资源简介

[单元概念解构]
[单元学习目标]
1.通过DNA结构、转录和翻译过程等模型的制作，学习模型与建模的研究方法，并能从结构与功能观的角度阐明DNA作为遗传物质的特点以及遗传信息在大分子之间的传递。
2.通过对噬菌体侵染细菌等实验的分析以及DNA复制过程的探究，尝试运用证据解释现象，总结归纳生物遗传的物质基础，阐明DNA复制的过程、特点和意义。
3.通过归纳与概括、推理与论证等科学思维方法，分析相关的科学史资料，能概述遗传信息的表达，阐明遗传密码及其在遗传信息表达中的作用。从白化病和囊性纤维病入手，总结性状与基因之间的关系。
4.通过对核酸是遗传物质的证据以及DNA复制方式的探索，初步学会根据实验目的选择恰当的研究材料、技术方法，设计实验并预测实验结果，并能尝试分析影响实验结果的原因。
5.通过对核酸是遗传物质、中心法则及其发展等内容的学习，了解科学家勇于探索的科学研究精神，认同科学研究是不断深化、不断完善的过程，加深对科学、技术和社会相互关系的认识。
第3章　基因的本质
第1节　DNA是主要的遗传物质
课时学习目标　(1)了解“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。(2)掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。(3)掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。(4)理解DNA是主要的遗传物质的结论。
一、肺炎链球菌的转化实验
1.对遗传物质的早期推测
2.肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌体
有无致病性 有 无
3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
(1)实验①②对比说明R型细菌无毒，S型细菌有毒。
(2)实验②③对比说明加热致死的S型细菌无毒。
(3)实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分R型细菌转化为S型细菌。
(4)综合以上实验得出的结论是加热致死的S型细菌中含有一种转化因子，能使R型活细菌转化为S型活细菌。
4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
(2)实验结论　DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
[微思考]
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”是什么？
提示：
[辨正误]
(1)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。(×)
提示：艾弗里的实验证明了DNA是“转化因子”。
(2)加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从死去的小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型活细菌。(×)
提示：此实验中，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌包括R型活细菌和S型活细菌。
(3)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡。(×)
提示：艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌。
(4)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(×)
提示：格里菲思未证明DNA是遗传物质。
将加热致死的S型肺炎链球菌与R型肺炎链球菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示：
(1)S型细菌是怎样产生的？
提示：加热致死的S型细菌的DNA将R型细菌转化为S型细菌。
(2)加热后的S型细菌中蛋白质和DNA会发生什么变化？温度降低以后DNA和蛋白质又会发生什么变化？
提示：①加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，失去其相应功能，S型细菌死亡。温度降低后，蛋白质的空间结构不会恢复。
②加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低后，DNA的结构会恢复，进而恢复DNA活性。
●艾弗里在实验中利用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物的原理是什么？
提示：运用“减法原理”控制对照实验中的自变量。用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶分别特异性地去除细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA。
●请分析艾弗里的实验设计思路。
提示：利用酶的专一性特点，分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物，然后分别与R型活细菌混合培养，观察它们的作用。　　　
(1)转化实质：肺炎链球菌转化的实质是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(在第5章将会学到)，从而使R型细菌转化为S型细菌。
(2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
【学以致用】
1.(2024·广东惠州二中月考)格里菲思以小鼠和肺炎链球菌为实验材料，进行了肺炎链球菌的转化实验。下列叙述正确的是(　　)
A.R型细菌感染小鼠后，可在小鼠体内繁殖，会使小鼠患病
B.S型细菌的染色体上存在控制荚膜形成的基因
C.给小鼠注射S型细菌的DNA后，可从小鼠体内分离出S型活细菌
D.在小鼠体内能完成R型细菌转化的前提是存在R型活细菌和S型细菌的DNA
答案　D
解析　R型肺炎链球菌没有致病性，R型肺炎链球菌感染小鼠后，小鼠正常，A错误；细菌为原核生物，S型细菌没有染色体，B错误；R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射进小鼠体内，S型细菌的DNA能使R型活细菌转化成S型活细菌，所以能从小鼠体内分离出S型活细菌，单独注射S型细菌的DNA不能从小鼠体内分离出S型活细菌，C错误，D正确。
2.(2024·河北石家庄高一调研)将含有R型细菌的培养液放入试管甲，将加热致死的S型细菌破碎后得到的细胞提取物放入试管乙，并在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合后放入试管丙。下列关于该实验的分析，正确的是(　　)
A.试管丙中全部为S型细菌
B.如果将酶换成蛋白酶，则实验结果不同
C.如果将酶换为DNA酶，与之前的实验对照可说明肺炎链球菌的遗传物质就是DNA
D.该实验利用了加法原理，因变量是有无S型细菌产生
答案　C
解析　RNA酶可水解RNA，故试管乙中S型细菌的DNA仍然存在，但由于转化效率不是100%，所以在试管丙中既有R型细菌也有S型细菌，A错误；如果将酶换成蛋白酶，蛋白酶只能水解蛋白质，故试管乙中S型细菌的DNA还存在，所以实验结果相同，B错误；如果将酶换为DNA酶，则不能发生转化，与之前的实验对照可说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，C正确；该实验利用了减法原理，D错误。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验者　赫尔希和蔡斯。
2.实验方法　放射性同位素标记技术。
3.实验材料　T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)噬菌体的结构及生活方式
(2)T2噬菌体的增殖
①合成T2噬菌体的DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。
②合成T2噬菌体的DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
③合成T2噬菌体的蛋白质的原料：大肠杆菌的氨基酸；场所：大肠杆菌的核糖体。
4.实验过程
[提醒]　①保温合适时间：使T2噬菌体吸附在大肠杆菌上并注入遗传物质，但并不释放子代噬菌体。
②充分搅拌、离心：使吸附的T2噬菌体和大肠杆菌分离，离心后上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
5.实验结果及结论
亲代噬菌体 宿主细胞内有无放射性 子代噬菌体有无放射性 实验结论
32P标记DNA 有 有 DNA是噬菌体的遗传物质
35S标记蛋白质 无 无
6.实验分析
(1)T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。
(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA来遗传的。
[微思考]
用一个由32P标记的噬菌体侵染由35S标记的细菌，子代噬菌体被标记的情况是什么？如果用一个由35S标记的噬菌体侵染由32P标记的细菌，子代噬菌体被标记的情况是什么？
提示：子代噬菌体全部被35S标记，其中有两个被32P标记。子代噬菌体全部被32P标记，没有被35S标记。
[辨正误]
(1)1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体，证明T2噬菌体的遗传物质是DNA。(√)
(2)用含35S的噬菌体侵染细菌，离心后，可在沉淀物中发现大量的放射性物质。(×)
提示：用含35S的噬菌体侵染细菌离心后，沉淀物中的放射性很低。
(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(×)
提示：T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内。
(4)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体。(×)
提示：病毒没有细胞结构，不能独立代谢，必须用活细胞培养，因此不能用人工培养基直接培养噬菌体。
(5)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的特点。(√)
如图为赫尔希和蔡斯进行的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验过程，请分析回答下列问题：
(1)能否用32P和35S同时标记T2噬菌体？能否用14C替代32P和35S标记T2噬菌体？
提示：不能，这样会导致无法区分蛋白质和DNA的作用。不能，蛋白质和DNA中都含有C元素，用14C标记无法区分蛋白质和DNA。
●实验中搅拌和离心的目的是什么？
提示：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侵染的大肠杆菌。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？
提示：搅拌不充分，有少量含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。
(3)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
提示：①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
1.不同元素标记后子代放射性的判断
2.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”
(1)保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P标记组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。
(2)“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。
【学以致用】
3.(2024·河北邢台期末)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验是生物学史上的一个重要实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)
A.需用32P和35S对同一噬菌体进行标记
B.标记蛋白质和DNA时，可用含35S和32P的合成培养基分别培养噬菌体
C.离心之前需对培养液进行充分搅拌
D.该实验的结果说明DNA是主要的遗传物质
答案　C
解析　T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，噬菌体需用32P和35S分别进行标记，不能用32P和35S对同一噬菌体进行标记，A错误；T2噬菌体是病毒，专门寄生在大肠杆菌中，所以标记噬菌体的蛋白质和DNA时，不可直接用含35S和32P的合成培养基分别培养噬菌体，B错误；离心之前需
对培养液进行充分搅拌，使噬菌体外壳与大肠杆菌分离，C正确；噬菌体侵染细菌实验的结果说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。
4.(2024·辽宁师大附中月考)如表为T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计方案，下列叙述正确的是(　　)
组别 大肠杆菌材料 T2噬菌体材料 结果检测
甲 35S标记的大肠杆菌 未被标记的T2噬菌体 培养一段时间后，搅拌、离心，检测子代T2噬菌体的放射性
乙 未被标记的大肠杆菌 32P标记的T2噬菌体
A.甲组的子代T2噬菌体部分含放射性
B.乙组的子代T2噬菌体全部含放射性
C.该实验能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质
D.乙组含放射性的子代T2噬菌体个数与培养时间无关
答案　D
解析　甲组中子代噬菌体是以细菌的物质为原料合成的，而大肠杆菌是用35S标记的，所以甲组的子代T2噬菌体都含有放射性，A错误；乙组中32P标记的是亲代T2噬菌体的DNA分子，由于噬菌体是在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身组成成分进行增殖的，而大肠杆菌未被标记，所以乙组中的子代T2噬菌体只有部分含有放射性，B错误；本实验无法证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质，应用35S和32P分别标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌才能证明，C错误；乙组子代有放射性的T2噬菌体数目是恒定的，与培养时间无关，D正确。
三、DNA是主要的遗传物质
1.RNA是遗传物质的证据
(1)实验材料
烟草花叶病毒(由RNA和蛋白质组成)和烟草。
(2)实验过程及结果
(3)实验结果分析与结论
烟草花叶病毒的RNA控制其遗传性状，RNA是它的遗传物质。
2.DNA是主要的遗传物质
(1)生物类型与遗传物质的种类(连线)
(2)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。
[微思考]
烟草花叶病毒的核酸彻底水解可以得到几种小分子物质？分别是什么？
提示：6种。分别是碱基A、G、C、U，核糖，磷酸。
[辨正误]
(1)DNA是所有生物的遗传物质。(×)
提示：某些病毒如HIV、流感病毒的遗传物质是RNA。
(2)酵母菌的遗传物质主要是DNA。(×)
提示：酵母菌的遗传物质是DNA。
(3)病毒的遗传物质是DNA或RNA。(√)
(4)原核生物的遗传物质是RNA。(×)
提示：原核生物的遗传物质是DNA。
(5)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(×)
提示：细胞核和细胞质内的遗传物质都是DNA。
请总结：探索“遗传物质”的思路和方法，并完成填空：
(1)探究思路：探究哪种物质是遗传物质——______________________________。
提示：运用减法原理设法除去某种物质，观察实现转化现象或设法将物质分开，单独看其作用
(2)三种方法
提示：减法　同位素标记技术　特定碱基　T　U　特有元素
【学以致用】
5.(2024·江西九江期中)下列关于生物的遗传物质的叙述，错误的是(　　)
A.豌豆细胞内既有DNA，又有RNA，但是DNA是豌豆的遗传物质
B.真核细胞中的遗传物质是DNA，原核细胞中的遗传物质也是DNA
C.T2噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
D.酵母菌的遗传物质经水解后产生的核苷酸种类多于4种
答案　D
解析　酵母菌的遗传物质是DNA，DNA经水解后产生的核苷酸有4种，D错误。
随堂检测
1.(2024·广东珠海一中模拟)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行培养实验，结果如表。下列叙述正确的是(　　)
实验组号 接种菌型 对要加入的S型细菌的细胞提取物所进行的处理 培养基长菌情况
一 R型 — R型、S型
二 R型 蛋白酶 R型、S型
三 R型 RNA酶 R型、S型
四 R型 酯酶 R型、S型
五 R型 DNA酶 R型
①实验采用了自变量控制中的“加法原理”　②第一、第二组说明S型细菌的蛋白质不是转化因子　③加入DNA酶后细胞提取物失去转化活性　④该实验说明DNA是生物主要的遗传物质
A.①② B.③④
C.①④ D.②③
答案　D
解析　①实验的不同组中加入不同的酶是为了特异性地去除某种物质，采用的是自变量控制中的“减法原理”，①错误；②第二组中加入蛋白酶后，培养基中仍出现S型细菌，与第一组对照，能说明S型细菌的蛋白质不是转化因子，②正确；③第五组加入DNA酶后，R型细菌不能转化为S型细菌，即细胞提取物失去转化活性，③正确；④该实验不能说明DNA是生物主要的遗传物质，只能说明DNA是遗传物质，④错误。
2.(2024·山东日照期中)某人在培养基上利用肺炎链球菌做了系列实验，实验结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该实验能够证明加热致死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性
B.该实验证明了S型细菌体内的DNA是遗传物质
C.此实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则
D.第1、3、4组进行对照可说明S型细菌体内有某种物质能使R型细菌转化成S型细菌
答案　B
解析　该实验证明加热致死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性，能将R型细菌转化为S型细菌，但没有证明S型细菌体内的这种物质是DNA，A正确，B错误。
3.(2024·山东潍坊期中)在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对35S标记噬菌体的一组(甲组)不进行搅拌、32P标记噬菌体的一组(乙组)保温时间过长，其结果是(　　)
A.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性
B.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性
C.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性
D.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性
答案　A
解析　35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，用35S标记的噬菌体侵染细菌，外壳吸附在大肠杆菌表面，如果不进行搅拌，外壳很难与大肠杆菌分离，导致甲组的沉淀物中出现较强的放射性；32P标记的是噬菌体的DNA， 用32P标记的噬菌体侵染细菌，若保温时间过长，会导致细菌裂解，释放出子代噬菌体，所以乙组的上清液中出现较强的放射性。
4.(2024·江苏南京高一调研)如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程。据图推断，下列说法错误的是(　　)
A.本实验中水和苯酚的作用是使病毒的蛋白质和RNA分离
B.该实验设计思路和肺炎链球菌的体外转化实验完全相同
C.该实验证明TMV的遗传物质是RNA
D.本实验中接种RNA组和接种蛋白质组互为对照
答案　B
解析　该实验的设计思路是将RNA和蛋白质分离，再分别验证其作用；肺炎链球菌的体外转化实验是设法去除大部分糖类、脂质和蛋白质，制成细胞提取物，分别加入蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶对细胞提取物进行处理，再进行转化实验，探究细胞提取物内某种成分的转化活性，B错误。
课时精练
(时间：30分钟　分值：60分)
【基础对点】
知识点1　肺炎链球菌的转化实验
1.(2024·河北廊坊期中)艾弗里通过实验发现S型细菌中的DNA能促使R型细菌转化，某生物兴趣小组为进一步验证艾弗里的结论，进行了以下4个实验，则实验后小鼠存活的情况依次是(　　)
①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注入小鼠
②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注入小鼠
③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注入小鼠
④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注入小鼠
A.存活、存活、存活、死亡
B.存活、死亡、存活、死亡
C.死亡、死亡、存活、存活
D.存活、死亡、存活、存活
答案　D
解析　实验①：由于S型细菌的DNA被DNA酶水解，所以R型细菌不会转化成S型细菌，小鼠存活；实验②：加入的S型细菌能使小鼠死亡；实验③：由于高温加热后R型细菌失去活性，不能繁殖，所以加入S型细菌的DNA后也不会转化为S型细菌，小鼠存活；实验④：高温加热后S型细菌失去活性，加入R型细菌的DNA，无致病性，所以小鼠存活，D正确。
2.(2024·襄阳四中高一检测)在证明DNA是遗传物质的实验中，有关叙述正确的是(　　)
A.细菌和病毒个体微小，均能在培养基上快速增殖
B.艾弗里的实验运用了自变量控制中的“减法原理”
C.若搅拌不充分，由32P标记的实验组中的沉淀物放射性升高
D.格里菲思发现S型肺炎链球菌的DNA可使R型细菌转化为S型细菌
答案　B
解析　病毒没有细胞结构，只能寄生在宿主细胞内，不能在培养基上增殖，细菌可以用培养基培养，A错误；由32P标记的实验组中，32P标记DNA，若搅拌不充分，少量噬菌体外壳吸附在细菌表面，对沉淀物的放射性没有影响，C错误；格里菲思的实验结论为加热致死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化成S型活细菌的活性物质——转化因子，D错误。
3.(2024·河北唐山高一期末)关于格里菲思的肺炎链球菌转化实验，下列叙述错误的是(　　)
A.S型肺炎链球菌的菌落是光滑的，R型肺炎链球菌的菌落是粗糙的
B.加热致死的S型细菌与R型细菌混合注入小鼠体内，小鼠会患败血症死亡
C.该实验证明了R型细菌中存在转化因子
D.从病死小鼠中能分离得到S型细菌和R型细菌
答案　C
解析　加热致死的S型细菌与R型细菌混合注入小鼠体内，某种“转化因子”能使少部分R型细菌转化为S型细菌，小鼠会患败血症死亡，从病死小鼠中能分离得到S型细菌和R型细菌，B、D正确；该实验证明S型细菌体内存在某种“转化因子”能使R型细菌转化为S型细菌，C错误。
知识点2　噬菌体侵染细菌的实验
4.(2024·广东珠海一中高一质检)若用3H标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，则对于子代噬菌体的叙述，正确的是(　　)
A.外壳可能含有3H
B.DNA可能含有3H
C.外壳和DNA都可能含有3H
D.外壳和DNA都不可能含有3H
答案　B
解析　用3H标记噬菌体标记的是噬菌体的DNA和蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，DNA注入细菌，而外壳留在外面；然后利用细菌的脱氧核苷酸合成自身的DNA，利用细菌的氨基酸合成自身的蛋白质，所以子代噬菌体的外壳一定不含有3H，DNA可能含有3H。
5.(2024·云南大理高一期末)如图，赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记T2噬菌体后，再分别侵染未被标记的细菌，经过搅拌和离心后，对上清液和沉淀物中的放射性进行了分析。下列叙述错误的是(　　)
A.为了获得32P标记的T2噬菌体，需先用含32P的培养基培养大肠杆菌
B.离心的目的是为了使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与细菌分离
C.保温时间过短或过长，都可能导致甲组上清液的放射性升高
D.乙组的子代噬菌体中都不含有35S的标记
答案　B
解析　噬菌体属于病毒，无细胞结构，不能直接用培养基培养，为了获得32P标记的T2噬菌体，需先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用被标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，A正确；噬菌体侵染细菌的实验中，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噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌，B错误；甲组用32P标记的噬菌体侵染细菌，标记的是噬菌体的DNA，若保温时间过长，细菌裂解，子代噬菌体释放出来，则上清液中放射性升高；保温时间过短，部分噬菌体的DNA没有进入大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性，C正确；由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时蛋白质不进入细菌内，故乙组的子代噬菌体中都不含有35S的标记，D正确。
6.(2024·山东菏泽期中)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：
①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌
②未被标记的噬菌体侵染35S标记的细菌
③用14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌
④用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌
适宜时间后搅拌和离心，以上4个实验检测到放射性的主要部位是(　　)
A.上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B.沉淀物、上清液、沉淀物和上清液、上清液
C.上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物
D.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
答案　C
解析　①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，35S标记亲代噬菌体的蛋白质外壳，故适宜时间后搅拌和离心，主要在上清液中检测到放射性；②用未被标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，35S将出现在新的噬菌体中，故适宜时间后搅拌和离心，主要在沉淀物中检测到放射性；③用14C标记噬菌体，可以标记噬菌体的DNA和蛋白质，其侵染未标记的细菌，适宜时间后搅拌和离心，上清液和沉淀物中均可检测到放射性；④用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，32P标记噬菌体的DNA，故适宜时间后搅拌和离心，主要在沉淀物中检测到放射性，综上分析，C符合题意。
知识点3　DNA是主要的遗传物质
7.(2024·河北石家庄高一调研)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是(　　)
A.豌豆的遗传物质主要是DNA
B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
答案　B
解析　豌豆的遗传物质是DNA，A错误；酵母菌是真核生物，其遗传物质DNA主要分布在染色体上，在细胞质中的线粒体中也有分布，B正确；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含硫元素，C错误；HIV的遗传物质是RNA，初步水解后产生4种核糖核苷酸，D错误。
8.(2024·安徽合肥高一期末)下图为烟草花叶病毒(TMV)对叶片细胞的感染和病毒重建实验示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
A.该实验分别标记了TMV的RNA和蛋白质探究其遗传物质
B.图中“B型后代”是由RNA B和蛋白A组成
C.该实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质主要是RNA
D.该实验观察指标是烟草叶片症状和子代病毒类型
答案　D
解析　该实验没有标记TMV的蛋白质和RNA，而是将两种病毒的蛋白质和RNA分别分离，并进行重组形成新的病毒，感染烟草叶片，A错误；图中B型后代的组成是RNA B和蛋白B，B错误；该实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，C错误；该实验用不同的烟草花叶病毒进行重组、感染烟草叶片，观察指标是烟草叶片症状和子代病毒类型，D正确。
9.(2024·广东珠海一中调研)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正确。
【综合提升】
10.(2024·湖南长郡中学高一调研)下图是T2噬菌体侵染细菌实验中的一组实验过程和结果示意图，下列叙述正确的是(　　)
A.实验中的噬菌体是用含32P的培养基培养获得的
B.如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性升高
C.若实验中搅拌器搅拌不充分，则上清液中的放射性会增高
D.该组实验证明DNA是遗传物质
答案　B
解析　噬菌体是病毒，不能直接用培养基培养获得，A错误；如果离心前混合时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放，会导致上清液中放射性升高，B正确；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，由于标记的是噬菌体DNA，若实验中搅拌器搅拌不充分，上清液中的放射性也不会增高，C错误；仅该实验不能证明DNA是遗传物质，还需设计35S标记噬菌体蛋白质外壳的组别进行对照才能证明，D错误。
11.(2024·河北保定月考)转化是细胞从周围介质中吸收来自另一基因组成细胞的DNA，而使其自身基因组成和性状发生变化的现象。下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，错误的是(　　)
A.格里菲思的实验证明了S型细菌和R型细菌的DNA均可使对方转化
B.艾弗里的实验证明了S型细菌的DNA能使R型细菌的基因组成发生改变并使其具有荚膜
C.给小鼠注入R型细菌与加热致死的S型细菌的混合物后，R型细菌会被转化并导致小鼠死亡
D.在R型细菌的培养基中只加S型细菌的DNA比加入等量DNA和蛋白质混合物的转化效率要高
答案　A
解析　格里菲思的实验仅证明了S型细菌内存在促成转化的转化因子，艾弗里的实验证明了S型细菌的DNA可将R型细菌转化为S型细菌，两个实验均没有证明R型细菌的DNA可使S型细菌发生转化，A错误；艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了S型细菌的DNA能使R型细菌的基因组成发生改变并使其具有荚膜，B正确；给小鼠注入R型细菌与加热致死的S型细菌的混合物后，R型细菌被转化为S型细菌并导致小鼠死亡，C正确；DNA纯度越高，转化效率越高，D正确。
●(2024·山东兰陵月考)肺炎链球菌S型与R型菌株，都对青霉素敏感(青霉素能抑制细菌细胞壁的形成，从而抑制其增殖)。在多代培养的S型菌中分离出一种抗青霉素的S型，记为PenrS型。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下图所示的实验。下列分析错误的是(　　)
A.组1甲中部分小鼠患败血症，通过注射青霉素治疗后可康复
B.组2培养基中可能会出现R型和S型两种菌落
C.组3培养基中出现菌落是因为PenrS型菌的DNA转移到了R型菌中
D.组4培养基中观察不到R型菌落和S型菌落　　　
答案　A
解析　在组1中，将加热致死的PenrS型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内，部分活的R型细菌会转化为PenrS型细菌，PenrS型细菌会使小鼠患败血症，注射青霉素治疗后，体内有抗青霉素的S型细菌存在的小鼠不能康复，A错误；在组2中，将PenrS型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，部分R型细菌会转化为PenrS型细菌，在普通培养基上，PenrS型细菌和R型细菌均可以生长，因此组2培养基中可能会出现R型和S型两种菌落，B正确；PenrS型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，部分R型细菌会转化为PenrS型细菌，PenrS型细菌再经过繁殖形成菌落，在组3含青霉素的培养基上R型细菌不能生存，只有PenrS型细菌能生存，C正确；组4中PenrS型细菌的DNA被DNA酶催化水解而无转化活性，且R型细菌不抗青霉素，因此培养基中无菌落生长，D正确。
12.(2024·河南洛阳一中高一质检)下表为艾弗里的肺炎链球菌转化实验过程，请据表回答下列问题。
组别 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组
步骤一 不加酶 蛋白酶 RNA酶 酯酶 DNA酶
步骤二 有R型活细菌的培养基＋S型细菌的细胞提取物，混合培养
(1)第二组，有R型活细菌的培养基和加入蛋白酶S型细菌的细胞提取物，进行混合培养，后代中的细菌类型为　　　　型。
(2)第五组，有R型活细菌的培养基和加入DNA酶S型细菌的细胞提取物，进行混合培养，后代中的细菌类型为　　　　型。
(3)表中能发生转化的是第　　　　组。
(4)该实验说明：________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)R型和S (2)R (3)一、二、三、四
(4)DNA是肺炎链球菌的遗传物质，蛋白质等其他物质不是肺炎链球菌的遗传物质
13.(2024·河北石家庄期中)如图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验，据图回答下列问题：
(1)锥形瓶中的培养液是用来培养　　　　的，其内的培养液成分中　　　　(填“含”或“不含”)32P。
(2)测定发现在离心后的上清液中含有较高的放射性，可能的原因是保温培养时间过短，　　　　，也可能是因为保温培养时间过长，　　　　(从下列A、B中选填)。
A.增殖后的噬菌体从大肠杆菌体内释放出来
B.有部分噬菌体没有侵入大肠杆菌，仍存在于培养液中
(3)请你设计一个给T2噬菌体标记上32P的实验：
①配制适合培养大肠杆菌的培养基，在培养基中加入用32P标记的脱氧核苷酸，作为合成DNA的原料。
②在培养基中接种　　　　，培养一段时间后再接种　　　　，继续进行培养。
③在培养液中提取出所需要的T2噬菌体，其体内的　　　　被标记上32P。
答案　(1)大肠杆菌　不含
(2)B　A
(3)大肠杆菌　T2噬菌体　DNA
解析　(1)由于噬菌体没有独立生活的能力，所以图中锥形瓶中的培养液是用于培养其宿主大肠杆菌的；为保证实验结果的可靠性和准确性，用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌时，锥形瓶内的培养液成分中不能含有32P。(3)由于噬菌体为病毒，必须寄生在活细胞内才能增殖，故欲给T2噬菌体标记上32P，需要先标记其宿主大肠杆菌。[单元概念解构]
[单元学习目标]
1.通过DNA结构、转录和翻译过程等模型的制作，学习模型与建模的研究方法，并能从结构与功能观的角度阐明DNA作为遗传物质的特点以及遗传信息在大分子之间的传递。
2.通过对噬菌体侵染细菌等实验的分析以及DNA复制过程的探究，尝试运用证据解释现象，总结归纳生物遗传的物质基础，阐明DNA复制的过程、特点和意义。
3.通过归纳与概括、推理与论证等科学思维方法，分析相关的科学史资料，能概述遗传信息的表达，阐明遗传密码及其在遗传信息表达中的作用。从白化病和囊性纤维病入手，总结性状与基因之间的关系。
4.通过对核酸是遗传物质的证据以及DNA复制方式的探索，初步学会根据实验目的选择恰当的研究材料、技术方法，设计实验并预测实验结果，并能尝试分析影响实验结果的原因。
5.通过对核酸是遗传物质、中心法则及其发展等内容的学习，了解科学家勇于探索的科学研究精神，认同科学研究是不断深化、不断完善的过程，加深对科学、技术和社会相互关系的认识。
第3章　基因的本质
第1节　DNA是主要的遗传物质
课时学习目标　(1)了解“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。(2)掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。(3)掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。(4)理解DNA是主要的遗传物质的结论。
一、肺炎链球菌的转化实验
1.对遗传物质的早期推测
2.肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面____ 表面____
菌体
有无致病性 ____ ____
3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
(1)实验①②对比说明_________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)实验②③对比说明__________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分_____________________________________________________________________。
(4)综合以上实验得出的结论是___________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
(2)实验结论　________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
[微思考]
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”是什么？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
[辨正误]
(1)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。(　　)
(2)加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从死去的小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型活细菌。(　　)
(3)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡。(　　)
(4)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(　　)
将加热致死的S型肺炎链球菌与R型肺炎链球菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示：
(1)S型细菌是怎样产生的？______________________________________________
______________________________________________________________________
(2)加热后的S型细菌中蛋白质和DNA会发生什么变化？温度降低以后DNA和蛋白质又会发生什么变化？_____________________________________________
______________________________________________________________________
(1)转化实质：肺炎链球菌转化的实质是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(在第5章将会学到)，从而使R型细菌转化为S型细菌。
(2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
【学以致用】
1.(2024·广东惠州二中月考)格里菲思以小鼠和肺炎链球菌为实验材料，进行了肺炎链球菌的转化实验。下列叙述正确的是(　　)
A.R型细菌感染小鼠后，可在小鼠体内繁殖，会使小鼠患病
B.S型细菌的染色体上存在控制荚膜形成的基因
C.给小鼠注射S型细菌的DNA后，可从小鼠体内分离出S型活细菌
D.在小鼠体内能完成R型细菌转化的前提是存在R型活细菌和S型细菌的DNA
2.(2024·河北石家庄高一调研)将含有R型细菌的培养液放入试管甲，将加热致死的S型细菌破碎后得到的细胞提取物放入试管乙，并在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合后放入试管丙。下列关于该实验的分析，正确的是(　　)
A.试管丙中全部为S型细菌
B.如果将酶换成蛋白酶，则实验结果不同
C.如果将酶换为DNA酶，与之前的实验对照可说明肺炎链球菌的遗传物质就是DNA
D.该实验利用了加法原理，因变量是有无S型细菌产生
二、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验者　____________。
2.实验方法　____________________。
3.实验材料　T2噬菌体和________。
(1)噬菌体的结构及生活方式
(2)T2噬菌体的增殖
①合成T2噬菌体的DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的________。
②合成T2噬菌体的DNA的原料：大肠杆菌提供的________________。
③合成T2噬菌体的蛋白质的原料：大肠杆菌的氨基酸；场所：大肠杆菌的________。
4.实验过程
[提醒]　①保温合适时间：使T2噬菌体吸附在大肠杆菌上并注入遗传物质，但并不释放子代噬菌体。
②充分搅拌、离心：使吸附的T2噬菌体和大肠杆菌分离，离心后上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
5.实验结果及结论
亲代噬菌体 宿主细胞内有无放射性 子代噬菌体有无放射性 实验结论
32P标记DNA ____ ____ ____是噬菌体的遗传物质
35S标记蛋白质 ____ ____
6.实验分析
(1)T2噬菌体侵染细菌时，________进入细菌的细胞中，而____________留在外面。
(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过____________来遗传的。
[微思考]
用一个由32P标记的噬菌体侵染由35S标记的细菌，子代噬菌体被标记的情况是什么？如果用一个由35S标记的噬菌体侵染由32P标记的细菌，子代噬菌体被标记的情况是什么？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
[辨正误]
(1)1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体，证明T2噬菌体的遗传物质是DNA。(　　)
(2)用含35S的噬菌体侵染细菌，离心后，可在沉淀物中发现大量的放射性物质。(　　)
(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(　　)
(4)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体。(　　)
(5)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的特点。(　　)
如图为赫尔希和蔡斯进行的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验过程，请分析回答下列问题：
(1)能否用32P和35S同时标记T2噬菌体？能否用14C替代32P和35S标记T2噬菌体？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？_____________________________________________________
______________________________________________________________________
(3)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？_______________________________________________________
______________________________________________________________________
1.不同元素标记后子代放射性的判断
2.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”
(1)保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P标记组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。
(2)“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。
【学以致用】
3.(2024·河北邢台期末)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验是生物学史上的一个重要实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)
A.需用32P和35S对同一噬菌体进行标记
B.标记蛋白质和DNA时，可用含35S和32P的合成培养基分别培养噬菌体
C.离心之前需对培养液进行充分搅拌
D.该实验的结果说明DNA是主要的遗传物质
4.(2024·辽宁师大附中月考)如表为T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计方案，下列叙述正确的是(　　)
组别 大肠杆菌材料 T2噬菌体材料 结果检测
甲 35S标记的大肠杆菌 未被标记的T2噬菌体 培养一段时间后，搅拌、离心，检测子代T2噬菌体的放射性
乙 未被标记的大肠杆菌 32P标记的T2噬菌体
A.甲组的子代T2噬菌体部分含放射性
B.乙组的子代T2噬菌体全部含放射性
C.该实验能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质
D.乙组含放射性的子代T2噬菌体个数与培养时间无关
三、DNA是主要的遗传物质
1.RNA是遗传物质的证据
(1)实验材料
烟草花叶病毒(由________________组成)和烟草。
(2)实验过程及结果
(3)实验结果分析与结论
烟草花叶病毒的________控制其遗传性状，________是它的遗传物质。
2.DNA是主要的遗传物质
(1)生物类型与遗传物质的种类(连线)
(2)因为____________________________，所以说DNA是主要的遗传物质。
[微思考]
烟草花叶病毒的核酸彻底水解可以得到几种小分子物质？分别是什么？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
[辨正误]
(1)DNA是所有生物的遗传物质。(　　)
(2)酵母菌的遗传物质主要是DNA。(　　)
(3)病毒的遗传物质是DNA或RNA。(　　)
(4)原核生物的遗传物质是RNA。(　　)
(5)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(　　)
请总结：探索“遗传物质”的思路和方法，并完成填空：
(1)探究思路：探究哪种物质是遗传物质——_____________________________。
(2)三种方法
【学以致用】
5.(2024·江西九江期中)下列关于生物的遗传物质的叙述，错误的是(　　)
A.豌豆细胞内既有DNA，又有RNA，但是DNA是豌豆的遗传物质
B.真核细胞中的遗传物质是DNA，原核细胞中的遗传物质也是DNA
C.T2噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
D.酵母菌的遗传物质经水解后产生的核苷酸种类多于4种
1.(2024·广东珠海一中模拟)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行培养实验，结果如表。下列叙述正确的是(　　)
实验组号 接种菌型 对要加入的S型细菌的细胞提取物所进行的处理 培养基长菌情况
一 R型 — R型、S型
二 R型 蛋白酶 R型、S型
三 R型 RNA酶 R型、S型
四 R型 酯酶 R型、S型
五 R型 DNA酶 R型
①实验采用了自变量控制中的“加法原理”　②第一、第二组说明S型细菌的蛋白质不是转化因子　③加入DNA酶后细胞提取物失去转化活性　④该实验说明DNA是生物主要的遗传物质
A.①② B.③④
C.①④ D.②③
2.(2024·山东日照期中)某人在培养基上利用肺炎链球菌做了系列实验，实验结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该实验能够证明加热致死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性
B.该实验证明了S型细菌体内的DNA是遗传物质
C.此实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则
D.第1、3、4组进行对照可说明S型细菌体内有某种物质能使R型细菌转化成S型细菌
3.(2024·山东潍坊期中)在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对35S标记噬菌体的一组(甲组)不进行搅拌、32P标记噬菌体的一组(乙组)保温时间过长，其结果是(　　)
A.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性
B.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性
C.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性
D.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性
4.(2024·江苏南京高一调研)如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程。据图推断，下列说法错误的是(　　)
A.本实验中水和苯酚的作用是使病毒的蛋白质和RNA分离
B.该实验设计思路和肺炎链球菌的体外转化实验完全相同
C.该实验证明TMV的遗传物质是RNA
D.本实验中接种RNA组和接种蛋白质组互为对照(共52张PPT)
第3章　基因的本质
第1节　DNA是主要的遗传物质
(1)了解“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。(2)掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。(3)掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。(4)理解DNA是主要的遗传物质的结论。
课时学习目标
目录 CONTENTS
1.肺炎链球菌的转化实验
2.噬菌体侵染细菌的实验
4.随堂检测
自主梳理
合作探究
合作探究
自主梳理
3. DNA是主要的遗传
物质
合作探究
思维导图
自主梳理
1.对遗传物质的早期推测
脱氧核苷
酸
4
蛋白质
DNA
2.肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面______ 表面______
菌体
有无致病性 ____ ____
光滑
粗糙
有
无
3.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
(1)实验①②对比说明____________________________。
(2)实验②③对比说明________________________。
(3)实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分________________________。
(4)综合以上实验得出的结论是___________________________________________
__________________________。
R型细菌无毒，S型细菌有毒
加热致死的S型细菌无毒
R型细菌转化为S型细菌
加热致死的S型细菌中含有一种转化因子，能使
R型活细菌转化为S型活细菌
4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
R型细菌
S型细菌
R型
细菌
(2)实验结论　________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
DNA
[微思考]
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”是什么？
提示：
×
[辨正误]
(1)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。( )
提示：艾弗里的实验证明了DNA是“转化因子”。
(2)加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从死去的小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型活细菌。( )
提示：此实验中，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌包括R型活细菌和S型活细菌。
×
(3)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡。( )
提示：艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌。
(4)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。( )
提示：格里菲思未证明DNA是遗传物质。
×
×
将加热致死的S型肺炎链球菌与R型肺炎链球菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示：
(1)S型细菌是怎样产生的？
提示：加热致死的S型细菌的DNA将R型细菌转化为S型细菌。
(2)加热后的S型细菌中蛋白质和DNA会发生什么变化？温度降低以后DNA和蛋白质又会发生什么变化？
提示：①加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，失去其相应功能，S型细菌死亡。温度降低后，蛋白质的空间结构不会恢复。
②加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低后，DNA的结构会恢复，进而恢复DNA活性。
●艾弗里在实验中利用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物的原理是什么？
提示：运用“减法原理”控制对照实验中的自变量。用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶分别特异性地去除细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA。
●请分析艾弗里的实验设计思路。
提示：利用酶的专一性特点，分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物，然后分别与R型活细菌混合培养，观察它们的作用。　　　
(1)转化实质：肺炎链球菌转化的实质是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(在第5章将会学到)，从而使R型细菌转化为S型细菌。
(2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
【 学以致用 】
D
1.(2024·广东惠州二中月考)格里菲思以小鼠和肺炎链球菌为实验材料，进行了肺炎链球菌的转化实验。下列叙述正确的是(　　)
A.R型细菌感染小鼠后，可在小鼠体内繁殖，会使小鼠患病
B.S型细菌的染色体上存在控制荚膜形成的基因
C.给小鼠注射S型细菌的DNA后，可从小鼠体内分离出S型活细菌
D.在小鼠体内能完成R型细菌转化的前提是存在R型活细菌和S型细菌的DNA
解析：R型肺炎链球菌没有致病性，R型肺炎链球菌感染小鼠后，小鼠正常，A错误；
细菌为原核生物，S型细菌没有染色体，B错误；
R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射进小鼠体内，S型细菌的DNA能使R型活细菌转化成S型活细菌，所以能从小鼠体内分离出S型活细菌，单独注射S型细菌的DNA不能从小鼠体内分离出S型活细菌，C错误，D正确。
C
2.(2024·河北石家庄高一调研)将含有R型细菌的培养液放入试管甲，将加热致死的S型细菌破碎后得到的细胞提取物放入试管乙，并在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合后放入试管丙。下列关于该实验的分析，正确的是(　　)
A.试管丙中全部为S型细菌
B.如果将酶换成蛋白酶，则实验结果不同
C.如果将酶换为DNA酶，与之前的实验对照可说明肺炎链球菌的遗传物质就是DNA
D.该实验利用了加法原理，因变量是有无S型细菌产生
解析：RNA酶可水解RNA，故试管乙中S型细菌的DNA仍然存在，但由于转化效率不是100%，所以在试管丙中既有R型细菌也有S型细菌，A错误；
如果将酶换成蛋白酶，蛋白酶只能水解蛋白质，故试管乙中S型细菌的DNA还存在，所以实验结果相同，B错误；
如果将酶换为DNA酶，则不能发生转化，与之前的实验对照可说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，C正确；
该实验利用了减法原理，D错误。
1.实验者　______________。
2.实验方法　______________________。
3.实验材料　T2噬菌体和__________。
(1)噬菌体的结构及生活方式
赫尔希和蔡斯
放射性同位素标记技术
大肠杆菌
DNA
P
外壳
S
(2)T2噬菌体的增殖
①合成T2噬菌体的DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的__________。
②合成T2噬菌体的DNA的原料：大肠杆菌提供的________________。
③合成T2噬菌体的蛋白质的原料：大肠杆菌的氨基酸；场所：大肠杆菌的________。
遗传物质
四种脱氧核苷酸
核糖体
4.实验过程
35S
32P
35S
32P
高
低
低
高
[提醒]　①保温合适时间：使T2噬菌体吸附在大肠杆菌上并注入遗传物质，但并不释放子代噬菌体。
②充分搅拌、离心：使吸附的T2噬菌体和大肠杆菌分离，离心后上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
5.实验结果及结论
亲代噬菌体 宿主细胞内有无放射性 子代噬菌体有无放射性 实验结论
32P标记DNA ____ ____ ________是噬菌体的遗传物质
35S标记蛋白质 ____ ____
DNA
有
有
无
无
6.实验分析
(1)T2噬菌体侵染细菌时，________进入细菌的细胞中，而____________留在外面。
(2)子代T2噬菌体的各种性状是通过______________来遗传的。
DNA
蛋白质外壳
亲代的DNA
[微思考]
用一个由32P标记的噬菌体侵染由35S标记的细菌，子代噬菌体被标记的情况是什么？如果用一个由35S标记的噬菌体侵染由32P标记的细菌，子代噬菌体被标记的情况是什么？
提示：子代噬菌体全部被35S标记，其中有两个被32P标记。子代噬菌体全部被32P标记，没有被35S标记。
×
√
[辨正误]
(1)1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体，证明T2噬菌体的遗传物质是DNA。( )
(2)用含35S的噬菌体侵染细菌，离心后，可在沉淀物中发现大量的放射性物质。( )
提示：用含35S的噬菌体侵染细菌离心后，沉淀物中的放射性很低。
(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。( )
提示：T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内。
×
(4)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体。( )
提示：病毒没有细胞结构，不能独立代谢，必须用活细胞培养，因此不能用人工培养基直接培养噬菌体。
(5)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的特点。( )
×
√
如图为赫尔希和蔡斯进行的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验过程，请分析回答下列问题：
(1)能否用32P和35S同时标记T2噬菌体？能否用14C替代32P和35S标记T2噬菌体？
提示：不能，这样会导致无法区分蛋白质和DNA的作用。不能，蛋白质和DNA中都含有C元素，用14C标记无法区分蛋白质和DNA。
●实验中搅拌和离心的目的是什么？
提示：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侵染的大肠杆菌。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？
提示：搅拌不充分，有少量含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。
(3)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
提示：①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
1.不同元素标记后子代放射性的判断
2.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”
(1)保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P标记组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。
(2)“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。
【 学以致用 】
C
3.(2024·河北邢台期末)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验是生物学史上的一个重要实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　)
A.需用32P和35S对同一噬菌体进行标记
B.标记蛋白质和DNA时，可用含35S和32P的合成培养基分别培养噬菌体
C.离心之前需对培养液进行充分搅拌
D.该实验的结果说明DNA是主要的遗传物质
解析：T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，噬菌体需用32P和35S分别进行标记，不能用32P和35S对同一噬菌体进行标记，A错误；
T2噬菌体是病毒，专门寄生在大肠杆菌中，所以标记噬菌体的蛋白质和DNA时，不可直接用含35S和32P的合成培养基分别培养噬菌体，B错误；
离心之前需对培养液进行充分搅拌，使噬菌体外壳与大肠杆菌分离，C正确；
噬菌体侵染细菌实验的结果说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。
4.(2024·辽宁师大附中月考)如表为T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计方案，下列叙述正确的是(　　)
组别 大肠杆菌材料 T2噬菌体材料 结果检测
甲 35S标记的大肠杆菌 未被标记的T2噬菌体 培养一段时间后，搅拌、离心，检测子代T2噬菌体的放射性
乙 未被标记的大肠杆菌 32P标记的T2噬菌体
D
A.甲组的子代T2噬菌体部分含放射性
B.乙组的子代T2噬菌体全部含放射性
C.该实验能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质
D.乙组含放射性的子代T2噬菌体个数与培养时间无关
解析：甲组中子代噬菌体是以细菌的物质为原料合成的，而大肠杆菌是用35S标记的，所以甲组的子代T2噬菌体都含有放射性，A错误；
乙组中32P标记的是亲代T2噬菌体的DNA分子，由于噬菌体是在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身组成成分进行增殖的，而大肠杆菌未被标记，所以乙组中的子代T2噬菌体只有部分含有放射性，B错误；
本实验无法证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质，应用35S和32P分别标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌才能证明，C错误；
乙组子代有放射性的T2噬菌体数目是恒定的，与培养时间无关，D正确。
1.RNA是遗传物质的证据
(1)实验材料
烟草花叶病毒(由________________组成)和烟草。
(2)实验过程及结果
RNA和蛋白质
烟草正常
RNA
烟草感
染病毒
(3)实验结果分析与结论
烟草花叶病毒的________控制其遗传性状，________是它的遗传物质。
RNA
RNA
2.DNA是主要的遗传物质
(1)生物类型与遗传物质的种类(连线)
(2)因为________________________________，所以说DNA是主要的遗传物质。
绝大多数生物的遗传物质是DNA
[微思考]
烟草花叶病毒的核酸彻底水解可以得到几种小分子物质？分别是什么？
提示：6种。分别是碱基A、G、C、U，核糖，磷酸。
×
√
[辨正误]
(1)DNA是所有生物的遗传物质。( )
提示：某些病毒如HIV、流感病毒的遗传物质是RNA。
(2)酵母菌的遗传物质主要是DNA。( )
提示：酵母菌的遗传物质是DNA。
(3)病毒的遗传物质是DNA或RNA。( )
(4)原核生物的遗传物质是RNA。( )
提示：原核生物的遗传物质是DNA。
(5)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。( )
提示：细胞核和细胞质内的遗传物质都是DNA。
×
×
×
请总结：探索“遗传物质”的思路和方法，并完成填空：
(1)探究思路：探究哪种物质是遗传物质——______________________________
________________________________________________。
运用减法原理设法除去某种物质，
观察实现转化现象或设法将物质分开，单独看其作用
(2)三种方法
减法
同位
素标
记技
术
特定碱基
T
U
特有元素
【 学以致用 】
D
5.(2024·江西九江期中)下列关于生物的遗传物质的叙述，错误的是(　　)
A.豌豆细胞内既有DNA，又有RNA，但是DNA是豌豆的遗传物质
B.真核细胞中的遗传物质是DNA，原核细胞中的遗传物质也是DNA
C.T2噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
D.酵母菌的遗传物质经水解后产生的核苷酸种类多于4种
解析：酵母菌的遗传物质是DNA，DNA经水解后产生的核苷酸有4种，D错误。
D
1.(2024·广东珠海一中模拟)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行培养实验，结果如表。下列叙述正确的是(　　)
实验组号 接种菌型 对要加入的S型细菌的细胞提取物所进行的处理 培养基长菌情况
一 R型 — R型、S型
二 R型 蛋白酶 R型、S型
三 R型 RNA酶 R型、S型
四 R型 酯酶 R型、S型
五 R型 DNA酶 R型
①实验采用了自变量控制中的“加法原理”　②第一、第二组说明S型细菌的蛋白质不是转化因子　③加入DNA酶后细胞提取物失去转化活性　④该实验说明DNA是生物主要的遗传物质
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
解析：①实验的不同组中加入不同的酶是为了特异性地去除某种物质，采用的是自变量控制中的“减法原理”，①错误；
②第二组中加入蛋白酶后，培养基中仍出现S型细菌，与第一组对照，能说明S型细菌的蛋白质不是转化因子，②正确；
③第五组加入DNA酶后，R型细菌不能转化为S型细菌，即细胞提取物失去转化活性，③正确；
④该实验不能说明DNA是生物主要的遗传物质，只能说明DNA是遗传物质，④错误。
B
2.(2024·山东日照期中)某人在培养基上利用肺炎链球菌做了系列实验，实验结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该实验能够证明加热致死的S型细菌
体内有某种物质仍然具有生理活性
B.该实验证明了S型细菌体内的DNA是
遗传物质
C.此实验的设计遵循了对照原则和单一
变量原则
D.第1、3、4组进行对照可说明S型细菌体内有某种物质能使R型细菌转化成S型细菌
解析：该实验证明加热致死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性，能将R型细菌转化为S型细菌，但没有证明S型细菌体内的这种物质是DNA，A正确，B错误。
A
3.(2024·山东潍坊期中)在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对35S标记噬菌体的一组(甲组)不进行搅拌、32P标记噬菌体的一组(乙组)保温时间过长，其结果是(　　)
A.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性
B.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性
C.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性
D.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性
解析：35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，用35S标记的噬菌体侵染细菌，外壳吸附在大肠杆菌表面，如果不进行搅拌，外壳很难与大肠杆菌分离，导致甲组的沉淀物中出现较强的放射性；32P标记的是噬菌体的DNA， 用32P标记的噬菌体侵染细菌，若保温时间过长，会导致细菌裂解，释放出子代噬菌体，所以乙组的上清液中出现较强的放射性。
B
4.(2024·江苏南京高一调研)如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程。据图推断，下列说法错误的是(　　)
A.本实验中水和苯酚的作用是使病毒
的蛋白质和RNA分离
B.该实验设计思路和肺炎链球菌的体
外转化实验完全相同
C.该实验证明TMV的遗传物质是RNA
D.本实验中接种RNA组和接种蛋白质组互为对照
解析：该实验的设计思路是将RNA和蛋白质分离，再分别验证其作用；肺炎链球菌的体外转化实验是设法去除大部分糖类、脂质和蛋白质，制成细胞提取物，分别加入蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶对细胞提取物进行处理，再进行转化实验，探究细胞提取物内某种成分的转化活性，B错误。

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