2020版《赢在微点》高考生物人教版一轮复习讲义：第六单元第01讲　DNA是主要的遗传物质

第六单元  遗传的分子基础

第01讲　DNA是主要的遗传物质

考点一　肺炎双球菌的转化实验

1．肺炎双球菌的类型

2.格里菲思体内转化实验

(1)过程

(2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

3．艾弗里体外转化实验

(1)过程

(2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。

　诊断辨析

(1)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R型细菌。(×)

(2)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(×)

(3)艾弗里的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(×)

(4)在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化。(√)

(5)艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术。(√)

(6)艾弗里提出的有关肺炎双球菌的体外转化实验的结论，没有得到科学家的一致公认。(√)

考向一  肺炎双球菌体内转化实验

1．1928年，英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验。

下列关于此实验的分析不正确的是(　　)

A．实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离出S型活细菌

B．分析第4组实验时必须是以第1～3组的实验为参照

C．本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化

D．本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”

解析　肺炎双球菌转化实验的关键实验是向小鼠注射活的R型菌与加热杀死的S型菌，小鼠死亡，且从小鼠体内分离出了S型活细菌；该实验表明了R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化；实验中没有从S型菌体内提取DNA，单独直接地观察DNA的作用，故不能证明DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子。

答案　D

2．如图表示肺炎双球菌的转化实验，下列说法中正确的是(　　)

A．该实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则

B．a、d组小鼠死亡是小鼠免疫功能丧失的结果

C．从d组死亡小鼠身上分离得到的S型细菌是由S型死细菌转化而成的

D．从变异的角度看，细菌的转化属于基因突变

解析　a、d组小鼠死亡是S型菌有毒导致的，B项错误；从d组死亡小鼠身上分离得到的S型细菌是由R型细菌转化而成的，C项错误；细菌的转化属于基因重组，D项错误。

答案　A

细菌体内转化实验的两点提醒

1．体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌使小鼠致死。

2．并非所有的R型细菌都能被转化

由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都能被转化成S型细菌，而只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。

考向二  肺炎双球菌体外转化实验

3.科学家为探究转化因子的本质，进行了如图所示的一组实验。该组实验不能得到的结果或结论是(　　)

A．实验2只出现R型菌落

B．实验1、3均出现R型和S型菌落

C．DNA是转化因子

D．DNA纯度越高转化效率就越高

解析　三组实验中，自变量是培养基加入的酶的种类，实验1中加入RNA酶，由于R型菌的遗传物质是DNA，加入的是杀死的S型菌的DNA，所以RNA酶不起作用，R型菌可能发生转化，出现R型和S型菌落，同理推出实验3也出现R型和S型菌落。实验2中加入DNA酶，破坏了DNA，R型菌不发生转化，只出现R型菌落。三个实验说明DNA是转化因子。本实验不能说明DNA纯度越高转化效率就越高的结论。

答案　D

4．如图是“肺炎双球菌转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是(　　)

 A．①②④　 B．①②③　 C．①③④　 D．①②③④

解析　①活的R型菌在S型菌的DNA作用下，转化为S型菌，这说明S型菌的DNA肯定进入了R型菌细胞中，实现对其性状的控制，可说明DNA是遗传物质，而②③④R型菌在S型菌的其他物质，如蛋白质、RNA、荚膜多糖等作用下，都不发生这种转化，这正好说明蛋白质等其他物质不是遗传物质，因此①②③④共同说明题干的问题。

答案　D

考点二　噬菌体侵染细菌实验

1．实验方法

同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。

2．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌

(1)噬菌体的结构

(2)噬菌体的生活方式：在活细胞内寄生(寄生)。

3．实验过程

(1)标记噬菌体

 (2)侵染细菌

 4．实验结果分析

5.进一步观察发现：细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P_标记的DNA，但却不能检测到35S_标记的蛋白质。

6．实验结果分析

(1)噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。

(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。

7．结论

DNA是遗传物质。

助学巧记　“二看法”判断子代噬菌体标记情况

　诊断辨析

(1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。(×)

(2)噬菌体侵染细菌的实验比肺炎双球菌转化实验更具有说服力。(√)

(3)噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂解。(×)

(4)32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。(×)

(5)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。(√)

　热图解读

下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图

实验利用了同位素标记法，由实验结果可知，此次实验的标记元素是________，根据该组实验结果可以说明________进入了细菌。该组实验能否说明蛋白质不是遗传物质？________(填“能”或“不能”)。

提示　32P　DNA　不能

解析　实验过程中，沉淀物的放射性很高，所以标记元素是32P。根据该组实验结果可以说明DNA进入了细菌。该组实验不能说明蛋白质不是遗传物质。

考向一  噬菌体侵染细菌实验分析

1．(2019·江门一模)1952年，赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质。该实验的其中一个步骤如图所示，则下列关于混合培养的描述正确的是(　　)

A．将已被35S 标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养

B．将已被32P 标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养

C．将已标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养

D．将未标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养

解析　噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌中，而蛋白质外壳仍留在细菌外，经过离心后，蛋白质外壳在上清液中，DNA在沉淀物中。由于实验结果是上清液有放射性，沉淀物无放射性，故实验时是用35S 标记的噬菌体去侵染未标记的细菌，A项正确。

答案　A

2．(2019·湖北重点中学联考)下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是(　　)

A．本实验所使用的被标记的噬菌体是直接接种在含有35S的培养基中获得的

B．选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA

C．采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性

D．实际操作中只能在上清液中检测到放射性，下层沉淀物中不可能检测到

解析　噬菌体是病毒，无细胞结构，不能在培养基上生存，应该先用含有35S的培养基培养细菌，再用被35S标记的细菌去培养噬菌体；选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA，便于分离；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性；本实验的结果是放射性主要集中在上清液中，沉淀物中有少量放射性。

答案　B

关注噬菌体侵染细菌实验的2个关键环节

——“保温”与“搅拌”

1．侵染时间要合适——若保温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组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样造成沉淀物中出现放射性。

考向二  噬菌体侵染实验与艾弗里实验的比较

3.艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质。对这两个实验的研究方法可能有：①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是(　　)

A．两者都运用了①和②

B．前者运用了①，后者运用了②

C．前者只运用了②，后者运用了①和②

D．前者只运用了①，后者运用了①和②

解析　题中两个实验的设计思路都是把DNA和蛋白质分开，研究各自的效应；但艾弗里的肺炎双球菌转化实验没有用放射性同位素标记法，D项正确。

答案　D

4．有关遗传物质是DNA的实验证据的叙述中，正确的是(　　)

A．格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验证明R型细菌中存在转化因子

B．艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验运用了同位素示踪技术和细菌培养技术等

C．赫尔希和蔡斯的实验过程是标记噬菌体→噬菌体与细菌混合培养→短时间保温→搅拌、离心→检测放射性

D．赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是主要的遗传物质

解析　格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了加热杀死的S型菌中含有“转化因子”，这种“转化因子”能够使R型细菌转化成S型细菌，A项错误；艾弗里所做的肺炎双球菌的体外转化实验运用了细菌培养技术，但没有运用同位素示踪技术，B项错误；赫尔希和蔡斯的实验过程是用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养，噬菌体侵染未被标记的细菌→短时间保温→在搅拌器中搅拌，然后离心→检测上清液和沉淀物中的放射性物质，C项正确；赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是遗传物质，D项错误。

答案　C

艾弗里肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验设计思路的比较

 考点三　DNA是主要的遗传物质

1．烟草花叶病毒感染烟草的实验

(1)实验过程及结果

(2)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．探索遗传物质的经典实验总结

3．判断表中生物体内核酸种类及遗传物质

　诊断辨析

(1)RNA或DNA是T2噬菌体的遗传物质。(×)

(2)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。(√)

(3)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。(√)

(4)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(×)

(5)乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。(×)

1．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中的蛋白质和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　据图示分析，TMV放入水和苯酚中后，RNA和蛋白质分离，A项正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B项错误；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项错误；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项错误。

答案　A

2．若某种生物的遗传物质碱基组成如图，则此生物最可能是(　　)

A．T2噬菌体   B．肺炎双球菌

C．烟草花叶病毒   D．酵母菌

解析　图示生物嘌呤碱基≠嘧啶碱基，应是单链的RNA。

答案　C

1．答题术语填空

(1)格里菲思的体内转化实验得出的结论是_____________。

(2)艾弗里的体外转化实验得出的结论是__________。

(3)细胞生物的遗传物质是________，病毒的遗传物质是____________，所以说________是主要的遗传物质。

答案　(1)加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌

(2)DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质

(3)DNA　DNA或RNA　DNA

2．某人为模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，进行了以下两组实验：①用未被标记的T2噬菌体侵染3H标记的大肠杆菌；②用14C标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌。以上两组实验经过适宜时间保温后进行搅拌、离心等操作，可检测到(　　)

A．①组实验的放射性主要出现在上清液中

B．①组实验的放射性主要出现在沉淀物中

C．②组实验的放射性主要出现在上清液中

D．②组实验的放射性主要出现在沉淀物中

解析　①用未被标记的T2噬菌体侵染3H标记的大肠杆菌，因为3H存在于大肠杆菌细胞中，所以主要在沉淀物中检测到放射性，A项错误，B项正确；②用14C标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，噬菌体的DNA(含14C)进入大肠杆菌细胞内，蛋白质(含14C)外壳留在大肠杆菌细胞外，所以放射性在沉淀物和上清液中都存在，C、D两项错误。

答案　B

3．某同学重复噬菌体侵染细菌的实验，由于对其中一组噬菌体进行同位素标记时有误(其他操作正确)，导致两组实验结果如下：

以上两组实验对噬菌体进行标记的元素分别是(　　)

A．32P、35S　　　　　　 B．35S、32P

C．32P、14C   D．32P、32P

解析　解答本题首先要清楚教材相关实验中两组实验的结果：用32P标记的一组放射性主要出现在沉淀物中，用35S标记的一组放射性主要出现在上清液中。然后对比表格中的实验结果可知，第一组是正常的，该组是用32P标记的一组。另一组应为用35S标记的一组，但因对同位素标记时有误出现了异常。将第二组正常的实验结果与异常的实验结果进行对比并分析可知：沉淀物和上清液中均有较高的放射性，其原因一定是用蛋白质和DNA共有的元素对噬菌体进行了标记，如14C或18O或3H或15N。

答案　C

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　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。

答案　C

5．研究表明，并不是所有的R型菌都能转化为S型菌，只有处于感受态(易于接受外源DNA片段的状态)的R型菌才能实现转化。如图是处于感受态的R型菌转化为S型菌的过程示意图，相关叙述正确的是(　　)

A．③过程中S型菌的DNA的一条链被DNA酶水解

B．R型菌转化为S型菌的原理为染色体变异

C．S型菌荚膜的形成体现了基因对生物性状的直接控制

D．该转化过程体现了DNA是主要的遗传物质

解析　分析题图，③过程中S型菌的双链DNA进入R型菌中时是单链进入的，则推知双链DNA的另一条链在DNA酶的作用下被水解了，A项正确；R型菌转化为S型菌是由于S型菌的部分基因整合到了R型菌的DNA上，发生了基因重组，而不是染色体变异，B项错误；S型菌具有多糖类的荚膜，而基因直接控制的是蛋白质的合成，因此荚膜的形成是基因通过控制酶的合成来间接控制的，C项错误；分析该过程示意图，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，因此可以体现DNA是S型菌的遗传物质，但不能体现DNA是主要的遗传物质，D项错误。

答案　A