2020版高考新创新一轮复习生物新课改省份专用学案：模块二第二单元第1讲DNA是主要的遗传物质

第1讲 DNA是主要的遗传物质

一、肺炎双球菌的转化实验
1．格里菲思的体内转化实验
(1)实验材料：两种肺炎双球菌

(2)格里菲思的体内转化实验

2．艾弗里的体外转化实验
(1)设计思路：直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，将它们分别与R型细菌混合培养，研究它们各自的遗传功能。
(2)实验过程和结论

二、噬菌体侵染细菌实验
1．实验材料和方法
(1)实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(2)实验方法：同位素示踪法，该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。
2．实验过程

3．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。
三、生物的遗传物质

[基础微点全练]
1．判断正误
(1)证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验是由我国科学家完成的(2018·全国卷Ⅲ，T1C改编)(×)
(2)T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解(×)
(2018·全国卷Ⅱ，T5B)
(3)培养基中的32P经宿主提取后可出现在T2噬菌体的核酸中(2017·全国卷Ⅱ，T2C)(√)
(4)T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成(√)
(2015·全国卷Ⅰ，T1C)
(5)T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖(√)
(2013·海南卷，T13D)
(6)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)(√)
(7)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(×)
(8)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(×)
(9)所有生物的遗传物质都是DNA(×)
(10)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．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
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说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。
3．(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。
4．在探索遗传物质的道路上，艾弗里的肺炎双球菌转化实验、赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验具有里程碑式贡献。相关叙述正确的是(　　)
A.都设法将DNA与蛋白质分开，研究各自在遗传中的作用
B．都设法诱导发生基因重组，研究其子代表现型的变化
C．都运用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
D．肺炎双球菌体外转化实验比噬菌体侵染细菌实验更具有说服力
解析：选A　艾弗里的实验是用离心的方法将肺炎双球菌的DNA和蛋白质分开，没有涉及同位素标记技术，赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验是利用同位素标记技术将DNA和蛋白质分开，然后直接地、单独地观察各种物质的作用，A正确，C错误。艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中S型细菌和R型细菌的遗传物质发生了基因重组，噬菌体侵染细菌实验中没有发生基因重组，B错误。艾弗里的肺炎双球菌转化实验中分离DNA时，其中还混有少量的蛋白质(大约混有0.02%的蛋白质)，当时进行物质分离和提纯还有一定的困难，所以不能排除蛋白质的作用；噬菌体侵染细菌实验利用同位素标记法，进入细菌细胞的只有DNA，证明了DNA是遗传物质，即肺炎双球菌体外转化实验并没有将DNA和蛋白质完全分开，在这一点上噬菌体侵染细菌的实验更有说服力，D错误。
5．(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
解析：选D　DNA复制为半保留复制，合成新链的原料由细菌提供，只有少部分子代噬菌体具有放射性；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，说明DNA是遗传物质，但没有做S型菌的蛋白质能否使R型菌转化为S型菌实验，不能说明蛋白质不是遗传物质。
6．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　凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA。

一、肺炎双球菌的转化实验
[试考题·查欠缺]
1．(2019·衡阳模拟)1928年格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验(R型菌和S型菌是肺炎双球菌的两种类型)，下列对此实验的分析不合理的是(　　)

第一组
第二组
第三组
第四组
实验处理
注射活的R型菌
注射活的S型菌
注射加热杀死的S型菌
注射活的R型菌与加热杀死的S型菌
实验结果
小鼠不死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌
小鼠不死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌
A.对实验结果的分析，必须将四组实验的结果进行对比
B．实验结果说明活的R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化
C．该实验的结论为DNA是使R型菌转化为S型菌的“转化因子”
D．获得该实验结论的关键步骤是第四组小鼠死亡并分离出S型活菌
解析：选C　通过对四组实验进行对比，可以证明将R型细菌转化为S型细菌的是S型细菌体内的某种物质，即“转化因子”，但不能证明该“转化因子”是何种物质。
2．(2019·济宁模拟)利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法错误的是(　　)

A．通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质
B．f组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌
C．e组可分离出R型肺炎双球菌
D．能导致小鼠死亡的是a、b、c、d四组
解析：选D　分析题图可知，a中是加热杀死的S型细菌，不能使小鼠死亡；b中是S型细菌，能使小鼠死亡；c中是S型细菌＋R型细菌的DNA，能使小鼠死亡；d中是R型细菌，不能使小鼠死亡；e中是R型细菌＋S型细菌的蛋白质，由于蛋白质不是遗传物质，所以R型细菌不能转化成S型细菌，不能使小鼠死亡；f中是R型细菌＋S型细菌的DNA，由于DNA是遗传物质，所以R型细菌能转化成S型细菌，使小鼠死亡。
[强知能·补欠缺]
1．肺炎双球菌转化实验中的对照设计
(1)在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型细菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型细菌单独注射和加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射形成对照。
(2)在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。
2．理解“转化”的两个关键点
(1)转化的实质是基因重组而非基因突变
肺炎双球菌转化实验中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。
(2)S型细菌死亡实质
加热使蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止；加热时可以破坏DNA双链间的氢键，使DNA的双螺旋结构被破坏，在温度降低后可恢复原结构，保持其作为遗传物质的功能。
[练题点·全过关]
1．(2019·新余模考)格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下：
①将无毒性的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡
②将有毒性的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡　③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡
④将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡
根据上述实验，下列说法正确的是(　　)
A．整个实验证明了DNA是转化因子
B．实验①、实验③可作为实验④的对照
C．实验④中的死亡小鼠体内S型活细菌的毒性不能稳定遗传
D．重复做实验①与④，得到同样的结果，说明S型活细菌由R型活细菌突变而来
解析：选B　格里菲思的肺炎双球菌转化实验没有证明“转化因子”是何种物质，A错误；实验①和实验④的自变量为是否含加热杀死的S型细菌，实验③和实验④的自变量为是否加入R型活细菌，B正确；实验④中死亡小鼠体内发现S型活细菌，该活细菌的毒性能够稳定遗传，C错误；突变具有不定向性，而重复做实验①与④，得到同样的结果，说明S型活细菌是由R型活细菌转化而来的，不是突变的结果，D错误。
2．艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌中何种物质是“转化因子”，进行了肺炎双球菌体外转化实验。下列有关叙述错误的是(　　)
A．添加S型细菌DNA的培养基中只长S型菌落
B．实验过程中应使用固体培养基培养R型细菌
C．实验结论是S型细菌的DNA使R型细菌发生了转化
D．实验设计思路是分别单独观察S型细菌各种组分的作用
解析：选A　肺炎双球菌体外转化实验中，添加S型细菌DNA的培养基中有S型和R型两种菌落。
3．(2019·北京海淀模拟)艾弗里将R型肺炎双球菌培养在含S型细菌DNA的培养基中，得到了S型肺炎双球菌，有关叙述正确的是(　　)
A．R型细菌转化成S型细菌，说明这种变异是定向的
B．R型细菌转化为S型细菌属于基因重组
C．该实验不能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA
D．将S型细菌的DNA注射到小鼠体内也能产生S型细菌
解析：选B　艾弗里实验中将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别加入培养R型细菌的培养基中，结果只有加入DNA时，才能使R型细菌转化成S型细菌，这说明肺炎双球菌的遗传物质是DNA；该实验中的变异属于基因重组，生物的变异都是不定向的；仅将S型细菌的DNA注射到小鼠体内，不能实现肺炎双球菌的转化。
二、噬菌体侵染细菌的实验
[试考题·查欠缺]
1．(2019·广州模拟)关于“噬菌体侵染细菌实验”的叙述，正确的是(　　)
A．分别用含有放射性同位素35S
和放射性同位素32P 的培养基培养噬菌体
B．分别用35S 和 32P 标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S 标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、 35S 标记的噬菌体侵染实验分别说明 DNA 是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
解析：选C　噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，A错误；保温时间不能过长，若保温时间太长则可能有含32P子代的噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中也能检测到放射性，B错误；用35S 标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，离心后存在于沉淀物中，C正确；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，D错误。
2．(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
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，不能发生在病毒颗粒内；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。
[强知能·补欠缺]
1．噬菌体侵染细菌实验中的放射性分析
(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌

(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌

2．遗传物质实验的两点分析
(1)两种肺炎双球菌在小鼠体内的数量变化
①适量的R型细菌被注入小鼠体内，数量会减少，最后几乎降为0，原因是小鼠具有免疫系统，能将少量的R型细菌清除。
②适量的S型细菌被注入小鼠体内，数量会增加，因为S型细菌有毒，会使小鼠的免疫力大大降低。
③适量的混合菌被注入小鼠体内，数量都会增加，因为S型细菌的存在，导致小鼠免疫力下降，使R型细菌的数量也增加。
④加热杀死的S型细菌与正常的R型细菌被混合注入小鼠体内，R型细菌数量会暂时下降，一旦S型细菌的DNA将R型细菌转化成有活性的S型细菌，小鼠的免疫力会崩溃，接下来两种细菌的数量都会增加。
(2)“两看法”解答噬菌体侵染细菌标记问题

[练题点·全过关]
1．(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
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。
2．(2019·北京海淀期末)噬菌体侵染细菌实验证实了DNA是遗传物质。该实验成功是由于噬菌体(　　)
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只有DNA进入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N同位素标记
D．蛋白质可用32P同位素标记
解析：选B　噬菌体侵染细菌实验的设计思路是把蛋白质和DNA分开，单独研究其作用，选择噬菌体作为实验材料是由于其侵染细菌时只有DNA进入大肠杆菌细胞中。
3．图1、图2表示T2噬菌体侵染大肠杆菌的相关实验，某同学据图分析总结出六个结论，你认为正确的有(　　)

①甲处的噬菌体一定含有放射性　②乙处的噬菌体一定不含放射性　③图1能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质不是遗传物质　④图2增设一组35S标记的噬菌体作对照，就能证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质　⑤如果培养2代以上，甲处DNA分子两条链都有放射性的噬菌体个数一定增多　⑥如果培养2代以上，乙处噬菌体的核酸都不含放射性
A．一项　　　　　　　　 B．二项
C．三项 D．四项
解析：选B　分析图1可知，培养噬菌体的大肠杆菌已被32P或35S标记，故甲处的噬菌体一定含有放射性，①正确；用含有32P标记的1个噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌后，释放的子代噬菌体乙中，有2个含有放射性，②错误；图1中用含有32P或35S标记的大肠杆菌培养噬菌体，获得被标记的噬菌体，证明了噬菌体增殖时的原料来自大肠杆菌，不能证明DNA是遗传物质，③错误；图2增设一组35S标记的噬菌体作对照，可说明在噬菌体增殖过程中，起遗传效应的物质是DNA，因被35S标记的蛋白质没有进入大肠杆菌中，故不能证明蛋白质不是遗传物质，④正确；如果图1中用含35S的培养基培养大肠杆菌，噬菌体侵染大肠杆菌后，甲处的DNA分子无放射性，⑤错误；若培养2代以上，乙处有2个噬菌体的核酸含放射性，⑥错误。
4．下列有关肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是(　　)
A．二者设计思路都是设法将DNA和蛋白质分开，单独研究它们的作用
B．二者都巧妙地运用了同位素标记法
C．二者都能证明DNA可指导蛋白质的合成
D．二者都证明DNA是主要的遗传物质
解析：选A　肺炎双球菌转化实验没有用到同位素标记法，也不能证明DNA可指导蛋白质的合成，B、C错误；这两个实验都是设法将DNA和蛋白质分开，单独地研究它们在遗传中的作用，从而证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，A正确，D错误。

一、科学探究——烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验
1．不同生物的遗传物质
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
噬菌体或烟草花叶病毒
乳酸菌、蓝藻
玉米、小麦、人
2.车前草病毒(HRV)和烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验
(1)实验过程
用HRV病毒的核酸与TMV病毒的蛋白质外壳重新组成一种病毒去感染烟草时，烟叶上的病斑与HRV病毒感染时一样，从烟叶病斑中提取的病毒颗粒都是HRV类型。
(2)实验图解

(3)实验结论
在没有DNA的生物中，RNA是决定生物性状的物质，也就是说RNA是这些生物的遗传物质。
[针对训练]
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
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．如图是某种高等植物病原体的遗传实验过程，实验表明这种病原体(　　)

A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．寄生于细胞间，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．寄生于细胞间，通过RNA遗传
解析：选A　从图示可看出，将RNA接种在叶片上，叶片出现了病斑，而将蛋白质外壳接种到叶片上，叶片上没有出现病斑，所以该病原体是通过RNA遗传的。病毒都是寄生在细胞内的，其利用细胞提供的酶进行相关代谢。
3．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(见下表)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
A
a型TMV感染植物
a型
a型
B
b型TMV感染植物
b型
b型
C
组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物
b型
a型
D
组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物
a型
a型
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。C项中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。
二、理性思维——同位素标记法在实验中的应用
1．(2019·衡水模拟)下列关于T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是(　　)
A．T2噬菌体可用含35S标记的完全培养基直接培养以标记蛋白质外壳
B．T2噬菌体侵染大肠杆菌后，可以利用大肠杆菌的物质来合成自身的成分
C．离心的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体(外壳)与大肠杆菌分离
D．T2噬菌体的蛋白质是否进入大肠杆菌，可用32P标记的实验组确定
解析：选B　T2噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，即不能用培养基直接培养T2噬菌体。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，会在遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的成分。搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体(外壳)与大肠杆菌分离，离心的目的是让T2噬菌体(外壳)分布于上清液中，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。用32P标记的实验组只能确定DNA是否进入了大肠杆菌。
2．(2019·陕西部分学校摸底)如果用3H、15N、32P、35S标记T2噬菌体后，让其侵染未被标记的大肠杆菌，能够在子代噬菌体的组成成分中找到的放射性同位素有(　　)
A．在子代噬菌体的外壳中找到3H、15N、35S
B．在子代噬菌体的外壳中找到15N、35S
C．在子代噬菌体的DNA中找到3H、15N、32P
D．在子代噬菌体的DNA中找到15N、32P、35S
解析：选C　3H、15N可同时标记T2噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P只标记T2噬菌体的DNA,35S只标记T2噬菌体的蛋白质。亲代T2噬菌体的DNA可进入大肠杆菌，通过半保留复制合成子代噬菌体的DNA，并指导子代噬菌体蛋白质外壳的合成，亲代噬菌体的蛋白质外壳不能进入大肠杆菌，不参与子代噬菌体的合成，所以能够在子代噬菌体的DNA中找到3H、15N、32P，所有子代噬菌体均不含35S。
3．为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的实验(T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内)。图中亲代噬菌体已用32P标记，a、c中的方框代表大肠杆菌。下列相关叙述正确的是(　　)

A．图中锥形瓶内的培养液是用来培养大肠杆菌的，其中的营养成分中要加入32P标记的无机盐
B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记的噬菌体的侵染实验，两组相互对照，都是实验组
C．噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律
D．若本组实验b(上清液)中出现放射性，则不能证明DNA是遗传物质
解析：选B　图中锥形瓶内培养液中的营养成分应无放射性标记；要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记的噬菌体的侵染实验，两组相互对照，都是实验组；大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律；若本组实验b(上清液)中出现放射性，可能是培养时间较长，细菌裂解，噬菌体释放导致的。
[素养提升]
关注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，高中生物常用的同位素示踪过程举例如下：
放射性元素
标记物质
研究过程
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
32P和35S
DNA和蛋白质
遗传生物的物质
DNA是遗传物质


一、选择题
1．(2019·泰安月考)遗传物质的发现经历了曲折的过程，下列相关叙述正确的是(　　)
A．格里菲思做的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里做的肺炎双球菌转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术
C．艾弗里做的肺炎双球菌转化实验比噬菌体侵染细菌实验更具说服力
D．可在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养噬菌体
解析：选B　格里菲思做的肺炎双球菌转化实验证明了转化因子的存在，A错误。艾弗里将加热杀死的S型细菌中的物质提纯、鉴定，再分别与R型活菌混合，进行细菌体外培养，证明了转化因子是DNA，B正确。由于艾弗里做的肺炎双球菌转化实验中所提取的DNA不纯，所以噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌转化实验更具说服力，C错误。噬菌体是病毒，没有细胞结构，专营寄生，不能直接用普通培养基培养，D错误。
2．某实验甲组用35S标记的噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌，乙组用32P标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，检测子代病毒的放射性情况。下列有关叙述正确的是(　　)
A．甲组子代有放射性，乙组子代没有放射性
B．甲组子代没有放射性，乙组子代有放射性
C．甲、乙两组子代都有放射性
D．该实验能证明噬菌体的DNA是遗传物质
解析：选C　甲组用35S标记的是噬菌体的蛋白质，蛋白质不是遗传物质，在子代噬菌体中检测不到放射性，32P标记的大肠杆菌能为噬菌体增殖提供原料，使得子代噬菌体有放射性；乙组用32P标记的是噬菌体的DNA，DNA是遗传物质，在子代噬菌体中能检测到放射性，35S标记的大肠杆菌能为噬菌体合成蛋白质外壳提供原料，因此子代噬菌体也具有放射性。即该实验不能证明噬菌体的DNA是遗传物质。
3．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；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。
4．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，由此可以判断(　　)

A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．RNA是TMV的主要遗传物质
解析：选A　从图示分析可知，TMV放入水和苯酚中后，RNA和蛋白质分离，A正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错误；此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。
5．某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为杂合噬菌体，然后分别侵染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见下表。其中预测正确的是(　　)
杂合噬菌体的组成
实验预期结果
预期结果序号
子代表现型
丙种：甲的DNA＋乙的蛋白质
1
与甲种一致
2
与乙种一致
3
与丙种一致
丁种：乙的DNA＋
甲的蛋白质
4
与甲种一致
5
与乙种一致
6
与丁种一致
A.2、4　　　　　　　　 B．1、5
C．2、5 D．3、6
解析：选B　以DNA为遗传物质的噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在细菌外，DNA注入细菌中，指导合成相应噬菌体的蛋白质和DNA。因此，当甲的DNA＋乙的蛋白质组成的杂合噬菌体侵染细菌时，其子代应表现为甲种噬菌体的性状；当乙的DNA＋甲的蛋白质组成的杂合噬菌体侵染细菌时，其子代应表现为乙种噬菌体的性状。
6．下列有关遗传物质的描述，错误的是(　　)
A．细胞生物的遗传物质都是DNA
B．任何生物个体的遗传物质只有一种
C．肺炎双球菌的遗传物质是DNA或RNA
D．不含DNA的生物，RNA是其遗传物质
解析：选C　一切有细胞结构的生物，遗传物质均为DNA，故肺炎双球菌的遗传物质是DNA。根据遗传物质的不同，可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒两大类，每一种特定的病毒只具有一种核酸。
7．某科研人员进行了肺炎双球菌转化实验，对实验鼠进行了如图所示实验操作。下列相关叙述正确的是(　　)

A．从鼠2和鼠4体内能分离出活菌甲和活菌乙
B．活菌甲是S型细菌，活菌乙是R型细菌
C．若将②改为提取死菌乙的DNA与活菌甲混合注射给鼠2，实验结果不变
D．活菌甲的细胞表面有糖蛋白构成的荚膜
解析：选C　根据题图可知，活菌甲不会导致实验鼠死亡，活菌乙可以导致实验鼠死亡，甲是R型菌，乙是S型菌；鼠4仅被注射了活菌乙，因而不能从其体内分离出活菌甲，鼠2体内可分离出活菌甲和活菌乙，A、B错误。S型菌中的“转化因子”是DNA，若将②改为提取S型菌的DNA与R型菌混合后注射给鼠2，在鼠2体内R型菌可转化为S型菌，实验结果不变，C正确。S型菌的表面有多糖类的荚膜，活菌甲是R型菌，没有荚膜，D错误。
8．下列关于遗传物质的探索历程的叙述中，正确的是(　　)
A．格里菲思肺炎双球菌转化实验可以证明转化因子是S型菌的DNA
B．艾弗里肺炎双球菌转化实验不足以完全证明DNA是遗传物质
C．噬菌体侵染细菌实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA完全分离
D．为确认蛋白质外壳是否注入细菌体内，可用32P标记噬菌体
解析：选B　格里菲思肺炎双球菌转化实验不能证明转化因子是DNA，A错误；艾弗里的实验所提纯的DNA中仍然含有0.02%的蛋白质，因此不足以完全证明DNA是遗传物质，B正确；噬菌体侵染细菌实验是利用同位素标记法间接地将DNA和蛋白质分开，而不是完全分离，C错误；为确认蛋白质外壳是否注入细菌体内，可用35S标记噬菌体，D错误。
9．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型菌存在的小鼠不能康复，A错误；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，B错误；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，C错误；丁组中因为PenrS型菌的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。
10．(2019·扬州模拟)对①～⑤这五种生物进行分析比较，结果如下表所示：
比较项目
①
②
③
④
⑤
细胞壁
无
无
有
有
无
所含核酸种类
DNA
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
是否遵循孟德尔遗传定律
否
否
是
否
是
其中最可能表示肺炎双球菌和噬菌体的分别是(　　)
A．①和② B．⑤和①
C．④和② D．④和①
解析：选D　肺炎双球菌属于原核生物，具有细胞壁，含有DNA和RNA；噬菌体属于病毒，不具有细胞结构，仅含有DNA一种核酸；两种生物均不遵循孟德尔遗传定律。
11．甲图所示是将杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化，乙图所示是1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术完成的噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是(　　)

A．甲图中ab对应时间段内，小鼠体内还没形成大量的免疫R型细菌的抗体
B．甲图中的S型细菌是由R型细菌转化来的
C．乙图中噬菌体被标记的成分是蛋白质，所以沉淀物中完全没有放射性
D．乙图中如果噬菌体和细菌混合后不经过搅拌，则上清液中放射性减弱
解析：选C　甲图中ab对应时间段内，由于细菌刚进入小鼠体内，小鼠还没有产生相应的抗体，所以R型细菌会增多，A正确；该实验中部分R型细菌转化成了S型细菌，B正确；从理论上讲，乙图中的放射性只会出现在上清液中，但在实际操作中沉淀物中也会出现部分放射性，C错误；乙图中的实验如果不经过搅拌过程，则很多噬菌体外壳会附着在细菌表面，经过离心后会进入沉淀物中，使得沉淀物中的放射性增强，上清液中放射性减弱，D正确。
12．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。
二、非选择题
13．如图为肺炎双球菌转化实验的图解。据图回答下列问题：

(1)分析图A可以看出，加热杀死的有毒的S型细菌与活的无毒的R型细菌混合注入小鼠体内，小鼠将________，原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若用同位素标记法分别对蛋白质和DNA进行标记，可选用下列哪一组(　　)
A．14C和18O B．35S和32P
C．14C和32P D．35S和18O
(3)分析图B可以看出，如果事先用DNA酶处理S型细菌，则转化作用________(填“能”或“不能”)发生，该实验获得成功的最关键设计是__________________________________。
解析：加热杀死的有毒的S型细菌与活的无毒的R型细菌混合注入小鼠体内，R型细菌会转化为S型细菌，小鼠将死亡；用同位素标记法分别对蛋白质和DNA进行标记，选用二者特有的元素，蛋白质特有的元素是S，DNA特有的元素是P；DNA酶处理S型细菌，则转化作用不能发生，该实验获得成功的最关键设计是设法将DNA与蛋白质分开，单独、直接地观察它们的作用。
答案：(1)死亡　加热杀死的S型细菌中的“转化因子”将R型细菌转化成活的有毒的S型细菌，使小鼠死亡　(2)B　(3)不能　设法将DNA与蛋白质分开，单独、直接地去观察它们的作用
14．(2019·长春模拟)1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，实验包括4个步骤：①培养噬菌体，②35S和32P分别标记噬菌体，③放射性检测，④离心分离。
(1)该实验步骤的正确顺序是________。(填序号)
(2)下图中锥形瓶内的培养液是用来培养________的，其内的营养成分中________(填“含有”或“不含有”)32P。

(3)如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养方法是________。
A．用含35S的培养基直接培养噬菌体
B．用含32P培养基直接培养噬菌体
C．用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
D．用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
(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，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是_______________________________________。
(5)连续培养噬菌体n代，则含亲代噬菌体DNA的个体应占总数的________。
答案：(1)②①④③　(2)大肠杆菌　不含有　(3)C
(4)有未注入DNA的噬菌体；离心时间过长，子代噬菌体得以释放，经离心后到达上清液中　(5)1/2n－1
15．(2019·南昌模拟)20世纪70年代，科学家利用小鼠进行了体内转化实验，探究遗传物质。请回答下列相关问题：

(1)在实验4中死亡的小鼠中能够分离出__________型细菌。
(2)除了用上述注射法，通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌外，还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？__________________________________________
________________________________________________________________________
(3)如图为实验4中小鼠体内R型细菌增长曲线，请在图中绘出S型细菌的增长情况。
(4)该实验获得的结论是_____________________________________
________________________________________________________。
(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型细菌，请预测该小鼠的生活情况？________；并分析其原因：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：绘图时需要注意：①S型细菌种群将呈现“S”型增长；②曲线的初始数量应为0，体现转化从无到有的过程；③S型细菌的曲线应先于R型细菌曲线开始增长，且最后数量要高于R型细菌。
答案：(1)S型和R　(2)显微镜下观察细菌有无荚膜或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若表面光滑，则为S型；若菌落表面粗糙，则为R型　(3)如图所示　(4)S型细菌中存在着转化因子　(5)存活　加热杀死的S型细菌相当于疫苗，刺激小鼠产生大量的抗体和记忆细胞