高中生物高考2022年高考生物一轮复习 第6单元 第17讲　DNA是主要的遗传物质

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[目标要求] 人类对遗传物质的探索过程。
考点一 肺炎双球菌转化实验的分析
1．格里菲思的体内转化实验
2．艾弗里的体外转化实验
(1)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)从格里菲思第④组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( × )
(3)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( × )
(4)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质( × )
(5)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验是通过观察菌落的形态来判断是否发生转化( √ )
(6)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，氢键断开，但缓慢冷却时，其结构可恢复( √ )
(1)体内转化实验中，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。
(2)肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？
提示 起对照作用。用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，结果不能使R型细菌发生转化，说明DNA才是使R型细菌发生转化的物质。
考向一 肺炎双球菌转化实验的分析
1．某科研人员为了验证格里菲思的肺炎双球菌转化实验，对实验小鼠进行了4次注射实验，如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．活菌甲是有荚膜的R型细菌，而活菌乙是无荚膜的S型细菌
B．由注射②和④的结果可知，活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡
C．在死亡的小鼠2的体内应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来
D．死菌乙未导致小鼠3死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫
答案 C
解析 肺炎双球菌的R型细菌没有荚膜、无毒性，S型细菌有荚膜、有毒性。实验结果显示：将活菌甲注射到小鼠1体内，小鼠1不死亡，而将活菌乙注射到小鼠4体内，小鼠4死亡，说明活菌甲是无荚膜的R型细菌，活菌乙是有荚膜的S型细菌，A错误；注射②是将活菌甲与死菌乙混合后注射到小鼠2体内，结果从死亡的小鼠2体内分离出活菌乙，注射④是将分离出的活菌乙注射到小鼠4体内，结果是小鼠4死亡，说明死菌乙的体内有“转化因子”，促使活菌甲转化为活菌乙，进而导致实验小鼠死亡，B错误；死菌乙对实验小鼠而言属于抗原，进入实验小鼠体内会引起特异性免疫，D错误。
2．(2021·湖北黄石高三月考)S型(有荚膜)和R型(无荚膜)肺炎双球菌均对青霉素敏感，在多代培养的S型菌种分离出一种抗青霉素的S型突变株，记为PentS型细菌。现利用上述三种菌株进行实验，下列说法不正确的是( )
A．S型细菌DNA与R型细菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，培养基中出现R型和S型菌落
B．R型细菌DNA与S型细菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，培养基中出现R型和S型菌落
C．PentS型细菌DNA与R型细菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，培养基中仅出现PentS型菌落
D．R型细菌DNA与PentS型细菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，培养基中仅出现PentS型菌落
答案 B
考向二 肺炎双球菌转化过程及机理的拓展分析
3．(2019·济南模拟)肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内，并整合到R型细菌的DNA分子上，使这种R型细菌转化为能合成有荚膜多糖的S型细菌。下列叙述中正确的是( )
A．R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变
B．整合到R型细菌内的DNA分子片段，表达产物都是荚膜多糖
C．进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点
D．S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
答案 C
解析 R型细菌和S型细菌的DNA都是双链结构，碱基的配对遵循碱基互补配对原则，因此R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例不会改变，依然是50%，A项错误；整合到R型细菌内的DNA分子片段，表达产物不都是荚膜多糖，B项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，即一个DNA分子中有多个基因，每个基因都具有RNA聚合酶的结合位点，因此进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点，C项正确；S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体同时合成多条相同的肽链，而不是一条，D项错误。
4．格里菲思在进行肺炎双球菌转化实验时，只有在小鼠体内才能转化成功，他用灭活的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中体外培养时，总是无法得到转化现象，而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型菌株的抗体就在体外成功重复了转化现象。关于以上现象最可能的原因是( )
A．小鼠体内的某种物质控制着肺炎双球菌荚膜的生成，该物质是“转化因子”
B．抗R型菌株的抗体控制着肺炎双球菌荚膜的生成，该抗体是“转化因子”
C．S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势
D．未加抗R型菌株的抗体的混合物培养基中，S型细菌的DNA不会进入R型细菌，无法发生转化
答案 C
解析 肺炎双球菌荚膜的生成是由S型细菌的DNA控制合成的，A错误；抗R型菌株的抗体与R型细菌结合，抑制R型细菌的繁殖，B错误；根据题意，格里菲思在进行肺炎双球菌转化实验时只有在小鼠体内才能转化成功，而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型菌株的抗体就在体外成功重复了转化现象，说明S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势，而在体外条件下，R型细菌在竞争中处于优势，C正确；未加抗R型菌株的抗体的混合物培养基中，S型细菌的DNA会进入R型细菌，可以转化形成S型细菌，但是由于在体外培养条件下，R型细菌在竞争中处于优势，转化形成的S型细菌被淘汰了，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.实验方法
同位素标记法，用35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，再用标记的噬菌体侵染大肠杆菌。
教材中的隐性知识 源于必修2 P45“旁栏思考”
为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记，而不用14C和18O进行标记？
提示 S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA都含有C和O，因此无法判断被标记的是何种物质。
3．实验过程
(1)标记噬菌体
(2)侵染大肠杆菌
4．实验结果分析
5.结论：DNA才是真正的遗传物质。
教材中的隐性知识 (1)源于必修2 P46“思考与讨论”：以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点①②(填序号，下同)。
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；③细菌在培养基中可大量繁殖。
(2)源于必修2 P46“练习·拓展题”：结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验分析DNA作为遗传物质所具备的特点①②③④。
①具有相对的稳定性；②能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性；③能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育；④在特定条件下产生可遗传的变异。
(1)为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，用32P和35S分别标记一组噬菌体的DNA和蛋白质外壳( × )
(2)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( × )
(3)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 ( √ )
(4)用1个含35S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35S( × )
(5)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成( √ )
(1)搅拌、离心的目的在于把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性。
(2)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．噬菌体侵染细菌实验中“保温”与“搅拌”对放射性检测结果的影响
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2．比较艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
考向一 分析噬菌体侵染大肠杆菌实验的标记问题
5．(2020·福建三元三明一中月考)用放射性32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质并分别侵染大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后检测离心管中物质的放射性，甲管的上清液(a1)放射性远高于沉淀物(b1)；乙管中上清液(a2)放射性远低于沉淀物(b2)。下列分析错误的是( )
A．甲管中a1的放射性来自32P，乙管中b2的放射性来自35S
B．根据甲、乙两管的实验结果可推测DNA是遗传物质
C．若搅拌不充分，甲管的b1中可能出现较强的放射性
D．若保温时间过长，乙管的a2中可能出现较强的放射性
答案 A
解析 甲管中a1的放射性来自35S，乙管中b2的放射性来自32P，A错误。
6．用DNA双链均被32P标记的一个T2噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌，一段时间后释放出了M个子代T2噬菌体。下列有关叙述正确的是( )
A．用32P标记T2噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法相同
B．这M个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为eq \f(1,M)
C．若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代
D．经过培养，得到的M个子代T2噬菌体中有eq \f(3,4)含有35S
答案 C
解析 T2噬菌体为病毒，没有细胞结构，不能用培养基直接培养，而大肠杆菌属于原核生物，能用培养基直接培养，A错误；这M个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为eq \f(2,M)，B错误；由于DNA的复制为半保留复制，若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代，C正确；培养过程中原料都来自大肠杆菌，所以得到的M个子代T2噬菌体中都有35S，D错误。
方法技巧 “二看法”判断子代噬菌体标记情况
考向二 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
7．在遗传物质的研究过程中，最具有代表性的有格里菲思、艾弗里、蔡斯和赫尔希等人所做的经典实验，下列相关叙述不正确的是( )
A．格里菲思的实验结论是S型细菌体内有“转化因子”，理由是DNA是亲子代之间保持连续的物质
B．艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，理由是只有DNA才能使R型细菌转化为S型细菌
C．蔡斯和赫尔希实验结论是DNA是遗传物质，理由是DNA是亲子代之间保持连续的物质，并且还指导了蛋白质的合成
D．科学研究表明，DNA是主要的遗传物质，理由是绝大多数生物的遗传物质是DNA
答案 A
解析 格里菲思的实验结论是S型细菌体内有“转化因子”，理由是无毒性的R型活细菌在与被杀死的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌，而且这种转化的性状是可以遗传的，A错误。
8．(2019·福建厦门双十中学模拟)下列关于格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌的转化实验以及噬菌体侵染细菌实验的叙述，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
答案 D
解析 三个实验中，只有艾弗里的肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同，A错误；格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌的转化实验都没有用到同位素标记法，B错误；艾弗里的肺炎双球菌的转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论，C错误；三个实验所涉及生物有T2噬菌体、小鼠、肺炎双球菌、大肠杆菌，它们的遗传物质都是DNA，D正确。
考点三 烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
1．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(1)实验过程及现象
(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．探索结论
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。
(1)烟草花叶病毒感染烟草后可发生图中的④①②③过程( × )
(2)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质( × )
(3)细胞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( × )
(4)所有生物的遗传物质都是DNA( × )
(5)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA( × )
(6)细菌的遗传物质主要是DNA( × )
(源于必修2 P46)DNA是主要的遗传物质的原因是因为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，所以说DNA是主要的遗传物质。
考向 探究遗传物质的思路和方法
9．(2020·深圳高三调研)将甲细菌提取物(含A、B、C、D四种有机物的混合物)和活的乙细菌混合培养一段时间后，从培养基中分离出了活的甲细菌。在无法对上述四种物质进行分离和提纯的前提下，为确定A～D中是哪种物质能使乙细菌转化为甲细菌，请根据题意设计相关实验。要求写出实验设计思路、预期结果及结论。
(1)设计思路：________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
(2)预期结果：_______________________________________________________________。
(3)实验结论：____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)取适量的甲细菌的细胞提取物分成4等份，分别放入4支试管并编号，再分别加入可分解A、B、C、D的酶，一段时间后，分别和有乙细菌的培养基混合培养并观察结果 (2)其中有一组混合培养基中没有分离出活的甲细菌 (3)加酶后没有分离出活的甲细菌的实验组中酶分解的有机物为转化物质
题后归纳 探究遗传物质的思路和方法
(1)探究思路
①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。
②若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性。
(2)探究方法
①分离提纯法：艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保证100%。
②同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验。方法：分别标记DNA和蛋白质的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。目的：把DNA与蛋白质区分开。
③病毒重组法：烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。方法：将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒，用杂种病毒去感染宿主细胞。
④酶解法：利用酶的专一性，如加入DNA水解酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用。若“是”，其遗传物质不是DNA；若“否”，其遗传物质可能是DNA。
10．(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。
教材结论性语句
(1)(必修2 P43)格里菲思实验的结论是加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。
(2)(必修2 P44)艾弗里实验的结论是DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。
(3)(必修2 P44)在T2噬菌体的化学组成中，仅蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子中。
(4)(必修2 P46)病毒的遗传物质是DNA或RNA；细胞生物的遗传物质是DNA。DNA是主要的遗传物质。
1．(2020·江苏，20)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是( )
A．卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B．赫尔希()等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C．梅塞尔森(M.Meselsn)等证明DNA进行半保留复制
D．温特()证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
答案 D
解析 卡尔文探究CO2中碳的转移途径时，采用14C标记了CO2；赫尔希等做噬菌体侵染细菌的实验时，用32P标记了噬菌体的DNA、用35S标记了噬菌体的蛋白质；梅塞尔森等证明DNA进行半保留复制时，用15N标记了DNA，上述三个实验都用到了同位素标记法。温特的实验用到了琼脂块和胚芽鞘尖端，没有用到同位素标记法，D项符合题意。
2．(2019·海南，21)下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是( )
A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1
B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C．加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌
D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性
答案 B
解析 红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1，这是性状分离现象，不能说明RNA是遗传物质，A错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，说明病毒甲的RNA是遗传物质，B正确；加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能说明加热杀死的S型细菌存在转化因子，不能说明RNA是遗传物质，C错误；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性，说明蛋白质未进入大肠杆菌，不能证明RNA是遗传物质，D错误。
3．(2020·浙江7月选考)下列关于“肺炎双球菌转化实验”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 肺炎双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。
4．(2020·浙江1月选考)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，并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析错误的是( )
A．甲组的上清液含极少量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．乙组的上清液含极少量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 由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的上清液含较多35S标记的噬菌体蛋白质，不会产生含35S的子代噬菌体，C错误。
5．(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。
6．(2017·全国Ⅱ，2)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
答案 C
解析 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，而是需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质，B错误；噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP，所以培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人类免疫缺陷病毒是RNA病毒，T2噬菌体是DNA病毒，二者的核酸类型和增殖过程不相同，D错误。
课时精练
一、选择题
1．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型菌株却无毒性。下列有关叙述正确的是( )
A．加热杀死的S型细菌与R型细菌混合使R型细菌转化成S型细菌属于基因突变
B．S型细菌与R型细菌在结构上最大的不同是S型细菌的菌体有多糖类的荚膜
C．肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质
D．高温处理过的S型细菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应
答案 B
解析 加热杀死的S型细菌与R型细菌混合使R型细菌转化成S型细菌属于基因重组，A项错误；S型细菌与R型细菌在结构上最大的不同是S型细菌的菌体有多糖类的荚膜，可以形成光滑的菌落，B项正确；肺炎双球菌利用自身的核糖体合成蛋白质，C项错误；高温处理过的S型细菌蛋白质变性时肽键不断裂，能与双缩脲试剂发生紫色反应，D项错误。
2．艾弗里完成肺炎双球菌的转化实验后，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型肺炎双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．下图是用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，A代表噬菌体侵染细菌、B代表噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。下列有关叙述正确的是( )
A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，培养液中需含有32P标记的无机盐
B．若要证明DNA是遗传物质，还需设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照
C．保温时间延长会提高噬菌体侵染细菌的成功率，使上清液中放射性的比例下降
D．噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了所有条件
答案 B
解析 该实验用32P标记的噬菌体侵染无标记的大肠杆菌，故培养液中的无机盐不能用32P标记，A错误；再设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照，才能证明DNA是遗传物质，B正确；保温时间过长，会导致子代噬菌体释放出来，出现在上清液，引起上清液的放射性增强，C错误；噬菌体侵染大肠杆菌过程中，DNA是噬菌体提供的，DNA复制、转录、翻译的原料、酶、场所等是大肠杆菌提供的，D错误。
4．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，过程如下图所示，下列有关分析正确的是( )
A．理论上，沉淀物b和上清液c中不应具有放射性
B．实验中沉淀物b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关
C．实验中上清液c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关
D．实验结果，上清液a和沉淀物d中有少量的放射性，沉淀物b和上清液c中有大量的放射性
答案 A
解析 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，所以离心后，理论上沉淀物b中不应具有放射性，32P标记的DNA进入到大肠杆菌体内，分布在沉淀物中，因此理论上上清液c不含有放射性，A正确；搅拌的目的是将蛋白质外壳和大肠杆菌分开，实验中，若该过程搅拌不充分，则会导致部分蛋白质外壳吸附在大肠杆菌上，并随大肠杆菌离心到沉淀物中，使沉淀物中含较高的放射性，若搅拌充分，则沉淀物中的放射性较低，B错误；实验2，由于蛋白质外壳没有放射性，因此搅拌不充分，不是导致上清液c含有放射性的原因，C错误；实验结果，沉淀物b和上清液c中有少量的放射性，上清液a和沉淀物d中有大量的放射性，D错误。
5．(2020·江苏高三二模)噬菌体侵染细菌的实验中，若甲组用3H标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，乙组用14C标记的噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌，下列有关叙述正确的是( )
A．甲组的大肠杆菌由含35S的培养基直接培养获得
B．甲组子代噬菌体的蛋白质外壳均含3H、35S
C．乙组子代噬菌体的DNA均含14C、32P
D．由甲、乙两组实验可说明DNA是噬菌体的遗传物质
答案 A
解析 用3H标记噬菌体，噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，子代噬菌体的蛋白质外壳是以大肠杆菌的氨基酸为原料合成，因此甲组子代噬菌体的蛋白质外壳均含35S，均不含3H，B错误；14C标记的噬菌体，噬菌体的DNA进入大肠杆菌，以大肠杆菌中的脱氧核苷酸为原料进行半保留复制，乙组子代噬菌体的DNA均含32P，少部分含14C，C错误；甲、乙两组均无法区分DNA和蛋白质，无法说明噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质，D错误。
6．下列四图表示了在“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染大肠杆菌的实验”(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标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验”中，沉淀物放射性含量的变化
B．图乙表示在“35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验”中，沉淀物放射性含量的变化
C．图丙可表示“艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验”中R型细菌＋S型细菌DNA组的R型细菌与S型细菌的数量变化
D．图丁可表示“艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验”中R型细菌＋S型细菌蛋白质组的R型细菌与S型细菌的数量变化
答案 C
7．材料的选择对实验的成功与否至关重要，赫尔希和蔡斯在探索DNA是遗传物质时就是以噬菌体做为实验材料，在该实验过程中，该病毒所体现出的最突出的特点是( )
A．不能在营养丰富的培养基上生存
B．遗传物质是DNA，而不是RNA
C．侵染细胞时只有核酸进入宿主细胞
D．侵染的宿主细胞只能是大肠杆菌
答案 C
解析 噬菌体是一种细菌病毒，只能寄生在活细胞中才能生活，不能单独在营养丰富的培养基上培养，但只要是病毒，都无细胞结构，只有依赖活细胞才能生活，A错误；噬菌体、乙肝病毒等DNA病毒都是以DNA为遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯所选择的T2噬菌体在侵染大肠杆菌时只有DNA进入了大肠杆菌，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，这是实验成功的关键，C正确；T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，但这并不是实验成功的原因，D错误。
8．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，如甲图。将TMV的遗传物质和蛋白质分离，并分别单独感染健康烟叶，结果如乙图。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，如丙图。依据实验，下列推论合理的是( )
A．甲图实验结果说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶
B．乙图实验结果说明TMV的蛋白质外壳能感染烟叶
C．丙图实验结果是烟叶被感染，并且表现出b病斑
D．TMV和HRV两种病毒具有相同的遗传物质
答案 C
解析 甲图实验结果不能说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶，A项错误；乙图过程中用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项错误；丙图表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的遗传物质重建的“杂种病毒”感染烟叶，烟叶被感染，并表现出b病斑，C项正确；该实验没有研究TMV和HRV两种病毒的遗传物质是什么，故不能判断两种病毒的遗传物质是否相同，D项错误。
9．下列哪项事实能说明DNA是主要的遗传物质( )
A．人们确认绝大多数生物的遗传物质是DNA之后，发现某些病毒的遗传物质是RNA
B．噬菌体侵染细菌的实验表明DNA在亲子代噬菌体之间起桥梁作用
C．艾弗里的肺炎双球菌的转化实验表明，只有加入S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌
D．人们得出染色体与生物的遗传有关之后，发现染色体的主要成分是DNA和蛋白质
答案 A
解析 噬菌体侵染细菌的实验表明DNA在亲子代噬菌体之间起桥梁作用，这说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，B项错误；艾弗里的肺炎双球菌的转化实验表明，只有加入S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌，这说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，C项错误；人们得出染色体与生物的遗传有关之后，发现染色体的主要成分是DNA和蛋白质，这不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。
10．用T2噬菌体侵染大肠杆菌，在感染后2、4、6、8、10 min时向培养基中加入一定量的3H－尿嘧啶，培养适宜时间后，粉碎大肠杆菌分离得到RNA，并分别与热变性后的含T2噬菌体的DNA单链组、含大肠杆菌的DNA单链组混合杂交，检测两组的放射性强度并把结果绘制成曲线，两组杂交后的结果分别对应的曲线是( )
A．b、a B．c、d C．d、c D．a、b
答案 D
二、非选择题
11．(2020·山东高三期中)针对人类对遗传物质的探索历程回答问题：
(1)1928年，格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验，推测加热杀死的S型菌中含有某种转化因子，能够将R型菌转化成S型菌，现已研究表明，转化的实质就是控制荚膜合成的S型菌的基因整合到R型菌的DNA上，这种变异类型属于______________。1944年，艾弗里通过肺炎双球菌的转化实验，设计________________________________________________________
________________________________________________________________________________
实验思路，得出DNA是遗传物质的结论。
(2)1952年，赫尔希和蔡斯完成了噬菌体侵染细菌的实验。在该实验中，首先是标记噬菌体，具体方法是______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________；
然后进行保温、搅拌和离心，其中搅拌的目的是________________________________。用32P标记一组的上清液存在少量放射性的原因是__________________________________________
________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。(回答2条)
(3)艾弗里和赫尔希等人的实验选用了细菌或病毒等结构简单的生物作为实验材料，选用结构简单生物作为实验材料的优点是____________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)通过烟草花叶病毒感染等实验证明，RNA也可以作为遗传物质。因为_________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________，
所以说DNA是主要的遗传物质。
答案 (1)基因重组 分离各种成分，然后分别观察各种成分的作用
(2)分别用含32P和35S的培养基培养大肠杆菌；再用上述大肠杆菌培养噬菌体 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中
(3)容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化(合理即可)
(4)绝大多数生物的遗传物质是DNA
12．按照图示1→2→3→4进行实验，本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。请据图回答下列问题：
(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)eq \\al(35,2)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一般病毒侵入细胞是向宿主细胞提供______(填物质)，利用宿主细胞的____________________进行__________________________________。
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P元素含量极低，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
解析 (1)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。(2)因为朊病毒没有核酸，只有蛋白质，蛋白质中P元素含量极低，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。(3)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。(4)朊病毒是一类非正常的病毒，它不含有通常病毒所含有的核酸。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
分组
结果
结果分析
对比
实验
(相互
对照)
被32P标记的噬菌体＋大肠杆菌
上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内
32P—DNA进入了宿主细胞内
被35S标记的噬菌体＋大肠杆菌
宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中
35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面
项目
艾弗里的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，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能
处理方法
直接分离：分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养
同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
检测方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质