高考生物一轮复习讲练 第6单元 第17讲　DNA是主要的遗传物质 (含解析)

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[考纲要求] 人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
1．格里菲思的体内转化实验
(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。
(2)两种肺炎双球菌类型的比较
(3)实验过程及结果
结果分析：实验①、②对比说明R型细菌无毒性，S型细菌有毒性；实验②、③对比说明被加热杀死的S型细菌无毒性；实验②、③、④对比说明R型细菌可转化为S型细菌。
(4)实验结论：已经被加热杀死的S型细菌中，含有某种将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的“转化因子”。
2．艾弗里的体外转化实验
(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还是蛋白质或多糖。
(3)实验过程及结果
结果分析：实验①、②分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。实验③、④说明DNA有转化作用。
(4)实验结论：S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3．比较肺炎双球菌体内和体外转化实验
1．判断关于格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验说法的正误
(1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”( × )
(2)从格里菲思的第④组实验中死亡小鼠体内分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的( × )
(3)从格里菲思实验中的死亡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( × )
(4)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( × )
(5)加热杀死后的S型细菌与R型细菌的DNA混合注射后能使实验小鼠死亡( × )
2．判断关于艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验说法的正误
(1)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( × )
(2)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( √ )
(3)艾弗里的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( √ )
(4)艾弗里发现只有与S型细菌的DNA水解产物混合的R型细菌才能转化为S型细菌( × )
易错警示 (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是指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)加热并没有使DNA完全失去活性：加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。
(3)并非所有的R型细菌都能被转化，只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。转化效率与DNA纯度有关，纯度越高，转化效率越高。
(4)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型细菌可使小鼠致死。
考向一 肺炎双球菌转化实验的分析
分析肺炎双球菌转化实验
(1)在体内转化实验中，如果没有第三组实验，能否得出格里菲思的结论？为什么？
提示 不能。因为无对照实验，不能说明加热后杀死的S型细菌中含有促进R型活细菌转化成S型活细菌的“转化因子”。
(2)如果由你设计完成体内转化实验，应该注意哪些无关变量对实验的影响？
提示 四组实验应选用年龄、体重相同且健康的小鼠；所用R型活菌液、S型活菌液的浓度及注射量应该相同。
(3)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___________________________________________。
②bc段R型细菌数量增多的原因是___________________________________________。
③后期出现的大量S型细菌是由________________________________而来的。
提示 ①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 ②b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 ③R型细菌转化成的S型细菌繁殖
(4)体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌的遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？
提示 实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。
(5)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。
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；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，C正确；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．下图关于肺炎双球菌转化实验，分析错误的是( )
A．肺炎双球菌转化的实质是基因重组B．结果1中S型肺炎双球菌占绝大多数
C．该实验证明DNA是遗传物质D．结果2中全部为R型肺炎双球菌
答案 B
解析 肺炎双球菌转化的实质是基因重组，A正确；结果1中只有少数R型细菌转化为S型细菌，S型肺炎双球菌占少数，B错误；该实验证明DNA是“转化因子”，即DNA是遗传物质，C正确；S型细菌的DNA被DNA酶降解后，不能将R型细菌转化为S型细菌，因此结果2中全部为R型肺炎双球菌，D正确。
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。
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。
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。
6．比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
(1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等( × )
(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( √ )
易错警示 (1)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所以应先培养大肠杆菌，再用大肠杆菌培养噬菌体。
(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
(3)对于某一种生物而言，遗传物质只有一种(DNA或RNA)，不能说遗传物质主要是DNA。
考向一 分析噬菌体侵染大肠杆菌实验的标记问题
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
5．a、b两类噬菌体被32P或35S中的一种标记后，分别侵染甲、乙两管大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后，检测离心管内放射性物质的位置，结果如图。下列叙述正确的是( )
A．实验结果表明a噬菌体的蛋白质外壳和b噬菌体的DNA均有放射性
B．可以确定甲管的放射性来自32P，乙管的放射性来自35S
C．检测结果表明噬菌体的DNA和蛋白质可侵入大肠杆菌内
D．随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强
答案 A
解析 实验结果表明a噬菌体的蛋白质外壳和b噬菌体的DNA均有放射性，A项正确；可以确定甲管的放射性来自35S，乙管的放射性来自32P，B项错误；检测结果表明只有噬菌体的DNA可侵入大肠杆菌内，蛋白质没有侵入大肠杆菌内，C项错误；由于DNA复制的原料来自大肠杆菌，所以随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性不变，D项错误。
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。
考向二 透过图像辨析噬菌体侵染细菌的原理
分析噬菌体侵染细菌实验
(1)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？
提示 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。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。②繁殖快，细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
(2)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)搅拌、离心的目的在于________________________。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______________。
②细胞外的32P含量有30%，原因是__________________________________。
提示 把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性
①作为对照组，以证明细菌未裂解
②有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌
(4)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实验中含有少量放射性的原因是什么？
提示 可能由于搅拌不充分，离心时间过短、转速过低等原因，有少量含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，使沉淀物中出现了少量的放射性。
(5)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是什么？
提示 ①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现较高放射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液含有较高放射性。
(6)此实验为什么只能证明“DNA是遗传物质”，而不能证明“蛋白质不是遗传物质”？
提示 因为蛋白质没有进入细菌体内，不能确定其是否有遗传效应。
7．如图为T4噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌体内放射性RNA与T4噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是( )
A．可在培养基中加入3H－尿嘧啶用以标记RNA
B．参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物
C．第0 min时，与DNA杂交的RNA来自T4噬菌体及大肠杆菌的转录
D．随着感染时间增加，噬菌体DNA的转录增加，细菌基因活动受到抑制
答案 C
解析 尿嘧啶是RNA特有的碱基，可以用3H－尿嘧啶标记RNA，A项正确；能与DNA杂交的RNA一定为相应DNA的转录产物，B项正确；在第0 min时，大肠杆菌还没有被T4噬菌体感染，所以在大肠杆菌体内不存在T4噬菌体的DNA，C项错误；从图中可以看出，随着感染时间增加，和T4噬菌体DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越高，说明噬菌体DNA的转录增加，而和大肠杆菌DNA杂交的放射性RNA所占百分比越来越低，说明其转录受到抑制，D项正确。
8．下图1中的噬菌斑(白色区域)是在长满大肠杆菌(黑色)的培养基上，由一个T2噬菌体侵染细菌后不断裂解细菌产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测噬菌体数量的重要方法之一。现有噬菌体在感染大肠杆菌后形成噬菌斑数量的变化曲线(图2)，下列叙述不正确的是( )
A．培养基中加入含35S或32P的营养物质，则放射性先在细菌中出现，后在噬菌体中出现
B．曲线a～b段，细菌内正旺盛地进行噬菌体DNA的复制和有关蛋白质的合成
C．曲线b～c段所对应的时间内噬菌体共繁殖了10代
D．限制c～d段噬菌斑数量增加的因素最可能是绝大部分细菌已经被裂解
答案 C
解析 噬菌体是病毒，没有细胞结构，只有寄生在活细胞中才有生命活动，所以放射性先在细菌中出现，后在噬菌体中出现，A项正确；曲线a～b段，噬菌斑没有增加，说明细菌内正旺盛地进行噬菌体DNA的复制和有关蛋白质的合成，B项正确；曲线b～c段所对应的时间内噬菌斑数从100个增加到1 000个，只能说明噬菌体数量的增加，不能说明其繁殖了几代，C项错误；限制c～d段噬菌斑数量增加的因素最可能是绝大部分细菌已经被裂解，噬菌体失去了增殖的场所，因此数量增长缓慢，D项正确。
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．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。
3．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．判断关于烟草花叶病毒感染实验说法的正误
(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)烟草花叶病毒有T型和H型，将T型病毒的RNA与H型病毒的蛋白质结合到一起，组成一个新品系，用这个病毒感染烟草，则在烟草体内分离出来的病毒有T型的蛋白质和T型的RNA( √ )
(3)烟草花叶病毒感染烟草后可发生图中的④①②③过程( × )
(4)烟草花叶病毒可以不依赖宿主细胞而增殖( × )
2．判断关于DNA是主要遗传物质说法的正误
(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质( × )
(2)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( × )
(3)所有生物的遗传物质都是DNA( × )
(4)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA( × )
考向 探究遗传物质的思路和方法
生物遗传物质的探究实验分析
(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。
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所含对应的有机物为转化物质
解析 该实验的目的是探究甲细菌中含有的A、B、C、D四种有机物，哪种物质可使乙细菌发生转化。由于A、B、C、D四种有机物无法分离和提纯，故只能将其分成4等份，再向其中分别加入分解A的酶、分解B的酶、分解C的酶、分解D的酶。再向处理后的组别中加入乙细菌，观察其转化情况。若其中某一个组别没有分离出活的甲细菌，表明该物质是促进乙细菌转化为甲细菌的物质。
10．某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验。回答下列问题：
(1)材料用具：该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等渗生理盐水、注射器等。
(2)实验步骤：
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。
②将下表补充完整，并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。
③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。
(3)结果预测及结论：
①A、C组发病，_______________，说明DNA是该病毒的遗传物质；
②____________________________，说明______________________________________。
(4)从注射的物质看，该探究实验所依据的生物学原理是________________；从实验现象预测和相关判断看，该实验依据的生物学原理是____________________________________。
(5)若该病毒的遗物物质为DNA，则其彻底水解产物有________种。
答案 (2)②DNA酶 生理盐水 (3)①B、D组未发病 ②B、C组发病，A、D组未发病 RNA是该病毒的遗传物质 (4)酶具有专一性 核酸控制生物的性状 (5)6
解析 (2)因为探究的遗传物质是DNA还是RNA。相应的酶能水解核酸，故应在B处加入提取的核酸和DNA酶，而D组做空白对照，应加入等量的生理盐水。(3)如果A、C组发病，B、D组未发病，说明DNA是该病毒的遗传物质，因为DNA酶将DNA水解。如果B、C组发病，A、D组未发病，说明RNA是该病毒的遗传物质，因为RNA酶将RNA水解。(4)酶具有专一性，遗传物质控制生物的性状。(5)若该病毒的遗传物质为DNA，则其彻底水解产物有脱氧核糖、磷酸和4种含氮碱基，共6种。
1．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．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．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．证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路是：设法将DNA与蛋白质等其他物质分离开，单独地、直接地观察它们的生理作用。
5．病毒的遗传物质是DNA或RNA；细胞生物的遗传物质是DNA。
1．(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。
2．(2019·浙江4月选考，20)为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，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．该实验能证明肺炎双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型细菌转化为S型细菌，因此甲组培养皿中不仅有R型细菌，还有S型细菌，A项错误；乙组中S型菌提取物中的蛋白质被蛋白酶催化水解了，所以转化物质不是蛋白质，B项错误；丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA，C项正确；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，D项错误。
3．(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。
4．如图为烟草花叶病毒(TMV)对烟草叶片细胞的感染和病毒重建实验示意图，下列叙述正确的是( )
A．该实验证明了TMV的遗传物质是RNA
B．单独使用病毒的蛋白质也能使烟草叶片感染
C．该实验用同位素标记法跟踪构成TMV的物质去向
D．烟草叶片受感染后出现病斑是因为接种的病毒进行了逆转录
答案 A
解析 分析题图可知，重组病毒感染烟草后，产生的病毒后代是由病毒的RNA决定的，即该实验证明了TMV的遗传物质是RNA，A项正确；实验并没有单独利用病毒的蛋白质感染烟草，因此不能得出单独使用病毒的蛋白质也能使烟草叶片感染的结论，B项错误；该实验没有利用同位素标记法，C项错误；该实验不能证明病毒是否发生逆转录，D项错误。
5．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)235SO4，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______(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。
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．用32P标记S型肺炎双球菌的DNA，35S标记其蛋白质，将其加热杀死后与未标记的R型活细菌混合并注入小鼠体内。一段时间后，从死亡的小鼠体内提取到活的S型和R型细菌。下列有关元素分布的分析，最可能的情况是( )
A．部分S型细菌含有32P，不含35S
B．部分R型细菌含有32P和35S
C．所有S型细菌都含有32P，不含35S
D．所有R型细菌都含有35S，不含32P
答案 A
解析 由于加热杀死后的S型细菌与未标记的R型细菌混合并注入小鼠体内，能进入R型细菌起转化作用的是32P标记的DNA，而失去活性的蛋白质不能进入细菌，所以S型细菌利用自己的DNA的两条链为模板，用R型细菌的原料合成自身的DNA和蛋白质，因此小鼠体内的部分S型细菌含有32P，全部不含35S，A项正确。
3．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大肠杆菌的实验，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。
4．据科学研究表明，噬藻体除了能侵染大肠杆菌，还能侵染蓝藻。噬藻体侵染蓝藻的增殖过程与噬菌体侵染大肠杆菌类似。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
答案 D
解析 实验开始前需要标记噬藻体，标记的方法就是先用35S或32P标记蓝藻，然后再用噬藻体侵染，A正确；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，B正确；步骤③是搅拌、离心，目的是让噬藻体(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，C正确；侵染蓝藻的噬藻体利用蓝藻体内的脱氧核苷酸和氨基酸为原料，合成子代噬藻体，D错误。
5．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
6．下列四图表示了在“肺炎双球菌转化实验”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，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“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“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．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。
8．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是( )
A．3和4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
答案 D
解析 2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化；1号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。
9．(2018·邯郸模拟)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．艾弗里的体外转化实验表明，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 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，说明DNA是主要的遗传物质，A项正确；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；艾弗里的体外转化实验表明，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。
10．一种感染螨虫的新型病毒，研究人员利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的螨虫细胞等为材料，设计可相互印证的甲、乙两组实验，以确定该病毒的核酸类型。下列有关实验设计思路的叙述，错误的是( )
A．应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸
B．先将甲、乙两组螨虫细胞分别培养在含同位素标记的尿嘧啶或胸腺嘧啶的培养基中
C．再将病毒分别接种到含有甲、乙两组螨虫细胞的培养液中
D．一定时间后离心并收集、检测病毒的放射性，以确定病毒的类型
答案 A
解析 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。因此，实验思路为：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。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。
二、非选择题
11．下图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，该实验是在格里菲思肺炎双球菌转化实验的基础上进行的，其目的是证明“转化因子”的化学成分。请据图回答下列问题：
(1)在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是_________________________。
(2)依据图1所示的实验，可以作出__________________的假设。
(3)为验证上面的假设，设计了图2所示的实验，该实验中加入DNA酶的目的是__________，观察到的实验现象是________________________________________。
(4)通过上面两步实验，仍然不能说明________________等不是遗传物质。为此设计了图3所示的实验，该实验可观察到的实验现象是__________________________________________。该实验能够说明____________________________________________________________。
答案 (1)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质 (2)DNA是遗传物质 (3)分解从S型细菌中提取的DNA 培养基中只长R型细菌 (4)蛋白质、荚膜多糖 培养基中只长R型细菌 蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质
解析 (1)在对R型细菌进行培养之前，必须首先分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质。(2)根据图1分析可知：该实验假设DNA是遗传物质。(3)酶具有催化作用，DNA酶能使DNA水解，所以该实验中加入DNA酶的目的是分解从S型细菌中提取的DNA；由于S型细菌的DNA被水解，所以观察到的实验现象是培养基中只长R型细菌。(4)通过图1、图2实验，仍然不能说明蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质。为此设计了图3的实验，若观察到培养基中只长R型细菌，则说明蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质。
12．1952年，赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染大肠杆菌的实验，是人类探究“什么是遗传物质”的最具说服力的实验。下图为用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，据图回答下列问题：
(1)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA。如果仅凭猜想，控制其性状的遗传物质的情况有__________________________________________________________________________。
(2)你认为怎样才能得到被32P标记的T2噬菌体？请简述你的实验方案。
__________________________________________________________________________。
(3)当接种噬菌体后培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中有放射性，其最可能的原因是__________________________________________________________________________。
(4)一个噬菌体含有一个DNA分子。理论上分析，一个被32P标记的T2噬菌体感染大肠杆菌后，复制出n个子代噬菌体，其中携带32P的噬菌体有________个。复制时用的原材料来自__________________________________________________________________________。
答案 (1)①其遗传物质是蛋白质和DNA；②其遗传物质是蛋白质，不是DNA；③其遗传物质是DNA，不是蛋白质 (2)将宿主大肠杆菌在含32P的培养基中培养，获得含有32P的大肠杆菌；用T2噬菌体去感染被32P标记的大肠杆菌，待大肠杆菌细胞裂解后，释放出的噬菌体便被32P标记上了 (3)培养时间过长，复制增殖后的噬菌体从大肠杆菌体内释放出来 (4)2 大肠杆菌细胞内游离的脱氧核糖核苷酸
解析 (1)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA，故猜想可能是：①其遗传物质是蛋白质和DNA；②其遗传物质是蛋白质，不是DNA；③其遗传物质是DNA，不是蛋白质。(2)由于病毒只能在宿主细胞内生存，故应先获得含32P的大肠杆菌，即将宿主大肠杆菌在含32P的培养基中培养，获得含有32P的大肠杆菌；用T2噬菌体去感染被32P标记的大肠杆菌，待大肠杆菌细胞裂解后，释放出的噬菌体便被32P标记上了。(3)当接种噬菌体后培养时间过长，复制增殖后的噬菌体从大肠杆菌体内释放出来，导致搅拌、离心后的上清液中有放射性。(4)DNA复制为半保留复制，所以复制出的n个子代噬菌体，其中携带32P的噬菌体有2个，复制时用的原料来自大肠杆菌细胞内游离的脱氧核糖核苷酸。 类型
特点
S型细菌
R型细菌
菌落
表面光滑
表面粗糙
菌体
有多糖类的荚膜
无多糖类的荚膜
毒性
有毒性，使小鼠患败血症死亡
无毒性
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌
小鼠体内培养
培养基体外培养
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌体内各成分的相互对照
实验结果
已经被加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
已经被加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”
DNA是S型细菌的遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质
联系
①所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌；②体内转化实验是基础，仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA；③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则
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
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
组别
A
B
C
D
注射溶液
该病毒核酸提取物和RNA酶
该病毒核酸提取物和
该病毒核酸提取物
____________________