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第16讲　DNA是主要的遗传物质
[课程导学]
内容要求 3.1.1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
与旧教材对比 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　肺炎链球菌的转化实验
1．格里菲思的体内转化实验
[提醒]　(1)发生转化的只是少部分R型细菌。
(2)该实验仅能证明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．艾弗里的体外转化实验
(1)实验过程
[提醒]　在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。采用了自变量控制中的减法原理。
(2)实验分析
[提醒]　转化的实质是基因重组而非基因突变。
(1)从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有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)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。(　　)
(4)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。(　　)
(5)在生命科学发展过程中，肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(　　)
(6)艾弗里的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　　)
(7)肺炎链球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×
(7)√
1．(必修2 P43图3－2)若将加热致死的R型细菌与S型活细菌混合后注射到小鼠体内，____________(填“能”或“不能”)从小鼠体内分离出R型活细菌，原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：不能　S型细菌不能转化为R型细菌
2．(必修2 P47拓展应用T2)肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验表明，作为遗传物质至少要具备哪几个条件？
_______________________________________________________________。
提示：能够准确地自我复制；能够指导蛋白质合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等
突破 肺炎链球菌的体内、体外转化实验
核心素养 科学探究
1．(2021·高考全国卷乙改编)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热致死的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型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热致死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌
解析：选D。DNA酶可以水解S型细菌的DNA，因此S型细菌的DNA经DNA酶处理后的产物不能将R型细菌转化成S型细菌，D不合理。
2．(2019·浙江4月选考改编)为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎链球菌体外转化实验，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．该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA
解析：选C。甲组培养皿中有S型菌落，推测加热通常不会破坏转化物质的活性，但培养皿中也有未转化的R型细菌，A错误；乙组中S型细菌提取物中的蛋白质被蛋白酶催化水解，所以可推测转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中只有R型菌落，由于加入了DNA酶，所以可推测转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA，而不是主要遗传物质是DNA，D错误。
格里菲思实验(实验一)与
艾弗里实验(实验二)的三个“不同”
　
[事实概述类]
1．[2017·全国Ⅰ，T38(5)改编]艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
[原因分析类]
2．加热后S型细菌死亡，但加入R型活细菌后能转化成活的S型细菌的原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________________。
答案：加热会使蛋白质和DNA的空间结构发生改变，但DNA在降温后会恢复双螺旋结构，蛋白质不能恢复原结构，恢复原结构的S型细菌的DNA使R型细菌发生转化
3．在体内转化实验中，如果没有第三组实验(注射加热致死的S型细菌，小鼠不死亡)，不能得出格里菲思的结论，因为
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：无对照实验，不能说明加热致死的S型细菌中含有促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子
4．加热致死的S型细菌与正常的R型活细菌混合注入小鼠体内后，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，请分析曲线变化的原因。
(1)ab段R型细菌数量减少的原因是______________________________
_______________________________________________________________。
(2)bc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。
答案：(1)小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
(2)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)R型细菌转化成的S型细菌繁殖
[开放思维类]
5．请在格里菲思实验的基础上以R型活细菌、加热致死的S型细菌、小鼠等为实验材料，设计一个实验方案证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预期实验结果及结论。
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：实验思路：①将加热致死的S型细菌体内的物质分离，分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌的蛋白质和DNA分别与R型细菌混合一段时间后，再分别注射入甲、乙两组小鼠体内，观察两组小鼠的生活情况。
实验结果及结论：甲组小鼠不死亡，乙组小鼠死亡，并在乙组小鼠体内发现活的S型细菌，则证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
考点二　噬菌体侵染细菌的实验
1．实验材料：噬菌体和大肠杆菌等。
[提醒]　T2噬菌体属于DNA病毒，具有特异性，专门寄生在大肠杆菌体内，不能直接用培养基培养。若要标记T2噬菌体，需先标记大肠杆菌。
2．实验过程
[提醒]　分别用含35S、32P的噬菌体侵染细菌的实验采用的是对比(相互对照)实验。
(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链球菌转化实验更具有说服力。(　　)
(3)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。(　　)
(4)T2噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖。(　　)
(5)用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质。(　　)
(6)赫尔希和蔡斯用 35S和 32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，证明了DNA的复制方式。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
1．(必修2 P45相关信息)T2噬菌体中仅蛋白质分子中含有________，磷(P)几乎都存在于DNA分子中。
提示：硫(S)
2．(必修2 P45图3－6)某科研小组搅拌、离心后的实验数据如下图所示，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_______________________________
_______________________________________________________________。
③上清液中的 35S先增大后保持在80%左右，原因是____________________________________________________________________。
提示：(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　(3)大约有20%的噬菌体没有与细菌分离
1．“二看法”判断子代噬菌体标记情况
2．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(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
3．比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
突破1 噬菌体侵染细菌的实验分析
核心素养 科学探究
1．(2020·浙江1月选考改编)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
解析：选C。由于噬菌体侵染大肠杆菌时，其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。
2．(不定项)下图A～E表示用35S标记的T2噬菌体侵染细菌的过程，下列有关叙述不正确的是(　　)
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
解析：选BCD。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和mRNA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，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存在于原始T2噬菌体的蛋白质外壳中，且吸附在细菌细胞外，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；该实验证明DNA是T2噬菌体的遗传物质，D错误。
三次涉及大肠杆菌
　
突破2 两个经典实验的比较
核心素养 科学思维
3．艾弗里的肺炎链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利用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：选D。艾弗里的肺炎链球菌转化实验是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，并且运用了放射性同位素标记法。
4．(不定项)(2022·山东德州高三一模)下列关于“肺炎链球菌的体外转化实验”和“T2噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，错误的是(　　)
A．将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中只有一种菌落
B．在用35S标记的T2噬菌体侵染细菌的实验中，细菌裂解后得到的T2噬菌体大多数有放射性
C．在用32P标记的T2噬菌体侵染细菌的实验中，保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高
D．两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应
解析：选AB。S型细菌的DNA会使部分R型细菌转化为S型细菌，一段时间后，培养基中会有两种菌落，A错误；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，在T2噬菌体侵染细菌的实验中，只有DNA进入大肠杆菌的细胞中，蛋白质外壳留在细胞外，细菌裂解后得到的子代噬菌体没有放射性，B错误。
[事实概述类]
1．艾弗里和赫尔希选用细菌或病毒作实验材料的优点是
______________________________________________________________。
答案：个体小、结构简单；繁殖快
2．在噬菌体侵染细菌实验中，搅拌和离心的目的：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体及其蛋白质外壳与细菌脱离；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
[原因分析类]
3．[2016·全国Ⅰ，T29(3)]将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到2个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
4．在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，据下图分析标记元素所在的部位并说出理由：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
该实验不能标记C、H、O、N这些元素的原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：标记元素所在的部位分别是①④。标记DNA用的是P，①是磷酸；标记蛋白质用的是S，只有R基(④)中可能含有S　C、H、O、N是DNA和蛋白质共有的元素，若选择共有的元素做标记，则无法将DNA和蛋白质区分开
5．下图为T4噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T4噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果，曲线________(填“a”或“b”)最可能表示放射性RNA与大肠杆菌DNA杂交的结果，出现该趋势的原因可能是____________
_______________________________________________________________。
答案：b　随感染时间延长，以大肠杆菌DNA为模板合成的放射性RNA减少
[开放思维类]
6．若某研究小组计划利用放射性同位素标记法探究新冠肺炎病毒——2019 nCoV的遗传物质是DNA还是RNA，请简述该实验的设计思路：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：以含同位素标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸为原料分别培养活细胞，再用上述标记的两种细胞培养该病毒，一段时间后分别检测子代病毒中是否出现放射性
考点三　DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验
2．生物体内的核酸种类及遗传物质
[提醒]　(1)病毒的遗传物质是DNA或RNA，由细胞构成的生物的遗传物质是DNA。
(2)绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。
(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。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×
1．(2022·黑龙江牡丹江高三模拟)下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质”的实验过程，下列说法正确的是(　　)
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和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：选A。由图示分析可知，TMV放在水和苯酚中振荡后，RNA和蛋白质分离，A正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错误；从此实验中看不出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，一种生物的遗传物质只有一种，没有主次之分，D错误。
2．研究表明，金柑花斑病是由一种新型病毒感染金柑叶片引起的，为探究金柑花斑病的病毒类型是DNA病毒还是RNA病毒，某研究小组采用的实验材料如下：长势相近的1年生金柑、TRIzol试剂(用于DNA、RNA和蛋白质的分离)、DNA酶、RNA酶及实验需要的用具。请回答下列问题：
(1)核酸作为遗传物质具备的条件有
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)探究病毒的类型，方法步骤如下：
①选择长势相近的1年生金柑，均分为A、B两组。
②用____________处理金柑花叶病毒，将该病毒的核酸和蛋白质分开，取等量的核酸平均分成甲、乙两组。
③用DNA酶处理甲组，RNA酶处理乙组，培养一段时间后分别感染A、B组金柑。
④一段时间后，观察__________________________________________。
(3)预期实验结果和结论：______________________________________
_______________________________________________________________。
答案：(1)在细胞生长和繁殖过程中能够准确地复制，具有遗传的连续性；储存大量遗传信息；结构比较稳定(合理即可)
(2)②TRIzol试剂　④A、B组金柑叶片是否有花斑出现
(3)若A组金柑叶片出现花斑病，B组没有出现，则该病毒为RNA病毒；反之则为DNA病毒
“遗传物质”探索的4种方法
　
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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