资源简介

第19讲 DNA是主要的遗传物质
目录
01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维领航 3
03考点突破·考法探究 3
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析 3
知识点1 对遗传物质的早期推测 3
知识点2　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 3
知识点3 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 5
知识点4　科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 6
考向1 结合肺炎链球菌转化实验，考查科学探究能力 7
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析 8
知识点1 噬菌体侵染细菌实验 8
知识点2 三个经典实验对比 12
考向1 结合噬菌体侵染细菌实验，考查实验探究 13
考点三 DNA是主要的遗传物质 14
知识点1 烟草花叶病毒对烟草叶细包的感染实验 14
知识点2 DNA是主要的遗传物质 15
知识点3 判断DNA病毒和RNA病毒的方法（拓展） 15
考向1 结合探索遗传物质的实验思路和方法，考查科学思维能力 16
04真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 18
05长句分析·规范作答 21
一、教材知识链接 21
二、教材深挖拓展 22
三、长句规范作答 22
考点 由高考知核心知识点 预测
DNA是主要的遗传物质 考点一：肺炎链球菌转化实验的分析（3年5考，全国卷3年1考） （2024·甘肃）证明DNA是遗传物质的经典实验 （2023·天津卷）肺炎链球菌的体外转化实验 （2022 ·浙江卷）噬菌体侵染细菌实验 （2022 ·广东卷）证明DNA是遗传物质的经典实验 （2022 ·海南卷）噬菌体侵染细菌实验 （2022 ·河北卷）证明DNA是遗传物质的经典实验 （2022 ·湖南卷）噬菌体侵染细菌实验 （2022 ·辽宁卷）证明DNA是遗传物质的经典实验 题型：选择题、解答题 内容：本专题知识难度较低、较高的两极分化，要求基础要扎实。考查学生对相关实验的整体性的认识，或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
考点二：噬菌体侵染细菌实验的分析（3年7考，全国卷3年0考）
考点三：DNA是主要的遗传物质（3年2考，全国卷3年0考）
课标要求 1.概述多数生物的生态是DNA分子的功能片段，有些病毒的生态在RNA分子上。
新旧教材对比 增：①荚膜的解释(相关信息)；②自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。 改：①肺炎双球菌改为肺炎链球菌；②艾弗里实验内容；③T2噬菌体改为T2噬菌体。
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析
知识点1 对遗传物质的早期推测
1.蛋白质：基本单位：常见的21种氨基酸，20世纪20年代支持率很高。
2.DNA：基本单位：4种脱氧核苷酸，20世纪30年代，少数支持。
知识点2　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
1.科学家：1928年【英】 格里菲斯
2.实验材料：肺炎链球菌
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 光滑 粗糙
菌体 有多糖类荚膜 无多糖类荚膜
有无毒性 有，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡 无
注：有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细包的吞噬，有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。
3.实验过程：
4.实验分析
（1）实验①②对比说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。
（2）实验②③对比说明加热致死的S型细菌无致病性。
（3）实验②③④对比说明R型细菌能转化为S型细菌。
【易错提示】发生转化的只是少部分R型细菌。
（4）如果没有实验③，能否得出格里菲思的结论？为什么？
提示：否。因为无对照实验，不能说明加热致死后的S型细菌中含有促成R型活细菌转化成S型活菌的转化因子。
（5）在实验④中是否所有的R型细菌都转化成了S型细菌？
提示：不是，发生转化的只是少部分R型细菌。
5.结论：加热杀死的S型细菌中，必然含有某种“转化因子”，使无致病性的R型活菌转化为有致病性的S型活菌。
【拓展延伸】在格里菲思第④组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
(1)ab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__。
(2)bc段R型细菌数量增多的原因是___b点之前，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。
【名师点拨】
①此实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但转化因子的本质不清楚。
②发生转化的只是少部分R型细菌。
③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，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。　
知识点3 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
问题1：如何设计实验寻找S型肺炎链球菌的遗传物质呢？
细包的物质=水+无机盐+蛋白质+核酸+糖类+脂质
问题2：但究竟哪一个才是转化因子呢？
1.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。
2.实验过程及结果：酶解法
注意：该实验应用了减法原理。
3.结果分析
a．第①组实验表明：S型细菌的细包提取物可以促进R型细菌转化为S型细菌。
b．第②③④组实验表明：S型细菌的细包提取物用蛋白酶、酯酶或RNA酶处理后仍然具有转化活性。
c．第⑤组实验表明：S型细菌的细包提取物经DNA酶处理后失去转化活性。
4.实验结论：细包提取物中含有转化因子，其很可能是DNA。
5.后续研究：艾弗里等人分析了细包提取物的理化性质，发现这些特性都与DNA极为相似，于是艾弗里提出：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
注意：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；
【特别提醒】
1.转化的实质是生态重组而非生态突变。
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，使受体细包获得了新的遗传信息，即发生了生态重组(属于广义上的)。
注意：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。
2.加热并没有使DNA完全失去活性。
加热致死的S型细菌的蛋白质变性失活,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型细菌都能转化为S型细菌。
事实上转化的效率很低，并且转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。
知识点4　科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
1.加法原理
（1）含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
（2）举例：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。
对照组 实验组 实验组 实验组
2.减法原理
（1）含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
（2）举例：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，就利用了“减法原理”。
对照组 实验组 实验组
【易错辨析】
1.格里菲思实验中，第四组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。(必修2 P43图3 2)(　× 　)
提示：由R型细菌转化而来
2.格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(必修2 P43正文)(　×　 )
提示：没有证明DNA可以改变生物体的遗传性状
3.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。(必修2 P44图3 3)(　 √ 　)
4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(必修2 P44正文)(　× 　)
考向1 结合肺炎链球菌转化实验，考查科学探究能力
例1．实验1：将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养；实验2：将S型细菌的DNA用DNA酶处理后所得物质与R型细菌混合培养。相关叙述正确的是 (　　)
A.实验1的培养基上仅有S型细菌生长
B.实验2的培养基上有R型和S型细菌生长
C.实验1、2可以证明DNA是主要的遗传物质
D.实验1与实验2形成对照
【答案】　D
【解析】　实验1的培养基上既有S型细菌又有R型细菌，实验2的培养基上只有R型细菌，A、B错误；实验1与实验2相互对照，只能说明S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌，不能证明DNA是主要的遗传物质，C错误，D错误。
【变式训练】艾弗里等科学家进行了体外转化实验，他们将S型细菌的细包提取物分别用不同的酶进行处理后，再与活的R型细菌混合培养进行转化，具体分组及对应处理方式如表所示。下列相关分析正确的是(　　)
实验分组 对细包提取物的处理方式
甲 蛋白酶处理
乙 RNA酶处理
丙 DNA酶处理
丁 酯酶(脂肪酶)处理
A.上述实验中的丙组不会发生转化
B.本实验与噬菌体侵染细菌实验都利用了同位素标记技术
C.上述实验中的甲组、乙组、丁组为空白对照组，且都不能发生转化
D.丁组中转化出的S型细菌因具有荚膜而受到机体吞噬细包的破坏，从而导致生物患病
【答案】　A
【解析】　由于丙组加入了DNA酶，导致DNA被分解，则R型细菌不能转化为S型细菌，所以丙组不会发生转化，A正确；本实验没有利用同位素标记技术，B错误；甲组、乙组、丁组处理后都没有导致DNA被分解，则都能发生转化，培养基中活菌类型为R型和S型，C错误；S型细菌的菌体外面有多糖类的荚膜，使菌体可抵抗吞噬细包的吞噬，不易受到宿主正常防御机制的破坏，因此导致生物患病，D错误。
【变式训练】如图表示肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，下列有关叙述错误的是(　　)
A．加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B．转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生生态突变产生的
C．S型细菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D．若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌
【答案】　B
【解析】　据图分析可知，加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段，与R型细菌混合后，其中一个片段与R型细菌DNA重组，A正确；转化产生的S型细菌中的capS是与R型细菌中的capR发生生态重组产生的，B错误；S型细菌外有荚膜的保护，若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌，D错误。
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析
知识点1 噬菌体侵染细菌实验
1.实验者：赫尔希和蔡斯
2.设计思路：（与艾弗里实验思路相同）
设法将DNA、蛋白质等物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能。
3.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：_放射性同位素标记___法，该实验中用35S、32P分别标记___蛋白质和DNA__。
4.T2噬菌体简介：
（1）优点：
①是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
②头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。
③在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌。
④子代噬菌体从宿主细包裂解释放。
【注意】不用14C和18O，也不能用35S、32P标记同一噬菌体
【问题1】为什么不能用18O和14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体？
提示：DNA和蛋白质都含有O和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定是哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。
（2）噬菌体的增殖
注意：噬菌体增殖过程中：噬菌体只提供自身的DNA为模板，合成新DNA和蛋白质所需的原料、能量、场所、酶均来自大肠杆菌。
过程 增殖需要的条件 内容
合成T2噬菌体DNA 模板 噬菌体的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
5.实验过程：
【问题2】如何获得同位素标记的噬菌体？
第一步：标记大肠杆菌
大肠杆菌+含35S的培养基→含35S的大肠杆菌
大肠杆菌+含32P的培养基→含32P的大肠杆菌
第二步：标记T2噬菌体
T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体
T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体
第三步：已标记T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
（1）35S标记噬菌体组：
实验结果分析 搅拌的目的 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的 使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层
上清液放射性很高说明什么 说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌
沉淀物放射性很低说明什么 搅拌不充分
（2）32P标记噬菌体组：
实验结果分析 沉淀物放射性很高 说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
上清液放射性很低 培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
6.实验结论：
（1）直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。
（2）间接证明：DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制蛋白质的合成，从而控制生物体的代谢和性状。
（3）上述实验能否证明蛋白质不是遗传物质呢？
提示：不能，因为蛋白质没有进入细菌体内，不能明确其是否有遗传效应。
【教材隐性知识】
1.【教材隐性知识】源于必修2 P46“思考·讨论”：选用细菌或病毒作为探索遗传物质的实验材料的优点有 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。
2.【教材隐性知识】(2)源于必修2 P47“练习与应用·拓展应用”：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是 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
【特别提醒】子代噬菌体的组成物质来源分析
（1）从蛋白质外壳方面分析：由寄主细包提供原料氨基酸，在寄主细包的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。
（2）从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细包提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式合成子代噬菌体的DNA。
（3）从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细包提供原料合成。
7.实验误差分析：
亲代噬菌体 上清液(主要是噬菌体外壳) 沉淀物(主要是被侵染的大肠杆菌) 细菌裂解释放出的子代噬菌体有无放射性
35S-蛋白质 放射性高 放射性低 没有检测到35S
32P-DNA 放射性低 放射性高 检测到32P
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
提示：沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。
【问题3】用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲：含有35S标记的蛋白质均不能进入大肠杆菌，离心后全存在于上清液. 实际上：沉淀物中也有少量放射性，原因是：由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
【问题4】32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
A.保温时间过短，部分噬菌体的DNA还没有进入大肠杆菌细包内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；
B.保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。
知识点2 三个经典实验对比
肺炎链球菌体内转化实验 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
实验者 格里菲思 艾弗里 赫尔希和蔡斯
思 路 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
分离方式 酶解法：分别加入到R型菌中 同位素标记法：标记DNA和蛋白质
结 论 加热杀死的S型菌体内有“转化因子” 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。 DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质。
【易错辨析】
1．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注入大肠杆菌细包中。(必修2 P45正文)(　√　)
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。(必修2 P45正文)(　×　)
提示：病毒只能在宿主细包中增殖，在普通培养基中无法培养和标记
3．用1个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。(必修2 P45图3 6)(　×　)
提示：0个
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。(必修2 P46正文)(　×　)
提示：不能，因为蛋白质没有进入细菌体内，不能明确其是否有遗传效应。
考向1 结合噬菌体侵染细菌实验，考查实验探究
例1.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(　　)
　　　 材料及标记 实验组　　 T2噬菌体 大肠杆菌
① 未标记 15N标记
② 32P标记 35S标记
③ 3H标记 未标记
④ 35S标记 未标记
A.①和④ B.②和③
C.②和④ D.④和③
【答案】　C
【解析】　噬菌体侵染大肠杆菌时，只有DNA进入大肠杆菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分DNA和蛋白质，可用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，说明亲代噬菌体的DNA被32P标记，根据第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说明第二组噬菌体的蛋白质被35S标记，C正确，A、B、D错误。
【变式训练】1.如图A～E表示用35S标记的T2噬菌体侵染细菌的过程，下列有关叙述正确的是(　　)
A.A～E依次为吸附、注入、复制、组装和释放
B.C时细菌内部分DNA分子具有放射性
C.D、E时分别搅拌、离心，后者上清液中放射性较强
D.该实验证明DNA是T2噬菌体的主要遗传物质
【答案】　A
【解析】　T2噬菌体侵染细菌的过程依次为吸附、注入、复制、组装和释放，即A～E过程，A正确；C过程是以T2噬菌体的DNA为模板，以细菌内的脱氧核苷酸和氨基酸为原料合成子代DNA和蛋白质外壳的过程，由于35S只能标记蛋白质外壳，被标记的蛋白质外壳留在细菌的外面，故C时细菌内的DNA分子均无放射性，B错误；由于35S只能标记T2噬菌体的蛋白质外壳，且吸附在细菌细包外，搅拌、离心后存在于上清液中，故D、E时分别搅拌、离心，二者上清液中的放射性几乎没有区别，C错误；该实验不能证明DNA是T2噬菌体的遗传物质，因为缺乏用32P标记噬菌体DNA的对照实验，D错误。
【变式训练】2.利用含有32P标记的T2噬菌体侵染细菌，经过培养和搅拌以及离心后，发现离心管的沉淀物中含有较高放射性，而上清液中放射性含量很少。下列相关叙述错误的是(　　)
A.通过用含有32P标记的肺炎链球菌培养T2噬菌体来标记噬菌体
B.若上清液放射性偏高，则可能是培养时间过短所致
C.该实验结果不能证明T2噬菌体的遗传物质是DNA
D.若该实验不经过搅拌，对实验结果没有明显影响
【答案】　A
【解析】　T2噬菌体只寄生在大肠杆菌中，不能寄生在肺炎链球菌中，应用含有32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体来标记噬菌体，A正确；T2噬菌体侵染细菌时，其DNA注入大肠杆菌，蛋白质外壳留在外面，若上清液放射性偏高，可能是培养时间过短，部分噬菌体DNA未注入大肠杆菌所致，B正确；通过检测32P标记组和35S标记组两组实验中上清液、沉淀物及子代噬菌体的放射性，才可充分证明DNA是T2噬菌体的遗传物质，C正确；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，T2噬菌体侵染细菌时，只有32P标记的DNA进入细菌中，若该实验不经过搅拌，对实验结果没有明显影响，D错误。
考点三 DNA是主要的遗传物质
知识点1 烟草花叶病毒对烟草叶细包的感染实验
1.实验材料：烟草花叶病毒（只由蛋白质和RNA组成）、烟草（高等植物）
2.实验过程：
3.实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。
知识点2 DNA是主要的遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细包生物 真核生物 DNA和RNA DNA 动物、植物、真菌
原核生物 DNA 细菌
非细包生物 DNA病毒 仅有DNA DNA T2噬菌体、乙肝病毒
RNA病毒 仅有RNA RNA 烟草花叶病毒、HIV病毒
细包生物：真核生物与原核生物的遗传物质是DNA
非细包生物：病毒的遗传物质是DNA或RNA
生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而 DNA是主要的遗传物质 。就生物个体而言，其遗传物质是唯一的。
知识点3 判断DNA病毒和RNA病毒的方法（拓展）
例如：研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。
（1）酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入__DNA(DNA水解)_酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细包，若在宿主细包内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。
（2）侵染法：将__该病毒的宿主细包___培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种__该病毒__，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为__RNA__病毒。
（3）碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。
①若含有T，且___A的比例不等于T的比例__，则说明是单链DNA。
②若含有T，且__A的比例等于T的比例__，则最可能是双链DNA。
③若含有U，且___A的比例不等于U的比例__，则说明是单链RNA。
④若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。
【考点训练】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。假设在宿主细包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包等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出实验思路；
提示：甲组：将宿主细包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：将宿主细包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。
【题后悟道·归纳】探究“遗传物质”种类的4种方法
考向1 结合探索遗传物质的实验思路和方法，考查科学思维能力
例1．烟草花叶病毒(TMV)是一种单链RNA病毒，具有S和HR等多种株系。科学家分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质，进行了以下重组实验：
重组实验过程 子代病毒的类型
第一组：SRNA＋HR蛋白质→感染烟草 S株系
第二组：HRRNA＋S蛋白质→感染烟草 HR株系
下列相关叙述中，合理的是(　　)
A.可以通过培养基上菌落特征的不同鉴别TMV的不同株系
B.将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色
C.根据实验结果可推测，TMV的RNA控制其蛋白质的合成
D.在该实验中，第一组实验是对照组，第二组实验是实验组
【答案】　C
【解析】　病毒必须寄生在活细包中，不能用培养基培养，A不合理；DNA与二苯胺沸水浴，溶液才会变成蓝色，而TMV的遗传物质是RNA，B不合理；根据实验结果可推测，TMV的遗传物质是RNA，能控制其蛋白质的合成，C合理；该实验为相互对照实验，第一组和第二组互为对照组与实验组，D不合理。
【变式训练】某种感染动物细包的病毒M主要由核酸和蛋白质组成。为探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA，某研究小组展开了相关实验，如表所示。回答下列问题：
组别 处理方式 实验结果
A 病毒M＋活鸡胚培养基 分离得到大量的病毒M
B 病毒M＋DNA酶＋活鸡胚培养基
C
(1)该实验运用了________(填“加法”或“减法”)原理。
(2)C组的处理方式是__________________________________________________。
(3)若鉴定结果表明病毒M是DNA病毒，则B组和C组的实验结果分别是
___________________________________________________________________。
(4)若鉴定结果表明病毒M是单链RNA病毒，通过自我复制产生遗传物质，则让病毒M的遗传物质进行复制，至少经过________次复制才能得到病毒M的遗传物质，原因是_____________________________________________________________________________。
【答案】　
(1)减法
(2)病毒M＋RNA酶＋活鸡胚培养基
(3)不能分离得到病毒M、分离得到大量的病毒M
(4)2　RNA复制时遵循碱基互补配对原则，单链RNA第1次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的互补，经过第2次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的相同
【解析】　
(1)该实验的目的是“探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA”，实验的自变量是使用的酶的种类，DNA酶能催化DNA水解，RNA酶能催化RNA水解，所依据的生物学原理是酶具有专一性，实验中通过加入的水解酶使核酸分解，因此，该实验运用的是减法原理。(2)根据实验设计的单一变量原则可推测，C组的处理方式是病毒M＋RNA酶＋活鸡胚培养基。(3)若鉴定结果表明病毒M是DNA病毒，则B组由于DNA被水解，实验结果为不能分离得到病毒M，而C组中由于RNA酶不能将DNA水解，因而实验结果为分离得到大量的病毒M。
(4)若鉴定结果表明病毒M是单链RNA病毒，通过自我复制产生遗传物质，由于该病毒的遗传物质是单链RNA，则让病毒M的遗传物质进行复制，至少经过2次复制才能得到病毒M的遗传物质，这是因为RNA复制时遵循碱基互补配对原则，单链RNA第1次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的互补，经过第2次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的相同。
【变式训练】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．加热致死的S型肺炎链球菌与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，属于性状分离现象，不能说明RNA是遗传物质，A正确；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；加热致死的S型肺炎链球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能说明加热致死的S型细菌中存在转化因子，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。
1．（2024·甘肃·高考真题）科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是（ ）
A．肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性
B．肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子
C．噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细包后，利用自身原料和酶完成自我复制
D．烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状
【答案】A
【分析】肺炎链球菌转化实验包括格里菲思体内转化实验和艾弗里体外转化实验，其中格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌；艾弗里体外转化实验证明DNA是遗传物质。
【详解】A、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验未单独研究每种物质的作用，在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，S型菌株的DNA分子可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性，A正确；
B、在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用自变量控制中的“减法原理”设置对照实验，通过观察只有某种物质存在或只有某种物质不存在时，R型菌的转化情况，最终证明了DNA是遗传物质，例如“S型菌DNA+DNA酶”组除去了DNA，B错误；
C、噬菌体为DNA病毒，其DNA进入宿主细包后，利用宿主细包的原料和酶完成自我复制，C错误；
D、烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状，而蛋白质不能使烟草出现花叶病斑性状，D错误。
故选A。
2．（2023·天津·高考真题）科学发现中蕴含着值得后人借鉴鉴的方法或原 理。下列探究实践与科学发现运用的方法或原理不一致的是（ ）
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
【分析】1、模型构建法：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助具体的实物或其它形象化的手段，有的则抽象的来表达。模型的很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。
2、同位素标记法：同位素可用于追踪物质运行和变化的规律，例如噬菌体侵染细菌的实验。
【详解】A、模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述，研究DNA结构时构建了DNA双螺旋的物理模型，研究减数分裂时可通过橡皮泥等工具进行物理模型的构建，A正确；
B、鲁宾和卡门用对比实验证明光合作用中氧气的来源是水，探究酵母菌呼吸方式时用的也是对比实验法，分别设置有氧和无氧组进行探究，B正确；
C、在探究DNA是遗传物质的实验中，肺炎链球菌的体外实验中用对应的酶设法去除相应物质，观察其作用，用到了减法原则，研究抗生素对细菌的选择作用时，利用了加法原理，C错误；
D、孟德尔验证分离定律和摩尔根研究伴性遗传都用到了假说演绎法，D错误。
故选B。
D、T2噬菌体的DNA进入细菌，以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的DNA，然后通过转录，合成mRNA与核糖体结合，通过翻译合成噬菌体的蛋白质外壳，因此侵染过程中会发生合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，D错误。
故选B。
5．（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
【答案】B
【分析】
1、噬菌体的结构：蛋白质外壳（C、H、O、N、S）+DNA（C、H、O、N、P）。
2、噬菌体的繁殖过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成分）→组装→释放。
【详解】A、实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质，A正确；
B、实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，B错误；
C、大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C正确；
D、该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
故选B。
一、教材知识链接
1.(必修2 P43)格里菲思实验中的加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是生态重组；实验结论是在加热致死的S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。
2.(必修2 P44)肺炎链球菌体外转化实验中用到了自变量控制中的减法原理，实验结论是DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.(必修2 P45)赫尔希和蔡斯利用了放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。
4.实验误差分析：①用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含较高放射性的原因是保温时间过短或过长。
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是搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
5.(必修2 P45)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
6.(必修2 P46)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质；原核生物(如细菌)的遗传物质是DNA，真核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。
二、教材深挖拓展
1．(必修2 P43)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？请说明理由。
提示：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在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。
2．(必修2 P44)体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？
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，转化实质为“生态重组”。
3．(必修2 P44)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，不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。
4．(必修2 P45)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，但实际上含有少量放射性的原因是什么？
提示：可能由于搅拌不充分，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。
三、长句规范作答
1．(科学探究)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出？
提示：最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质等分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质等的作用。
2.(科学探究)写出用32P标记的T2噬菌体的步骤：
提示：(1)用含32P的培养基培养大肠杆菌，获得被32P标记的大肠杆菌；
(2)再用被标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA中含有32P标记的噬菌体。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第19讲 DNA是主要的遗传物质
目录
01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维领航 3
03考点突破·考法探究 3
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析 3
知识点1 对遗传物质的早期推测 3
知识点2　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 3
知识点3 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 5
知识点4　科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 6
考向1 结合肺炎链球菌转化实验，考查科学探究能力 7
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析 8
知识点1 噬菌体侵染细菌实验 8
知识点2 三个经典实验对比 12
考向1 结合噬菌体侵染细菌实验，考查实验探究 13
考点三 DNA是主要的遗传物质 14
知识点1 烟草花叶病毒对烟草叶细包的感染实验 14
知识点2 DNA是主要的遗传物质 14
知识点3 判断DNA病毒和RNA病毒的方法（拓展） 15
考向1 结合探索遗传物质的实验思路和方法，考查科学思维能力 15
04真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 16
05长句分析·规范作答 18
一、教材知识链接 18
二、教材深挖拓展 18
三、长句规范作答 19
考点 由高考知核心知识点 预测
DNA是主要的遗传物质 考点一：肺炎链球菌转化实验的分析（3年5考，全国卷3年1考） （2024·甘肃）证明DNA是遗传物质的经典实验 （2023·天津卷）肺炎链球菌的体外转化实验 （2022 ·浙江卷）噬菌体侵染细菌实验 （2022 ·广东卷）证明DNA是遗传物质的经典实验 （2022 ·海南卷）噬菌体侵染细菌实验 （2022 ·河北卷）证明DNA是遗传物质的经典实验 （2022 ·湖南卷）噬菌体侵染细菌实验 （2022 ·辽宁卷）证明DNA是遗传物质的经典实验 题型：选择题、解答题 内容：本专题知识难度较低、较高的两极分化，要求基础要扎实。考查学生对相关实验的整体性的认识，或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
考点二：噬菌体侵染细菌实验的分析（3年7考，全国卷3年0考）
考点三：DNA是主要的遗传物质（3年2考，全国卷3年0考）
课标要求 1.概述多数生物的生态是DNA分子的功能片段，有些病毒的生态在RNA分子上。
新旧教材对比 增：①荚膜的解释(相关信息)；②自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。 改：①肺炎双球菌改为肺炎链球菌；②艾弗里实验内容；③T2噬菌体改为T2噬菌体。
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析
知识点1 对遗传物质的早期推测
1.蛋白质：基本单位：常见的21种氨基酸，20世纪20年代支持率很高。
2.DNA：基本单位：4种脱氧核苷酸，20世纪30年代，少数支持。
知识点2　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
1.科学家：1928年【英】 格里菲斯
2.实验材料：肺炎链球菌
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 光滑 粗糙
菌体 有多糖类荚膜 无多糖类荚膜
有无毒性 有，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡 无
注：有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细包的吞噬，有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。
3.实验过程：
4.实验分析
（1）实验①②对比说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。
（2）实验②③对比说明加热致死的S型细菌无致病性。
（3）实验②③④对比说明R型细菌能转化为S型细菌。
【易错提示】发生转化的只是少部分R型细菌。
（4）如果没有实验③，能否得出格里菲思的结论？为什么？
（5）在实验④中是否所有的R型细菌都转化成了S型细菌？
5.结论：加热杀死的S型细菌中，必然含有某种“转化因子”，使无致病性的R型活菌转化为有致病性的S型活菌。
【拓展延伸】在格里菲思第④组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
(1)ab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__。
(2)bc段R型细菌数量增多的原因是___b点之前，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。
【名师点拨】
①此实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但转化因子的本质不清楚。
②发生转化的只是少部分R型细菌。
③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，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。　
知识点3 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
问题1：如何设计实验寻找S型肺炎链球菌的遗传物质呢？
细包的物质=水+无机盐+蛋白质+核酸+糖类+脂质
问题2：但究竟哪一个才是转化因子呢？
1.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。
2.实验过程及结果：酶解法
注意：该实验应用了减法原理。
3.结果分析
a．第①组实验表明：S型细菌的细包提取物可以促进R型细菌转化为S型细菌。
b．第②③④组实验表明：S型细菌的细包提取物用蛋白酶、酯酶或RNA酶处理后仍然具有转化活性。
c．第⑤组实验表明：S型细菌的细包提取物经DNA酶处理后失去转化活性。
4.实验结论：细包提取物中含有转化因子，其很可能是DNA。
5.后续研究：艾弗里等人分析了细包提取物的理化性质，发现这些特性都与DNA极为相似，于是艾弗里提出：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
注意：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；
【特别提醒】
1.转化的实质是生态重组而非生态突变。
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，使受体细包获得了新的遗传信息，即发生了生态重组(属于广义上的)。
注意：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。
2.加热并没有使DNA完全失去活性。
加热致死的S型细菌的蛋白质变性失活,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型细菌都能转化为S型细菌。
事实上转化的效率很低，并且转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。
知识点4　科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
1.加法原理
（1）含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
（2）举例：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。
对照组 实验组 实验组 实验组
2.减法原理
（1）含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
（2）举例：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，就利用了“减法原理”。
对照组 实验组 实验组
【易错辨析】
1.格里菲思实验中，第四组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。(必修2 P43图3 2)(　 　)
2.格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(必修2 P43正文)(　　 )
3.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。(必修2 P44图3 3)(　 　)
4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(必修2 P44正文)(　 　)
考向1 结合肺炎链球菌转化实验，考查科学探究能力
例1．实验1：将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养；实验2：将S型细菌的DNA用DNA酶处理后所得物质与R型细菌混合培养。相关叙述正确的是 (　　)
A.实验1的培养基上仅有S型细菌生长
B.实验2的培养基上有R型和S型细菌生长
C.实验1、2可以证明DNA是主要的遗传物质
D.实验1与实验2形成对照
【变式训练】艾弗里等科学家进行了体外转化实验，他们将S型细菌的细包提取物分别用不同的酶进行处理后，再与活的R型细菌混合培养进行转化，具体分组及对应处理方式如表所示。下列相关分析正确的是(　　)
实验分组 对细包提取物的处理方式
甲 蛋白酶处理
乙 RNA酶处理
丙 DNA酶处理
丁 酯酶(脂肪酶)处理
A.上述实验中的丙组不会发生转化
B.本实验与噬菌体侵染细菌实验都利用了同位素标记技术
C.上述实验中的甲组、乙组、丁组为空白对照组，且都不能发生转化
D.丁组中转化出的S型细菌因具有荚膜而受到机体吞噬细包的破坏，从而导致生物患病
【变式训练】如图表示肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，下列有关叙述错误的是(　　)
A．加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B．转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生生态突变产生的
C．S型细菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D．若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析
知识点1 噬菌体侵染细菌实验
1.实验者：赫尔希和蔡斯
2.设计思路：（与艾弗里实验思路相同）
设法将DNA、蛋白质等物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能。
3.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：_放射性同位素标记___法，该实验中用35S、32P分别标记___蛋白质和DNA__。
4.T2噬菌体简介：
（1）优点：
①是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
②头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。
③在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌。
④子代噬菌体从宿主细包裂解释放。
【注意】不用14C和18O，也不能用35S、32P标记同一噬菌体
【问题1】为什么不能用18O和14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体？
提示：DNA和蛋白质都含有O和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定是哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。
（2）噬菌体的增殖
注意：噬菌体增殖过程中：噬菌体只提供自身的DNA为模板，合成新DNA和蛋白质所需的原料、能量、场所、酶均来自大肠杆菌。
过程 增殖需要的条件 内容
合成T2噬菌体DNA 模板 噬菌体的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
5.实验过程：
【问题2】如何获得同位素标记的噬菌体？
第一步：标记大肠杆菌
大肠杆菌+含35S的培养基→含35S的大肠杆菌
大肠杆菌+含32P的培养基→含32P的大肠杆菌
第二步：标记T2噬菌体
T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体
T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体
第三步：已标记T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
（1）35S标记噬菌体组：
实验结果分析 搅拌的目的 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的 使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层
上清液放射性很高说明什么 说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌
沉淀物放射性很低说明什么 搅拌不充分
（2）32P标记噬菌体组：
实验结果分析 沉淀物放射性很高 说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
上清液放射性很低 培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
6.实验结论：
（1）直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。
（2）间接证明：DNA能够自我复制，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制蛋白质的合成，从而控制生物体的代谢和性状。
（3）上述实验能否证明蛋白质不是遗传物质呢？
【教材隐性知识】
1.【教材隐性知识】源于必修2 P46“思考·讨论”：选用细菌或病毒作为探索遗传物质的实验材料的优点有 (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。
2.【教材隐性知识】(2)源于必修2 P47“练习与应用·拓展应用”：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是 。
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
【特别提醒】子代噬菌体的组成物质来源分析
（1）从蛋白质外壳方面分析：由寄主细包提供原料氨基酸，在寄主细包的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。
（2）从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细包提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式合成子代噬菌体的DNA。
（3）从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细包提供原料合成。
7.实验误差分析：
亲代噬菌体 上清液(主要是噬菌体外壳) 沉淀物(主要是被侵染的大肠杆菌) 细菌裂解释放出的子代噬菌体有无放射性
35S-蛋白质 放射性高 放射性低 没有检测到35S
32P-DNA 放射性低 放射性高 检测到32P
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
提示：沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。
【问题3】用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲：含有35S标记的蛋白质均不能进入大肠杆菌，离心后全存在于上清液. 实际上：沉淀物中也有少量放射性，原因是：由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
【问题4】32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
A.保温时间过短，部分噬菌体的DNA还没有进入大肠杆菌细包内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；
B.保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。
知识点2 三个经典实验对比
肺炎链球菌体内转化实验 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
实验者 格里菲思 艾弗里 赫尔希和蔡斯
思 路 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
分离方式 酶解法：分别加入到R型菌中 同位素标记法：标记DNA和蛋白质
结 论 加热杀死的S型菌体内有“转化因子” 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。 DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质。
【易错辨析】
1．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注入大肠杆菌细包中。(必修2 P45正文)(　　)
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。(必修2 P45正文)(　　)
3．用1个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。(必修2 P45图3 6)(　　)
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。(必修2 P46正文)(　　)
考向1 结合噬菌体侵染细菌实验，考查实验探究
例1.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(　　)
　　　 材料及标记 实验组　　 T2噬菌体 大肠杆菌
① 未标记 15N标记
② 32P标记 35S标记
③ 3H标记 未标记
④ 35S标记 未标记
A.①和④ B.②和③
C.②和④ D.④和③
【变式训练】1.如图A～E表示用35S标记的T2噬菌体侵染细菌的过程，下列有关叙述正确的是(　　)
A.A～E依次为吸附、注入、复制、组装和释放
B.C时细菌内部分DNA分子具有放射性
C.D、E时分别搅拌、离心，后者上清液中放射性较强
D.该实验证明DNA是T2噬菌体的主要遗传物质
【变式训练】2.利用含有32P标记的T2噬菌体侵染细菌，经过培养和搅拌以及离心后，发现离心管的沉淀物中含有较高放射性，而上清液中放射性含量很少。下列相关叙述错误的是(　　)
A.通过用含有32P标记的肺炎链球菌培养T2噬菌体来标记噬菌体
B.若上清液放射性偏高，则可能是培养时间过短所致
C.该实验结果不能证明T2噬菌体的遗传物质是DNA
D.若该实验不经过搅拌，对实验结果没有明显影响
考点三 DNA是主要的遗传物质
知识点1 烟草花叶病毒对烟草叶细包的感染实验
1.实验材料：烟草花叶病毒（只由蛋白质和RNA组成）、烟草（高等植物）
2.实验过程：
3.实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。
知识点2 DNA是主要的遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细包生物 真核生物 DNA和RNA DNA 动物、植物、真菌
原核生物 DNA 细菌
非细包生物 DNA病毒 仅有DNA DNA T2噬菌体、乙肝病毒
RNA病毒 仅有RNA RNA 烟草花叶病毒、HIV病毒
细包生物：真核生物与原核生物的遗传物质是DNA
非细包生物：病毒的遗传物质是DNA或RNA
生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而 DNA是主要的遗传物质 。就生物个体而言，其遗传物质是唯一的。
知识点3 判断DNA病毒和RNA病毒的方法（拓展）
例如：研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。
（1）酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入__DNA(DNA水解)_酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细包，若在宿主细包内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。
（2）侵染法：将__该病毒的宿主细包___培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种__该病毒__，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为__RNA__病毒。
（3）碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。
①若含有T，且___A的比例不等于T的比例__，则说明是单链DNA。
②若含有T，且__A的比例等于T的比例__，则最可能是双链DNA。
③若含有U，且___A的比例不等于U的比例__，则说明是单链RNA。
④若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。
【考点训练】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。假设在宿主细包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包等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出实验思路；
考向1 结合探索遗传物质的实验思路和方法，考查科学思维能力
例1．烟草花叶病毒(TMV)是一种单链RNA病毒，具有S和HR等多种株系。科学家分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质，进行了以下重组实验：
重组实验过程 子代病毒的类型
第一组：SRNA＋HR蛋白质→感染烟草 S株系
第二组：HRRNA＋S蛋白质→感染烟草 HR株系
下列相关叙述中，合理的是(　　)
A.可以通过培养基上菌落特征的不同鉴别TMV的不同株系
B.将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色
C.根据实验结果可推测，TMV的RNA控制其蛋白质的合成
D.在该实验中，第一组实验是对照组，第二组实验是实验组
【变式训练】某种感染动物细包的病毒M主要由核酸和蛋白质组成。为探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA，某研究小组展开了相关实验，如表所示。回答下列问题：
组别 处理方式 实验结果
A 病毒M＋活鸡胚培养基 分离得到大量的病毒M
B 病毒M＋DNA酶＋活鸡胚培养基
C
(1)该实验运用了________(填“加法”或“减法”)原理。
(2)C组的处理方式是__________________________________________________。
(3)若鉴定结果表明病毒M是DNA病毒，则B组和C组的实验结果分别是
___________________________________________________________________。
(4)若鉴定结果表明病毒M是单链RNA病毒，通过自我复制产生遗传物质，则让病毒M的遗传物质进行复制，至少经过________次复制才能得到病毒M的遗传物质，原因是_____________________________________________________________________________。
【变式训练】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．加热致死的S型肺炎链球菌与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
1．（2024·甘肃·高考真题）科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是（ ）
A．肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性
B．肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子
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
一、教材知识链接
1.(必修2 P43)格里菲思实验中的加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是生态重组；实验结论是在加热致死的S型细菌中存在转化因子可以使R型细菌转化为S型细菌。
2.(必修2 P44)肺炎链球菌体外转化实验中用到了自变量控制中的减法原理，实验结论是DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.(必修2 P45)赫尔希和蔡斯利用了放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。
4.实验误差分析：①用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含较高放射性的原因是保温时间过短或过长。
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是搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
5.(必修2 P45)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
6.(必修2 P46)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质；原核生物(如细菌)的遗传物质是DNA，真核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。
二、教材深挖拓展
1．(必修2 P43)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？请说明理由。
2．(必修2 P44)体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？
3．(必修2 P44)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？
4．(必修2 P45)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，但实际上含有少量放射性的原因是什么？
三、长句规范作答
1．(科学探究)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出？
2.(科学探究)写出用32P标记的T2噬菌体的步骤：
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑