识记，就不难解答。
解析：选C 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律；摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上；DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的发现提供了重要依据；肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验均证明了DNA是遗传物质。
6．(2017·全国卷Ⅰ)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)
失分提醒——规范答题
只有厘清了实验思路与实验步骤的区别才能进行规范答题。实验思路只要简要说明实验的大体过程即可，而实验步骤要写出实验的具体过程。
解析：(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此，使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA为胸腺嘧啶，RNA为尿嘧啶)带上标记，根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活，其增殖时的原料只能来自宿主细胞，所以实验中需配制两种培养基，记为甲组和乙组，甲组含有放射性标记的尿嘧啶，乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶，分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记，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)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为DNA病毒。
答案：(1)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，则为RNA病毒；反之为DNA病毒。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.肺炎双球菌转化实验的过程、结论，重点考查肺炎双球菌转化实验的实验原理和方法。
2．噬菌体侵染细菌实验的过程，重点考查噬菌体侵染细菌实验的同位素标记。
3．生物遗传物质的种类与生物种类的关系，重点考查常见病毒的遗传物质。
考查能力
1.识记能力：主要考查对肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的识记能力。
2．推理能力：主要考查对实验过程、结果和结论的推理能力。
3．实验探究能力：利用肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理与方法设计实验以探究生物遗传物质的种类。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．肺炎双球菌转化实验
(1)格里菲思实验的结论：加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。
(2)艾弗里实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传物质。
2．噬菌体侵染细菌实验的两次标记
(1)第一次标记：标记大肠杆菌，分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌。
(2)第二次标记：标记噬菌体，分别用含35S和32P的大肠杆菌培养噬菌体。
3．证明DNA是遗传物质的两大实验的实验思路
设法将DNA和蛋白质区分开，单独地、直接地观察它们各自的作用。
4．关于遗传物质的三个问题
(1)真核生物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。
[课下达标检测]
一、选择题
1．人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列叙述错误的是( )
A．孟德尔发现遗传因子但并未证实其化学本质
B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力
C．沃森和克里克首先利用显微镜观察到DNA双螺旋结构
D．烟草花叶病毒感染烟草实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
解析：选C 孟德尔提出遗传因子，但并未证实其化学本质；噬菌体侵染细菌实验运用同位素标记法，对蛋白质和DNA的区分度更高，因此比肺炎双球菌体外转化实验更有说服力；沃森和克里克建立了DNA结构的物理模型，但并没有用显微镜观察到DNA双螺旋结构；分别用烟草花叶病毒的RNA和蛋白质感染烟草，只有RNA能使烟草患病，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2．探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括( )
A．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息
D．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
解析：选A 蛋白质的热稳定性没有DNA高，且不能自我复制；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切相关；作为遗传物质要能储存大量的遗传信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息；不同生物的蛋白质在结构上存在差异，可能代表不同的遗传信息。
3．(2019·济宁一模)下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是( )
A．三个实验的设计思路是一致的
B．三个实验都用到了同位素标记法
C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论
D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
解析：选D 三个实验中，肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同；肺炎双球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法；肺炎双球菌的体外转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论；三个实验所涉及生物有噬菌体、小鼠、细菌，它们的遗传物质都是DNA。
4．下列关于遗传物质的说法，错误的是( )
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细胞核的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
解析：选C 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA。
5．治疗艾滋病(HIV的遗传物质为RNA)的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。那么AZT抑制病毒繁殖的机制是( )
A．抑制艾滋病病毒RNA基因的转录
B．抑制艾滋病病毒RNA基因逆转录合成DNA的过程
C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程
D．抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制
解析：选B AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似，可以代替胸腺嘧啶脱氧核苷酸参与DNA合成的过程，形成无效的DNA，因此抑制了艾滋病病毒RNA基因逆转录合成DNA的过程。
6．禽流感是由禽流感病毒(一种不能进行逆转录的RNA病毒)引起的禽类急性传染病，该病毒也能感染人类。下列有关叙述正确的是( )
A．禽流感病毒遗传物质的基本组成单位是核糖核酸
B．禽流感病毒的衣壳蛋白在自身的核糖体内合成
C．家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体
D．被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞坏死
解析：选C 根据题意，禽流感病毒的遗传物质是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸；病毒没有细胞结构，禽流感病毒的衣壳蛋白在宿主细胞内的核糖体上合成；禽流感病毒既能感染禽类也能感染人类，家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体；被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞凋亡。
7．S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体，而R型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是( )
A．肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质
B．S型细菌与R型细菌致病性的差异是细胞分化的结果
C．S型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞中某些基因的表达
D．S型细菌的DNA用相关的酶水解后，仍然能使R型细菌发生转化
解析：选C 肺炎双球菌利用自身细胞中的核糖体合成蛋白质；S型细菌与R型细菌致病性的差异是由于遗传物质的不同造成的；S型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞增殖分化为浆细胞，使其中的某些基因得以表达；S型细菌的DNA用相关的酶水解后，不再有DNA，不会使R型细菌发生转化。
8．(2017·浙江11月选考单科卷)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A．噬菌体内可以合成mRNA
B．搅拌的目的是使噬菌体与细菌充分混合
C．噬菌体与细菌混合培养的时间越长，实验效果越好
D．噬菌体侵染细菌后，产生许多遗传信息相同的子代噬菌体
解析：选D 噬菌体内不能合成mRNA；搅拌的目的是使噬菌体的外壳与细菌分离；混合培养时间过短或过长，实验效果都不好。
9．将肺炎双球菌中控制荚膜形成的相关基因记做“A”，无此相关基因记做“a”，下列对甲、乙两组转化实验的相关分析，正确的是( )
实验甲：将加热杀死的S型肺炎双球菌和R型活菌的菌液混合培养
实验乙：将加热杀死的R型肺炎双球菌和S型活菌的菌液混合培养
A．转化前的S型、R型菌的基因组成分别为AA、aa
B．甲实验中可检出R型、S型活菌，S型菌由R型菌转化而来
C．乙实验中只检出S型活菌，因为R型菌的a基因在S型菌体内不能表达
D．转化前的S型菌和转化后形成的S型菌的遗传物质相同
解析：选B 由于肺炎双球菌为原核生物，细胞内无同源染色体，因此转化前的S型、R型菌的基因组成分别为A、a；S型菌中的转化因子可使R型细菌转化为S型细菌，R型菌的基因在S型菌体内能表达，但被S型菌的性状所掩盖，因此乙实验中只检测出S型活菌；转化后由于发生了基因重组，因此转化前、后的S型菌的遗传物质不相同。
10．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，④用32P标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，适宜时间后搅拌和离心，以上4个实验检测到放射性的主要部位是( )
A．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液、上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
D．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物
解析：选D 沉淀为细菌，上清液是噬菌体的蛋白质颗粒。①35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，不能进入未标记的细菌，放射性物质主要分布在上清液中；②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，子代噬菌体主要存在于细菌内，放射性物质主要分布在沉淀物中；③15N标记的是噬菌体的DNA和蛋白质，其中DNA主要进入未标记的细菌中，放射性物质存在于沉淀物和上清液中；④32P标记的是噬菌体的DNA，侵染3H标记的细菌，放射性物质主要出现在沉淀物中。
11．赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的DNA和蛋白质在侵染细菌过程中的功能，相关数据如图所示。下列叙述错误的是( )
A．曲线①表示在搅拌过程中被侵染细菌基本上没有裂解，没有子代噬菌体的释放
B．曲线②③表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体DNA进入细菌体内
C．本实验用同位素标记法追踪侵染过程噬菌体中被标记DNA和蛋白质的数量增减，得出实验结论
D．本实验证明在噬菌体的遗传和繁殖过程中，DNA起作用
解析：选C 由题图可知，搅拌过程中被噬菌体侵染的细菌存活率一直为100%，说明细菌基本上没有裂解；随着搅拌时间延长，附着在细菌上的蛋白质外壳进入上清液中，上清液中的放射性逐渐增大，而被32P标记的噬菌体DNA进入细菌，放射性主要在细菌细胞内，细胞外32P的放射性很低，故曲线②③表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体DNA进入细菌体内；本实验用同位素标记法追踪侵染过程上清液和沉淀物中放射性的差异，从而得出DNA是遗传物质的结论。
12．(2019·济南质检)细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段，从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象，如肺炎双球菌转化实验。S型肺炎双球菌有荚膜，菌落光滑，可致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型细菌中分离出了两种突变型：R型，无荚膜，菌落粗糙，不致病；抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下列实验，对其结果的分析最合理的是( )
A．甲组中部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后均可康复
B．乙组中可观察到两种菌落，加青霉素后仍有两种菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型细菌
D．丁组培养基中无菌落生长
解析：选D 抗青霉素的S型(PenrS型)细菌的DNA是转化因子。在甲组中，将加热杀死的PenrS型细菌与活的R型活细菌混合注射到小鼠体内，部分活的R型细菌会转化为PenrS型细菌，部分小鼠会患败血症，注射青霉素治疗后，体内有抗青霉素的S型细菌存在的小鼠不能康复；在乙组中，PenrS型细菌的DNA与活的R型活细菌混合培养，可观察到R型细菌和PenrS型细菌两种菌落，加青霉素后R型细菌生长受到抑制，只有PenrS型菌落继续生长；丙组培养基中含有青霉素，活的R型细菌不能生长，也不能发生转化，因此无菌落出现；丁组中因为PenrS型细菌的DNA被DNA酶催化水解而无转化因子，且活的R型细菌不抗青霉素，因此培养基中无菌落生长。
二、非选择题
13．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)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型菌由S型菌突变产生。利用加热杀死的SⅢ型与R型菌混合培养，出现了S型菌，有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为SⅢ型，否定了这种说法，理由是如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，则出现的S型菌应为________(填“一种”或“多种”)类型，作出这一判断的依据是____________________。
(2)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_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记的噬菌体侵染细菌时，离心后的沉淀物中有少量放射性的原因可能是________不充分，少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳__________________，没有分离；用32P标记的噬菌体侵染细菌时，在子代噬菌体中检测到被32P标记的DNA，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性，证明了________________。
(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，遗传学家无法推测出其RNA分子中四种碱基的比例关系，原因是______________________________________________。
解析：(1)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型菌由S型菌突变产生。利用加热杀死的SⅢ型与R型菌混合培养，出现了S型菌，如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，由于基因突变是不定向的，则出现的S型菌应为多种类型。(2)实验①②说明S型菌的DNA能将R型菌转化为S型菌，S型菌的蛋白质或多糖不能将R型菌转化为S型菌，实验③中的DNA酶能将DNA水解，因此增设实验③的目的是证明无DNA则转化一定不能发生。(3)由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，故搅拌后含放射性的35S应当存在于上清液中。若搅拌不充分，则会有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面进入沉淀物中。32P标记的是噬菌体DNA，在子代噬菌体中能找到32P，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性，从而证明了DNA是遗传物质。(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，由于RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系，因此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)多种 基因突变是不定向的 (2)无DNA则转化一定不能发生(或“DNA是使R型菌发生转化的唯一物质”、“DNA是使R型菌发生转化的不可或缺的物质”) (3)搅拌 吸附在细菌表面 DNA是遗传物质 (4)RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系
14．按照图示1→2→3→4进行实验，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。请回答下列问题：
(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，蛋白质中磷含量极低，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，蛋白质中磷含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含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成功侵入牛脑组织细胞，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
[教师备选题]
在探究生物的遗传物质的相关实验研究中，有如下的实验过程或理论解释。
Ⅰ.图1是关于肺炎双球菌R型菌的转化过程图：据研究，并非任意两株R型菌与S型菌之间的接触都可发生转化，凡能发生转化的，其R型菌必须处于感受态，产生一些感受态特异蛋白，包括膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。
Ⅱ.图2是关于肺炎双球菌的体外转化实验过程图。
Ⅲ.图3是噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的检测数据。
请回答下列问题：
(1)图1中，步骤______是将S型菌加热杀死的过程，S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链(a)在________酶的作用下水解，另一条链(b)与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。完成步骤④后，这条链(b)在相关酶的作用下，形成______(填“单”或“双”)链整合进R型菌的DNA中，这种变异属于________。
(2)图2中，实验最关键的设计思路是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图3中所示实验中，以噬菌体为研究材料，利用__________________的技术，分别用32P和35S标记噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中 DNA和蛋白质的位置变化。
实验结果表明：______(填整数) min后的曲线变化基本上可说明DNA与蛋白质实现分离。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，这组数据的意义是作为对照组，以证明________________________________________________________________。
解析：(1)实验过程中，首先要将S型菌加热杀死，因此步骤①是将S型菌加热杀死的过程。S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在核酸酶(DNA水解酶)的作用下水解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。将外源DNA片段整合到R型菌的DNA双链，需要限制性核酸内切酶形成末端和DNA连接酶进行缝合，从而实现基因重组。(2)肺炎双球菌体外转化实验，实验最关键的设计思路是把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用。 (3)标记噬菌体利用了放射性同位素标记技术，用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌的方法获得被32P和35S标记的噬菌体。图中“被浸染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出。
答案：(1)① 核酸(DNA水解) 双 基因重组 (2)把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用 (3)放射性同位素标记 2 细菌没有裂解，无子代噬菌体释放出来
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过遗传物质的发现历程，理解生命的延续和发展
理性
思维
通过噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析，培养逻辑分析能力
科学
探究
通过同位素标记法在实验中的应用，培养实验设计与对实验结果分析的能力
考点一 肺炎双球菌的转化实验[重难深化类]
1．格里菲思的体内转化实验
2．艾弗里的体外转化实验
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性(×)
(2)在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA水解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化(√)
(3)肺炎双球菌转化实验说明DNA是主要的遗传物质(×)
(4)格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质(×)
(5)肺炎双球菌(体外)转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其作用(√)
(6)在转化过程中，加热杀死后的S型细菌的DNA没有进入R型活细菌的细胞中(×)
(7)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(×)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
分析格里菲思的体内转化实验
(1)实验①②对比说明______________________________。
(2)实验②③对比说明______________________________。
(3)实验②③④对比说明加热杀死的S型细菌能使部分____________________________。
(4)综合以上实验得出的结论是_____________________________________________。
答案：(1)R型细菌无毒，S型细菌有毒 (2)加热杀死的S型细菌无毒 (3)R型细菌转化为S型细菌 (4)S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌
3．判断下列四组实验中小鼠的存活情况
①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠；
②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠；
③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠；
④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠。
(1)小鼠存活的是①③④，小鼠死亡的是②。(均填序号)
(2)请解释各组小鼠存活与死亡的原因。
提示：DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，①中小鼠存活。②加入的是S型细菌，小鼠死亡。③中高温能使R型细菌死亡，使酶失去活性，高温后加入S型细菌的DNA，不能实现转化；④中S型细菌＋DNA酶会使S型细菌的DNA分解，失去作用，高温冷却后加入R型细菌也不会再发生转化，因此③④中小鼠都存活。
1．肺炎双球菌两个转化实验的比较
体内转化实验
体外转化实验
科学家
格里菲思
艾弗里及其同事
细菌培养场所
小鼠体内
培养基(体外)
实验原理
S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症
对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性进行对照
S型细菌各成分的作用进行对照
实验构思
用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
将物质提纯分离后，直接、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
结果观察
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
实验结论
S型细菌体内有转化因子
S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质
联系
①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌
②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA
③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则
2．S型细菌和R型细菌转化的实质
(1)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)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
[对点落实]
1．(2017·浙江4月选考单科卷)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的
B．S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活
C．从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌
D．该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的
解析：选D S型菌的菌落光滑，R型的菌落粗糙；S型菌经加热后，其蛋白质变性失活，但DNA没有失活；从患病致死的小鼠体内，既能分离出S型菌，也能分离出R型菌；本实验并没有证明“转化”是由DNA引起的。
2．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
解析：选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，该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化，而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此，该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。
肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析
[典型图示]
[问题设计]
(1)据图1填空：
①图示的实线表示R型菌，虚线表示S型菌。
②ab段R型菌数量减少，其原因是小鼠体内形成对抗R型菌的抗体，致使R型菌数量减少。
③bc段R型菌数量增多，其原因是b之前，已有少量R型菌转化为S型菌，S型菌能降低小鼠的免疫力，造成R型菌大量繁殖。
(2)据图2填空：
①在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。
②依据上述实验，可做出DNA是遗传物质的假设。
[对点落实]
3．将R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况以及对此相关的叙述，正确的是( )
A．最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降
B．最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化
C．最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌
D．最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系
解析：选B 随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈“S”型曲线，而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着小鼠免疫系统被S型细菌破坏，R型细菌数量又开始增加。
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。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验[重难深化类]
1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的结构及生活方式
(2)T2噬菌体的复制式增殖
增殖需要的条件
内容
模板
T2噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA的原料
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
合成噬菌
体蛋白质
原料
大肠杆菌的氨基酸
场所
大肠杆菌的核糖体
2．实验方法：同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。
3．实验过程
4．实验结论
在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)证明光合作用所释放的O2来自于水与用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质所用核心技术相同(√)
(2016·全国卷Ⅲ，T2B)
(2)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)(×)
(3)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质(√)
(2015·江苏卷，T4C)
(4)T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖(√)
(2013·海南卷，T13D)
(5)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质(2013·全国卷Ⅱ，T5改编)(√)
(6)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(×)
(2012·山东卷，T5B)
(7)T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素(×)
(8)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力(√)
(9)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(×)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
回答下列探索遗传物质的经典实验分别对应的结论是什么。
答案：①S型细菌中含有“转化因子” ②DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 ③DNA是遗传物质 ④RNA是遗传物质 ⑤绝大多数生物的DNA是遗传物质 ⑥DNA是主要的遗传物质
1．子代噬菌体的组成物质来源分析
(1)从蛋白质外壳方面分析：由宿主细胞提供原料氨基酸，在宿主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。
(2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用宿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均由宿主细胞提供原料合成，不含亲代噬菌体的DNA。
2．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
3．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
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型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养
同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
结论
①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
②说明DNA能控制蛋白质的合成
③说明DNA能自我复制
(1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒必须寄生在活细胞内，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
(2)DNA和蛋白质都含有H和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。
[对点落实]
1．噬藻体是侵染蓝藻的DNA病毒，其增殖过程与噬菌体类似。某生物兴趣小组进行了下面的实验：①标记噬藻体→②噬藻体与蓝藻混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述错误的是( )
A．完整的实验过程需要利用分别含有35S或32P的蓝藻，以及既不含35S也不含32P的蓝藻
B．标记噬藻体时先用含32P的培养基培养蓝藻，再用此蓝藻培养噬藻体
C．步骤③可让噬藻体(外壳)和蓝藻分开，使噬藻体(外壳)和蓝藻分别存在于上清液和沉淀物中
D．侵染蓝藻的噬藻体利用自身的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成子代噬藻体
解析：选D 在标记噬藻体时，需要分别利用含35S或32P的蓝藻；侵染时要利用既不含35S也不含32P的蓝藻。因为噬藻体必须用蓝藻培养，所以标记噬藻体应先标记蓝藻。搅拌可以使噬藻体(外壳)和蓝藻分离，离心使上清液中析出噬藻体(外壳)，沉淀物中留下被侵染的蓝藻。噬藻体合成DNA和蛋白质的原料分别是蓝藻的脱氧核苷酸和氨基酸。
2．(2019·菏泽调研)在用35S和32P分别标记的噬菌体探究遗传物质是DNA还是蛋白质的实验中，先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心，并测定放射性(Ⅰ)；再将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合培养一段时间后再离心，并测定放射性(Ⅱ)，则下列有关放射性分布的论述，正确的是( )
A．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中
B．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中
C．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中
D．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中
解析：选C 根据教材中的实验可知，35S标记在蛋白质外壳上，32P标记在DNA分子上。若混合后立即离心，亲代噬菌体还没有侵染大肠杆菌，因此，亲代的蛋白质外壳(35S)和DNA(32P)均主要分布在上清液中；若混合培养一段时间后再离心，则蛋白质外壳(35S)主要分布在上清液中，DNA(32P)主要分布在沉淀物中。综合上述分析，若放射性为35S，则无论是Ⅰ还是Ⅱ，均主要分布在上清液中；若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中。
3．在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体与细菌保温时间长短与放射性高低的关系图可能如下，下列关联中最合理的是(35S标记的噬菌体记为甲组，32P标记的噬菌体记为乙组)( )
A．甲组－上清液－b B．乙组－上清液－b
C．甲组－沉淀物－c D．乙组－沉淀物－c
解析：选B 32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体在侵染细菌时，DNA进入细菌，并随着细菌离心到沉淀物中，但保温时间太长，有部分子代噬菌体释放出来，离心后就分布在上清液中。故放射性应该在沉淀物中，且先升高，后降低，即乙组－沉淀物－d，乙组－上清液－b(保温时间短的时候，较多的32P标记的DNA未进入细菌，所以上清液放射性高；随着保温时间推移，更多的32P标记的DNA进入细菌，上清液放射性降低；继续保温，子代噬菌体陆续释放，上清液的放射性又升高)；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳不进入细菌体内，所以甲组－上清液－c，甲组－沉淀物－应一直为0。
[归纳拓展]
噬菌体侵染细菌实验操作的两个关键环节
(1)侵染时间要合适，若保温培养的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组部分噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌没有分离，噬菌体蛋白质外壳与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。
同位素标记法在实验中的应用
同位素标记法是用示踪元素标记化合物，根据化合物的放射性确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，也称为同位素示踪法。
1．噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DNA
蛋白质
DNA和蛋白质
亲代噬菌体
32P
35S
14C、3H、18O、15N
培养细菌
31P
32S
12C、2H、16O、14N
子代噬菌体
32P、31P
32S
C、H、O、N两种都有
(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
(2)35S(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。
2．高中生物其他常用同位素示踪举例
放射性元素
标记物质
研究内容
结论(结果)
14C
CO2
暗反应中碳的转移途径
发现卡尔文循环
3H
亮氨酸
分泌蛋白的合成分泌过程
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
18O
H2O和CO2
光合作用中O2的来源
产生的O2来自H2O，而不是CO2
15N
DNA
DNA的复制
DNA半保留复制
[对点落实]
4．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
解析：选C DNA分子中含有H、N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；由于子代噬菌体蛋白质外壳是利用无放射性的细菌中的物质为原料合成的，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N；子代噬菌体的DNA分子中不含有S元素。
5．用含32P和35S的培养基培养细菌，将一个未标记的噬菌体在此细菌中培养9 h后，经检测共产生了64个子代噬菌体，下列叙述正确的是( )
A．32P和35S只能分别标记细菌的DNA和蛋白质
B．子代噬菌体的DNA和蛋白质一定具有放射性
C．DNA具有放射性的子代噬菌体占1/32
D．噬菌体繁殖一代的时间约为1.0 h
解析：选B 噬菌体只含蛋白质和DNA，但细菌的成分很多，除DNA外，磷脂和ATP中也含P元素；子代噬菌体的DNA是利用细菌的32P标记的脱氧核苷酸为原料合成的，子代噬菌体的蛋白质是利用细菌的35S标记的氨基酸为原料合成的，故都含有放射性；9 h中1个噬菌体增殖产生64个子代噬菌体，即繁殖了6次，故噬菌体繁殖一代的时间约为1.5 h。
6．假设用32P、35S分别标记了一个噬菌体中的DNA和蛋白质，其中DNA由5 000个碱基对组成，腺嘌呤占全部碱基的30%。用这个噬菌体侵染不含标记的大肠杆菌，共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
B．子代噬菌体中可以同时含有32P、35S
C．该过程需要105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
D．含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为1∶24
解析：选D 噬菌体增殖需要细菌提供原料、酶、能量等，但模板是由噬菌体提供的；噬菌体侵染大肠杆菌时只有它的DNA进入细菌体内，在细菌体内噬菌体DNA进行复制和控制自身蛋白质的合成(细菌提供原料)，因此子代噬菌体中只有两个噬菌体的DNA含有32P，而所有噬菌体的蛋白质都不含35S；由题意知，该噬菌体的DNA分子中鸟嘌呤的数量为2 000个，50个子代DNA中有两个DNA分子各有一条链是原来DNA分子保留下来的，因此，合成50个子代DNA需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量为2 000×49＝98 000(个)；含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为2∶48＝1∶24。
[类题通法]
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考点三 生物的遗传物质[基础识记类]
1．烟草花叶病毒感染烟草的实验
实验过程与实验结果
①烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组)；
②烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组)；
③烟草花叶病毒的蛋白质正常烟草不产生花叶病(实验组)
实验结论
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
2．DNA是主要的遗传物质
科学家通过广泛的实验探索，得出绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA(×)
(2)所有生物的遗传物质都是DNA(×)
(3)豌豆的遗传物质主要是DNA(×)
(4)酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上(√)
(5)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA(√)
2．连线生物类型与遗传物质的种类
1．归纳总结生物的遗传物质
遗传物质
生物类别
实例
DNA
细胞生物(真核、原核)
植物、细菌
DNA病毒
T2噬菌体
RNA
RNA病毒
HIV病毒
2．“遗传物质”探索的4种方法
[对点落实]
1．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组实验中，不可能出现的结果是( )
实验编号
实验过程
实验结果
病斑
类型
病斑中分离出
的病毒类型
①
a型TMV感染植物
a型
a型
②
b型TMV感染植物
b型
b型
③
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
④
组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
A.实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
解析：选C 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，分离出的病毒类型就应该是b型。
2．下列关于遗传物质的说法，正确的是( )
A．肺炎双球菌的转化实验，证明DNA是主要的遗传物质
B．病毒的遗传物质是RNA和DNA
C．DNA是噬菌体的主要遗传物质
D．生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸
解析：选D 肺炎双球菌的转化实验不能证明DNA是主要的遗传物质；病毒的遗传物质是RNA或DNA；遗传物质没有主次之分，一种生物的遗传物质只有一种：DNA或RNA；生物的遗传物质是核酸，其中绝大多数生物的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，所以生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。
课堂一刻钟
1．(2018·全国卷Ⅱ)下列关于病毒的叙述，错误的是( )
A．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA
B．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解
C．HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征
D．阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
易错探因——张冠李戴
T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌的病毒。命题者有意将大肠杆菌和肺炎双球菌混淆，以迷惑考生。
解析：选B 烟草花叶病毒由RNA和蛋白质组成，故可从烟草花叶病毒中提取到RNA；T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌细胞内的病毒，在大肠杆菌体内增殖可导致其裂解；HIV主要攻击人的T细胞，使人体免疫力下降直至完全丧失，引起人患获得性免疫缺陷综合征；病毒感染引发的疾病通常具有传染性，阻断病毒的传播，即切断传播途径，可降低其所致疾病的发病率。
2．(2018·浙江4月选考单科卷)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
易错探因——原理不明
肺炎双球菌转化实验的原理是S型肺炎双球菌的DNA和R型肺炎双球菌的DNA发生了基因重组，而不是基因突变。
解析：选D 噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记的是噬菌体的DNA，而DNA进行半保留复制，因此子代噬菌体极少数具有放射性；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型菌是基因重组的结果；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，只能说明DNA是遗传物质；烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMVA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。
3．(2017·全国卷Ⅱ)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。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是( )
A．T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
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．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
易错探因——记忆不准
人类免疫缺陷病毒(HIV)是RNA病毒，T2噬菌体是DNA病毒，HIV是逆转录病毒，与T2噬菌体的增殖方式也不同。命题者在命制题目时常把相近的知识点放在一起，以迷惑考生。
解析：选C T2噬菌体的核酸是DNA，DNA的元素组成为C、H、O、N、P，培养基中的32P经宿主(大肠杆菌)摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中；T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌中，不能寄生在肺炎双球菌中；T2噬菌体的mRNA和蛋白质的合成只能发生在其宿主细胞中，不能发生于病毒颗粒中；人类免疫缺陷病毒(HIV)的核酸是RNA，T2噬菌体的核酸是DNA，且二者的增殖过程不同。
4．(2016·江苏高考)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是( )
A．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
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
易错探因——张冠李戴
DNA是肺炎双球菌的遗传物质的结论是艾弗里实验得出的，而不是格里菲思实验得出的。近年来高考对教材中经典实验和科学史实部分的考查频度较高，考生应明确经典实验的方法和结论。
解析：选D 格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果；格里菲思实验只能说明加热杀死的S型细菌中存在某种“转化因子”，而不能说明该“转化因子”是DNA；噬菌体是病毒，在宿主细胞内才能完成DNA复制等生命活动，不能用32P直接标记噬菌体，而应先用32P标记噬菌体的宿主细胞，再用被标记的宿主细胞培养噬菌体；赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质。
5．(2013·全国卷Ⅱ)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肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
⑤DNA的X光衍射实验
A．①② B．②③
C．③④ D．④⑤
命题探源——以“本”为本
这是对教材中有关生命科学发展中部分实验的整合。解答此类题只要在平时的复习中对相关知识进行归纳梳理，准确识记，就不难解答。
解析：选C 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律；摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上；DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的发现提供了重要依据；肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验均证明了DNA是遗传物质。
6．(2017·全国卷Ⅰ)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)
失分提醒——规范答题
只有厘清了实验思路与实验步骤的区别才能进行规范答题。实验思路只要简要说明实验的大体过程即可，而实验步骤要写出实验的具体过程。
解析：(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此，使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA为胸腺嘧啶，RNA为尿嘧啶)带上标记，根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活，其增殖时的原料只能来自宿主细胞，所以实验中需配制两种培养基，记为甲组和乙组，甲组含有放射性标记的尿嘧啶，乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶，分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记，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)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为DNA病毒。
答案：(1)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，则为RNA病毒；反之为DNA病毒。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.肺炎双球菌转化实验的过程、结论，重点考查肺炎双球菌转化实验的实验原理和方法。
2．噬菌体侵染细菌实验的过程，重点考查噬菌体侵染细菌实验的同位素标记。
3．生物遗传物质的种类与生物种类的关系，重点考查常见病毒的遗传物质。
考查能力
1.识记能力：主要考查对肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的识记能力。
2．推理能力：主要考查对实验过程、结果和结论的推理能力。
3．实验探究能力：利用肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理与方法设计实验以探究生物遗传物质的种类。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．肺炎双球菌转化实验
(1)格里菲思实验的结论：加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。
(2)艾弗里实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传物质。
2．噬菌体侵染细菌实验的两次标记
(1)第一次标记：标记大肠杆菌，分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌。
(2)第二次标记：标记噬菌体，分别用含35S和32P的大肠杆菌培养噬菌体。
3．证明DNA是遗传物质的两大实验的实验思路
设法将DNA和蛋白质区分开，单独地、直接地观察它们各自的作用。
4．关于遗传物质的三个问题
(1)真核生物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。
[课下达标检测]
一、选择题
1．人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列叙述错误的是( )
A．孟德尔发现遗传因子但并未证实其化学本质
B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力
C．沃森和克里克首先利用显微镜观察到DNA双螺旋结构
D．烟草花叶病毒感染烟草实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
解析：选C 孟德尔提出遗传因子，但并未证实其化学本质；噬菌体侵染细菌实验运用同位素标记法，对蛋白质和DNA的区分度更高，因此比肺炎双球菌体外转化实验更有说服力；沃森和克里克建立了DNA结构的物理模型，但并没有用显微镜观察到DNA双螺旋结构；分别用烟草花叶病毒的RNA和蛋白质感染烟草，只有RNA能使烟草患病，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
2．探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括( )
A．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息
D．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
解析：选A 蛋白质的热稳定性没有DNA高，且不能自我复制；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切相关；作为遗传物质要能储存大量的遗传信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息；不同生物的蛋白质在结构上存在差异，可能代表不同的遗传信息。
3．(2019·济宁一模)下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是( )
A．三个实验的设计思路是一致的
B．三个实验都用到了同位素标记法
C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论
D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
解析：选D 三个实验中，肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同；肺炎双球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法；肺炎双球菌的体外转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论；三个实验所涉及生物有噬菌体、小鼠、细菌，它们的遗传物质都是DNA。
4．下列关于遗传物质的说法，错误的是( )
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细胞核的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
解析：选C 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA。
5．治疗艾滋病(HIV的遗传物质为RNA)的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。那么AZT抑制病毒繁殖的机制是( )
A．抑制艾滋病病毒RNA基因的转录
B．抑制艾滋病病毒RNA基因逆转录合成DNA的过程
C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程
D．抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制
解析：选B AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似，可以代替胸腺嘧啶脱氧核苷酸参与DNA合成的过程，形成无效的DNA，因此抑制了艾滋病病毒RNA基因逆转录合成DNA的过程。
6．禽流感是由禽流感病毒(一种不能进行逆转录的RNA病毒)引起的禽类急性传染病，该病毒也能感染人类。下列有关叙述正确的是( )
A．禽流感病毒遗传物质的基本组成单位是核糖核酸
B．禽流感病毒的衣壳蛋白在自身的核糖体内合成
C．家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体
D．被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞坏死
解析：选C 根据题意，禽流感病毒的遗传物质是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸；病毒没有细胞结构，禽流感病毒的衣壳蛋白在宿主细胞内的核糖体上合成；禽流感病毒既能感染禽类也能感染人类，家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体；被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞凋亡。
7．S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体，而R型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是( )
A．肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质
B．S型细菌与R型细菌致病性的差异是细胞分化的结果
C．S型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞中某些基因的表达
D．S型细菌的DNA用相关的酶水解后，仍然能使R型细菌发生转化
解析：选C 肺炎双球菌利用自身细胞中的核糖体合成蛋白质；S型细菌与R型细菌致病性的差异是由于遗传物质的不同造成的；S型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞增殖分化为浆细胞，使其中的某些基因得以表达；S型细菌的DNA用相关的酶水解后，不再有DNA，不会使R型细菌发生转化。
8．(2017·浙江11月选考单科卷)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A．噬菌体内可以合成mRNA
B．搅拌的目的是使噬菌体与细菌充分混合
C．噬菌体与细菌混合培养的时间越长，实验效果越好
D．噬菌体侵染细菌后，产生许多遗传信息相同的子代噬菌体
解析：选D 噬菌体内不能合成mRNA；搅拌的目的是使噬菌体的外壳与细菌分离；混合培养时间过短或过长，实验效果都不好。
9．将肺炎双球菌中控制荚膜形成的相关基因记做“A”，无此相关基因记做“a”，下列对甲、乙两组转化实验的相关分析，正确的是( )
实验甲：将加热杀死的S型肺炎双球菌和R型活菌的菌液混合培养
实验乙：将加热杀死的R型肺炎双球菌和S型活菌的菌液混合培养
A．转化前的S型、R型菌的基因组成分别为AA、aa
B．甲实验中可检出R型、S型活菌，S型菌由R型菌转化而来
C．乙实验中只检出S型活菌，因为R型菌的a基因在S型菌体内不能表达
D．转化前的S型菌和转化后形成的S型菌的遗传物质相同
解析：选B 由于肺炎双球菌为原核生物，细胞内无同源染色体，因此转化前的S型、R型菌的基因组成分别为A、a；S型菌中的转化因子可使R型细菌转化为S型细菌，R型菌的基因在S型菌体内能表达，但被S型菌的性状所掩盖，因此乙实验中只检测出S型活菌；转化后由于发生了基因重组，因此转化前、后的S型菌的遗传物质不相同。
10．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，④用32P标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，适宜时间后搅拌和离心，以上4个实验检测到放射性的主要部位是( )
A．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液、上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
D．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物
解析：选D 沉淀为细菌，上清液是噬菌体的蛋白质颗粒。①35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，不能进入未标记的细菌，放射性物质主要分布在上清液中；②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，子代噬菌体主要存在于细菌内，放射性物质主要分布在沉淀物中；③15N标记的是噬菌体的DNA和蛋白质，其中DNA主要进入未标记的细菌中，放射性物质存在于沉淀物和上清液中；④32P标记的是噬菌体的DNA，侵染3H标记的细菌，放射性物质主要出现在沉淀物中。
11．赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的DNA和蛋白质在侵染细菌过程中的功能，相关数据如图所示。下列叙述错误的是( )
A．曲线①表示在搅拌过程中被侵染细菌基本上没有裂解，没有子代噬菌体的释放
B．曲线②③表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体DNA进入细菌体内
C．本实验用同位素标记法追踪侵染过程噬菌体中被标记DNA和蛋白质的数量增减，得出实验结论
D．本实验证明在噬菌体的遗传和繁殖过程中，DNA起作用
解析：选C 由题图可知，搅拌过程中被噬菌体侵染的细菌存活率一直为100%，说明细菌基本上没有裂解；随着搅拌时间延长，附着在细菌上的蛋白质外壳进入上清液中，上清液中的放射性逐渐增大，而被32P标记的噬菌体DNA进入细菌，放射性主要在细菌细胞内，细胞外32P的放射性很低，故曲线②③表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体DNA进入细菌体内；本实验用同位素标记法追踪侵染过程上清液和沉淀物中放射性的差异，从而得出DNA是遗传物质的结论。
12．(2019·济南质检)细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段，从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象，如肺炎双球菌转化实验。S型肺炎双球菌有荚膜，菌落光滑，可致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型细菌中分离出了两种突变型：R型，无荚膜，菌落粗糙，不致病；抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下列实验，对其结果的分析最合理的是( )
A．甲组中部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后均可康复
B．乙组中可观察到两种菌落，加青霉素后仍有两种菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型细菌
D．丁组培养基中无菌落生长
解析：选D 抗青霉素的S型(PenrS型)细菌的DNA是转化因子。在甲组中，将加热杀死的PenrS型细菌与活的R型活细菌混合注射到小鼠体内，部分活的R型细菌会转化为PenrS型细菌，部分小鼠会患败血症，注射青霉素治疗后，体内有抗青霉素的S型细菌存在的小鼠不能康复；在乙组中，PenrS型细菌的DNA与活的R型活细菌混合培养，可观察到R型细菌和PenrS型细菌两种菌落，加青霉素后R型细菌生长受到抑制，只有PenrS型菌落继续生长；丙组培养基中含有青霉素，活的R型细菌不能生长，也不能发生转化，因此无菌落出现；丁组中因为PenrS型细菌的DNA被DNA酶催化水解而无转化因子，且活的R型细菌不抗青霉素，因此培养基中无菌落生长。
二、非选择题
13．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)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型菌由S型菌突变产生。利用加热杀死的SⅢ型与R型菌混合培养，出现了S型菌，有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为SⅢ型，否定了这种说法，理由是如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，则出现的S型菌应为________(填“一种”或“多种”)类型，作出这一判断的依据是____________________。
(2)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_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记的噬菌体侵染细菌时，离心后的沉淀物中有少量放射性的原因可能是________不充分，少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳__________________，没有分离；用32P标记的噬菌体侵染细菌时，在子代噬菌体中检测到被32P标记的DNA，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性，证明了________________。
(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，遗传学家无法推测出其RNA分子中四种碱基的比例关系，原因是______________________________________________。
解析：(1)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型菌由S型菌突变产生。利用加热杀死的SⅢ型与R型菌混合培养，出现了S型菌，如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，由于基因突变是不定向的，则出现的S型菌应为多种类型。(2)实验①②说明S型菌的DNA能将R型菌转化为S型菌，S型菌的蛋白质或多糖不能将R型菌转化为S型菌，实验③中的DNA酶能将DNA水解，因此增设实验③的目的是证明无DNA则转化一定不能发生。(3)由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，故搅拌后含放射性的35S应当存在于上清液中。若搅拌不充分，则会有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面进入沉淀物中。32P标记的是噬菌体DNA，在子代噬菌体中能找到32P，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性，从而证明了DNA是遗传物质。(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，由于RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系，因此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)多种 基因突变是不定向的 (2)无DNA则转化一定不能发生(或“DNA是使R型菌发生转化的唯一物质”、“DNA是使R型菌发生转化的不可或缺的物质”) (3)搅拌 吸附在细菌表面 DNA是遗传物质 (4)RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系
14．按照图示1→2→3→4进行实验，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。请回答下列问题：
(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，蛋白质中磷含量极低，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，蛋白质中磷含量极低，故试管2中提取的朊病毒几乎不含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成功侵入牛脑组织细胞，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
[教师备选题]
在探究生物的遗传物质的相关实验研究中，有如下的实验过程或理论解释。
Ⅰ.图1是关于肺炎双球菌R型菌的转化过程图：据研究，并非任意两株R型菌与S型菌之间的接触都可发生转化，凡能发生转化的，其R型菌必须处于感受态，产生一些感受态特异蛋白，包括膜相关DNA结合蛋白、细胞壁自溶素和几种核酸酶。
Ⅱ.图2是关于肺炎双球菌的体外转化实验过程图。
Ⅲ.图3是噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的检测数据。
请回答下列问题：
(1)图1中，步骤______是将S型菌加热杀死的过程，S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链(a)在________酶的作用下水解，另一条链(b)与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。完成步骤④后，这条链(b)在相关酶的作用下，形成______(填“单”或“双”)链整合进R型菌的DNA中，这种变异属于________。
(2)图2中，实验最关键的设计思路是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图3中所示实验中，以噬菌体为研究材料，利用__________________的技术，分别用32P和35S标记噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中 DNA和蛋白质的位置变化。
实验结果表明：______(填整数) min后的曲线变化基本上可说明DNA与蛋白质实现分离。图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，这组数据的意义是作为对照组，以证明________________________________________________________________。
解析：(1)实验过程中，首先要将S型菌加热杀死，因此步骤①是将S型菌加热杀死的过程。S型菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在核酸酶(DNA水解酶)的作用下水解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型菌细胞内。将外源DNA片段整合到R型菌的DNA双链，需要限制性核酸内切酶形成末端和DNA连接酶进行缝合，从而实现基因重组。(2)肺炎双球菌体外转化实验，实验最关键的设计思路是把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用。 (3)标记噬菌体利用了放射性同位素标记技术，用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌的方法获得被32P和35S标记的噬菌体。图中“被浸染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出。
答案：(1)① 核酸(DNA水解) 双 基因重组 (2)把S型细菌的DNA和蛋白质等分开，单独观察它们在细菌转化中的作用 (3)放射性同位素标记 2 细菌没有裂解，无子代噬菌体释放出来
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