专题17 DNA是主要的遗传物质（串讲）-备战2024年高考生物一轮复习串讲精练（新高考专用）（原卷版）

专题17 DNA是主要的遗传物质

考点一　肺炎链球菌转化实验的分析

1．肺炎链球菌类型

____型菌菌落表面光滑，有荚膜，有致病性。____型菌菌落表面粗糙，无荚膜，无致病性。

2.格里菲思的体内转化实验结论________________________________________________________。

3．艾弗里的体外转化实验结论：____才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

1．格里菲思的体内转化实验

实验过程：

R型活细菌注射给小鼠→小鼠不死亡

S型活细菌注射给小鼠→小鼠死亡，分离出S型活细菌

加热杀死的S型细菌注射给小鼠→小鼠不死亡

R型活细菌＋加热杀死的S型细菌注射给小鼠→小鼠死亡，分离出S型活细菌

结论是S型菌细胞提取物中含有转化因子，而它的化学本质还是未知的。  

2．蛋白质不能作为遗传物质的证据：

①蛋白质不能进行自我复制

②蛋白质在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定

③蛋白质不能遗传给后代

3.艾弗里的体外转化实验

（1）实验思路：

设法逐步去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。

（2）实验过程：

结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；

①艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；

②被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数；

③蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。

④该实验的设计遵循单一变量原则和对照原则。

运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。如：在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质。

结论∶DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。

典例1.肺炎链球菌转化实验中，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

典例2.格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时，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链球菌荚膜的生成，该物质是“转化因子”

B．抗R型菌株的抗体控制着肺炎链球菌荚膜的生成，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

考点二　噬菌体侵染细菌实验的分析

1.实验材料：________和大肠杆菌。

2.用到的技术：________和离心技术。

3.实验方法：同位素标记，用35S、32P分别标记T2噬菌体的____和____。

4.噬菌体的增殖

5.搅拌的目的是________________________________；离心的目的是________________________________________________。

6.结论________________________________。

7．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：_________是烟草花叶病毒的遗传物质，_____________不是烟草花叶病毒的遗传物质。

2．探索结论

_________是主要的遗传物质，因为实验证明________________生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。

1．实验过程

(1)标记噬菌体

(2)侵染大肠杆菌

2．实验结果分析

3.结论：DNA是遗传物质。

4.上清液和沉淀物出现放射性的原因

（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：①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，上清液中出现放射性。②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，也会使上清液中出现放射性。

（2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

1.以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点：

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。

2.结合肺炎链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：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。

“二看法”判断子代噬菌体标记情况

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．比较艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验

典例1.(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

典例2.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

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噬菌体中有含有35S

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链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。

1．转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指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，只是小部分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。

5.就生物个体而言，其遗传物质是唯一的，即真核生物与原核生物等细胞生物的遗传物质是DNA，DNA病毒的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA；就整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物（RNA病毒）的遗传物质是RNA，因此，DNA是主要的遗传物质是对整个生物界而言，而不是对某一特定的生物个体而言。

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(A.D.Hershey)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.Meselson)等证明DNA进行半保留复制

D．温特(F.W.Went)证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质

2.(2020·浙江7月选考)下列关于“肺炎链球菌转化实验”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

3.(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

4.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

5.（2023·天津·统考高考真题）下列生物实验探究中运用的原理，前后不一致的是（    ）

A．建立物理模型研究DNA结构－ 研究减数分裂染色体变化

B．运用同位素标记法研究卡尔文循环－研究酵母菌呼吸方式

C．运用减法原理研究遗传物质－研究抗生素对细菌选择作用

D．孟德尔用假说演绎法验证分离定律－摩尔根研究伴性遗传

6.（2022·海南·统考高考真题）某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是（    ）

A．①和④ B．②和③ C．②和④ D．④和③

7.（2022·湖南·高考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（　　）

A．新的噬菌体DNA合成

B．新的噬菌体蛋白质外壳合成

C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA

D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合

8．（2022·浙江·高考真题）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（    ）

A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 

B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来

C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 

D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

9．（2021·全国·高考真题）在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（  ）

A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关

B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成

C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响

D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌