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第24讲　DNA是主要的遗传物质
考点一　肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的转化实验
(1)实验过程及现象
(2)实验现象分析
(3)实验结论:已经加热致死的S型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。
2.艾弗里及其同事的转化实验
(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。
拾遗·挖掘
(必修2 P46“思考·讨论”)从控制自变量的角度,艾弗里实验的基本思路是特异性地去除了一种物质,然后观察在没有这种物质的情况下,实验结果会有什么变化。在实际操作过程中最大的困难是如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
探究　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,回答下列问题。
(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。
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
(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
考向　肺炎链球菌转化实验的分析
1.(2026·湖北孝感模拟)格里菲思的肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.S型细菌的DNA经加热后失活,因而注射加热致死的S型细菌后的小鼠仍存活
B.从图中病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌
C.该实验未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的
D.若将R型细菌加热致死与活的S型细菌混合注入小鼠体内,从病死小鼠体内可分离出R型细菌
答案:C
解析:加热致死的S型细菌的蛋白质等物质失活,DNA在加热冷却后可恢复活性,A错误;加热致死的S型细菌与R型细菌混合后,R型细菌可转化为S型细菌,从病死小鼠中可分离出S型细菌和R型细菌,B错误;该实验只是表明加热致死的S型细菌能使R型细菌转化,未证明是S型细菌的DNA引起转化,需单独研究DNA和蛋白质的作用,C正确;若将R型细菌加热致死与活的S型细菌混合注入小鼠体内,由于R型细菌加热致死失去了活性,只有活的S型细菌能引起小鼠患病致死,从病死小鼠体内只能分离出S型细菌,不能分离出R型细菌,D错误。
2.如图是艾弗里证明DNA是遗传物质的实验示意图(部分),则下列说法错误的是(　　)
A.加入酶是为了去除细胞提取物中的相应物质
B.加入不同酶的组互为对照,无须其他对照组
C.仅加入DNA酶组混合培养后未发现S型细菌
D.该实验设计遵循了减法原则
答案:B
解析:加入蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶是为了去除细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA等物质,A正确;为保证结果准确,提高实验结果的可信度,需要设置不加酶的对照组,B错误;仅加入DNA酶组,水解S型细菌的DNA,混合培养后未发现S型细菌,说明R型细菌未转化为S型细菌,C正确;酶能催化对应的物质分解,所以该实验过程中,在控制自变量时应用了减法原理,D正确。
考点二　噬菌体侵染细菌的实验
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
①示意图
②需要的条件
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
拾遗·挖掘
(必修2 P46“思考·讨论”)选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点:成分和结构简单,繁殖速度快,容易分析结果。
2.实验方法
放射性同位素标记技术,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA(不能用3H、14C和18O)。
拾遗·挖掘
(必修2 P45“相关信息”)不能用18O和14C标记细菌,再用被标记的细菌来培养噬菌体的原因是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,且18O不具有放射性。
3.实验过程
(1)标记T2噬菌体
①用35S标记噬菌体的蛋白质
②用32P标记噬菌体的DNA
含32P的培养基培养大肠杆菌→32P标记的大肠杆菌→用噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌→32P标记的噬菌体。
(2)侵染大肠杆菌
4.实验结果分析
(1)噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌细胞内,而蛋白质外壳留在外面。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。
5.实验结论:DNA是噬菌体的遗传物质。
噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”
(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
考向1　噬菌体侵染细菌的实验原理、过程分析
1.(2026·河南开封模拟)某实验小组模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。如图所示,实验操作正确的情况下,下列有关叙述正确的是(　　)
A.上清液和沉淀物放射性都很高
B.子代T2噬菌体均会被35S标记
C.大部分子代T2噬菌体被32P标记
D.实验前需用含32P的培养液培养T2噬菌体
答案:B
解析:32P标记噬菌体的DNA,被32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,含32P的DNA注入大肠杆菌中,而噬菌体的蛋白质外壳留在外面,大肠杆菌中的T2噬菌体利用大肠杆菌中的原料合成蛋白质和DNA,在大肠杆菌中含有35S,所以子代噬菌体的蛋白质外壳均含35S,少部分子代噬菌体的DNA中含32P,因此在离心时,含有32P标记的噬菌体的大肠杆菌沉在底部,含35S的子代噬菌体的大肠杆菌也沉在底部,而蛋白质外壳留在上清液中,因此上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,B正确,A、C错误;要想得到32P标记的噬菌体,需先用含32P的培养液培养大肠杆菌,再用32P标记的大肠杆菌培养噬菌体,D错误。
考向2　利用噬菌体进行治疗的分析
2.(2024·湖南卷,7)我国科学家成功用噬菌体治疗方法治愈了耐药性细菌引起的顽固性尿路感染。下列叙述错误的是(　　)
A.运用噬菌体治疗时,噬菌体特异性侵染病原菌
B.宿主菌经噬菌体侵染后,基因定向突变的概率变大
C.噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化
D.噬菌体繁殖消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等
答案:B
解析:噬菌体是一种特异性侵染细菌的病毒,运用噬菌体治疗时,噬菌体特异性侵染病原菌,A正确;基因突变具有不定向性,B错误;噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化,C正确;噬菌体作为病毒,侵染细菌后利用宿主细胞的核苷酸、氨基酸和能量等来维持自身的生命活动,D正确。
3.为研究某裂解性噬菌体对耐药性肺炎克雷伯菌引起的小鼠肺炎的治疗效果,研究人员分别用等体积的缓冲液、感染复数依次为0.1、1.0、10.0的噬菌体与等量的肺炎克雷伯氏菌悬液混合培养(感染复数指侵染时噬菌体与细菌个数之比,感染复数越高,细菌裂解越快),定时测定各组的细菌数量,结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.该研究所用裂解性噬菌体不可能是T2噬菌体
B.a组是缓冲液组,b组是感染复数为0.1的噬菌体组
C.用感染复数相对较高的噬菌体治疗小鼠肺炎会更有效
D.b组噬菌体与细菌混合约4 h后,被感染细菌开始裂解
答案:D
解析:T2噬菌体专一性侵染大肠杆菌,不侵染耐药性肺炎克雷伯氏菌,A正确;a组细菌数量不下降,对应缓冲液组,b组细菌数量下降最晚,对应感染复数为0.1的噬菌体组,B正确;用感染复数相对较高的噬菌体治疗小鼠肺炎,可使细菌数量快速下降,效果会更好,C正确;b组噬菌体与细菌混合约4 h时,细菌数量达到最大值,此时细菌增殖速率等于裂解速率,在此之前被感染细菌已开始裂解,D错误。
考点三　烟草花叶病毒感染实验
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
2.生物体内的核酸种类及遗传物质
考向1　探究RNA是遗传物质的实验分析
1.(2026·湖北武汉模拟)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:S—RNA+HR—蛋白质→感染烟草 S株系
第二组:HR—RNA+S—蛋白质→感染烟草 HR株系
下列相关叙述合理的是(　　)
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胞中,不能用培养基直接培养,A不合理;将DNA与二苯胺沸水浴加热,溶液会变成蓝色,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。
考向2　探究遗传物质的思路和方法
2.(2026·湖北黄石模拟)最近某科研团队新发现了一种感染A细菌的病毒B,某实验室设计了如图所示两种方法来探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。经如图所示的方法处理后,再将甲、乙、丙、丁4组培养皿放在相同且适宜的条件下培养,一段时间后检测甲、乙两组子代病毒B的放射性和丙、丁两组子代病毒B的产生情况。下列相关叙述错误的是(　　)
A.在方法一中,若换用18O标记上述两种核苷酸不能实现实验目的
B.在方法二中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了加法原理
C.若丁组能产生子代病毒B而丙组不能产生,则说明该病毒的遗传物质是DNA
D.若甲组产生的子代病毒B无放射性而乙组有,则说明该病毒的遗传物质是RNA
答案:B
解析:18O是稳定同位素,没有放射性,因此在方法一中,若换用18O标记上述两种核苷酸不能实现实验目的,A正确;酶解法中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶,以去除DNA和RNA,故应用了减法原理,B错误;若丁组能产生子代病毒B而丙组不能产生,说明DNA被DNA酶水解后,病毒无法增殖产生子代,所以该病毒的遗传物质是DNA,C正确;若甲组产生的子代病毒无放射性而乙组有,说明子代病毒中含有32P标记的尿嘧啶,说明该病毒的遗传物质是RNA,D正确。
1.(2026·河南平顶山模拟)下列有关遗传物质化学本质的发现过程的叙述,正确的是(　　)
A.肺炎链球菌转化实验中,R型细菌转变为S型细菌涉及的变异原理是基因重组
B.噬菌体侵染实验中应先用含35S或32P的培养基培养噬菌体使其带上标记
C.噬菌体侵染实验中32P标记噬菌体组子代噬菌体中大部分带有放射性
D.烟草花叶病毒感染和重建实验证明了病毒的遗传物质是RNA
答案:A
解析:肺炎链球菌转化实验中,S型细菌的DNA进入R型细菌,使其获得合成荚膜的基因,属于基因重组,A正确;噬菌体是病毒,不能直接在培养基中培养,B错误;32P标记的是噬菌体DNA,但子代DNA仅保留亲代的两条链(含32P),其余由细菌内无放射性的原料合成,故子代中仅少数含放射性,C错误;烟草花叶病毒实验证明RNA是其遗传物质,但未得出所有病毒的遗传物质是RNA的结论,D错误。
2.(2026·河北承德模拟)S型肺炎链球菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞,根据S型肺炎链球菌荚膜的差异,可分为SⅠ、SⅡ等类型,不同类型的S型菌会突变成相应的R型肺炎链球菌(RⅠ、RⅡ),R型菌只能突变为相应类型的S型菌。将加热杀死的肺炎链球菌甲破碎后获得提取物,冷却后加入肺炎链球菌乙培养液中培养,检测子代细菌的类型。下列说法正确的是(　　)
A.将S型菌的DNA直接注入小鼠体内时会导致小鼠患败血症死亡
B.该实验中加热处理甲菌时,其蛋白质和DNA会因高温变性而失去作用
C.若甲菌为SⅠ,乙菌为RⅡ,子代细菌出现SⅡ,说明子代S型菌是通过转化形成的
D.若甲菌为SⅡ,乙菌为RⅠ,子代细菌出现SⅡ,说明子代S型菌是通过转化形成的
答案:D
解析:S型菌的DNA单独存在时无法直接导致小鼠患病,必须通过转化R型菌使其成为有毒的S型菌才能致病,A错误;加热处理会使蛋白质变性失活,但温度降低时DNA分子结构可恢复,并未失去活性(如格里菲思实验中加热后的S型菌仍能使R型菌转化),B错误;若甲菌为SⅠ,乙菌为RⅡ,RⅡ只能自发突变为SⅡ,子代出现SⅡ说明是RⅡ自身突变的结果,而非SⅠ的DNA转化,C错误;若甲菌为SⅡ,乙菌为RⅠ,RⅠ只能突变为SⅠ,子代出现SⅡ的唯一可能是SⅡ的DNA通过转化使RⅠ变为SⅡ,D正确。
3.(2026·辽宁大连模拟)利用赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的方法来探究某噬菌体的遗传物质,下列操作与目的对应正确的是(　　)
A.用35S标记噬菌体的DNA,以追踪DNA的去向
B.用32P标记的噬菌体侵染细菌,检测子代噬菌体是否含32P以判断DNA是否传递
C.用32P标记的噬菌体侵染细菌后,检测上清液放射性,以观察蛋白质是否进入细菌
D.同时用32P和35S标记同一噬菌体,以同时追踪DNA和蛋白质的去向
答案:B
解析:35S标记的是噬菌体的蛋白质,标记DNA应使用32P,A错误;32P标记的是噬菌体的DNA,若DNA进入细菌并作为模板复制,少量子代噬菌体的DNA中会含有32P,检测到子代含32P,说明DNA传递并参与了复制,B正确;32P标记的是噬菌体的DNA,检测上清液放射性反映的是未进入细菌的DNA(如保温不充分或过度裂解),蛋白质是否进入应通过35S标记实验判断,C错误;噬菌体的DNA和蛋白质需分别标记,同时标记无法区分,D错误。
4.(2026·河南南阳模拟)为了研究搅拌时间对实验结果的影响,科学家利用32P标记的噬菌体(甲组)和35S标记的噬菌体(乙组)分别侵染大肠杆菌,经搅拌、离心后的实验数据如表所示。在搅拌时间5 min内被侵染细菌存活率都是100%。下列叙述错误的是(　　)
搅拌时间/min 1 2 3 4 5
甲组上清液放射性百分比/% 21 24 28 30 30
乙组上清液放射性百分比/% 40 70 76 80 80
A.分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体可获得被标记的噬菌体
B.被侵染细菌存活率保持在100%表明细菌未裂解
C.实验中搅拌时间可影响噬菌体与细菌分离的程度,可能造成的结果是上清液和沉淀物的放射性强度差异不显著
D.搅拌5 min上清液32P为30%是因部分标记的噬菌体未侵染细菌
答案:A
解析:噬菌体是病毒,不能直接用培养基培养,A错误;如果细菌裂解,子代噬菌体释放出来,被侵染细菌的存活率就会下降,被侵染细菌存活率保持在100%表明细菌未裂解,B正确;若搅拌时间不足,噬菌体外壳与细菌分离不充分,就会有部分噬菌体外壳仍吸附在细菌上,离心时,这些吸附着噬菌体外壳的细菌会一起沉淀到沉淀物中,导致35S标记的乙组沉淀物放射性偏高,从而使上清液和沉淀物的放射性强度差异不显著,C正确;32P标记的是噬菌体的DNA,噬菌体的DNA侵入细菌内部,搅拌5 min上清液32P为30%,是因为部分标记的噬菌体未侵染细菌,离心后这些未侵染的噬菌体进入上清液,D正确。
5.(2026·湖北宜昌模拟)猴痘是一种由MPXV感染所致的病毒性疾病,临床上主要表现为发热、皮疹、淋巴结肿大。MPXV分为西非分支和刚果盆地分支两个分支,刚果盆地进化支更容易传播,在历史上曾引起更严重的疾病暴发。关于该病毒及遗传物质的相关推断,错误的是(　　)
A.刚果盆地进化支更容易传播与其蛋白质成分有关
B.可利用含放射性同位素标记的尿嘧啶的培养基培养MPXV,根据子代病毒的放射性有无可初步判断其遗传物质类型
C.即使MPXV病毒存在包膜结构,也不能确定MPXV的遗传物质类型
D.用32P标记的MPXV侵染细胞,若子代出现了不含32P的病毒,不能确定MPXV的遗传物质类型
答案:B
解析:病毒的蛋白质成分中,负责与宿主细胞表面受体结合的部分起着关键作用,如果刚果盆地进化支病毒的这类蛋白具有更广泛的受体结合特异性,或者与当地宿主细胞表面受体的亲和力更高,则其更容易附着并进入宿主细胞,所以刚果盆地进化支更容易传播与其蛋白质成分有关,A正确;病毒没有细胞结构,不能独立代谢,不能用培养基直接培养,B错误;DNA病毒和RNA病毒都可能有包膜结构,因此不能确定MPXV的遗传物质类型,C正确;用32P标记的MPXV侵染细胞,无论是DNA病毒还是RNA病毒,经过多次复制后,形成的大多数病毒的核酸不含32P,D正确。
6.(2026·贵州安顺模拟)基因从亲代传递给子代或亲代细胞传递给子代细胞的现象,称为基因的垂直传递。基因从一种类型细胞传递给不含该基因的其他类型细胞的现象,称为基因的水平传递。下列关于基因传递的叙述,正确的是(　　)
A.基因的垂直传递只能发生在有性生殖过程中
B.R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌属于基因的垂直传递
C.基因的水平传递不遵循孟德尔定律
D.基因的垂直传递不会使子代获得新性状
答案:C
解析:垂直传递包括亲代细胞通过分裂(如无性生殖)将基因传递给子代细胞,并非仅发生于有性生殖,A错误;R型菌转化为S型菌是因为S型菌的DNA进入R型菌,属于基因的水平传递(转化),B错误;孟德尔定律适用于有性生殖的减数分裂,而基因的水平传递(如细菌转化)不涉及减数分裂,故不遵循该定律,C正确;基因的垂直传递中若发生基因突变或重组(如有性生殖),子代可能获得新性状,D错误。
7.(2026·四川成都模拟)大肠杆菌有AR菌和AS菌两种类型,只有AR菌对氨苄青霉素(Amp)有抗性。某兴趣小组用CaCl2处理两种菌后,进行了以下实验。
实验1:将AS菌与煮沸灭活的AR菌混合后,接种于含Amp的固体培养基上,获得了少量培养物。
实验2:将具有氨苄青霉素抗性基因的质粒加入AS菌液,一段时间后接种于含Amp的固体培养基上,获得了少量培养物。
下列对实验方法或现象的分析,正确的是(　　)
A.实验1和实验2都发生了细菌转化现象,其转化因子就是质粒DNA
B.实验2获得少量培养物,推测质粒上的抗性基因片段具有遗传效应
C.两个实验都需增设仅接种AS菌的对照组,旨在排除杂菌污染影响
D.将实验中灭活的AR菌破碎并加入限制酶,则无法再现实验1的结果
答案:B
解析:实验1中,煮沸灭活的AR菌中的DNA作为转化因子被AS菌吸收,不能证明转化因子就是质粒DNA,也可能为拟核DNA;实验2中,具有氨苄青霉素抗性基因的质粒作为转化因子被AS菌吸收,让部分AS菌发挥了氨苄青霉素抗性基因的作用,说明转化因子位于质粒DNA上,A错误。实验2中,具有氨苄青霉素抗性基因的质粒被部分AS菌吸收,使少量AS菌发挥了氨苄青霉素抗性基因的作用,获得了可稳定遗传的表型变化,推测质粒上的抗性基因片段具有遗传效应,B正确。两个实验都需增设仅接种AS菌的对照组,以验证Amp对AS菌生长的真实影响,排除干扰因素,确保结论的科学性和可靠性,C错误。将实验中灭活的AR菌破碎并加入限制酶,若该种限制酶不破坏AR菌的氨苄青霉素抗性基因,可能会再现实验1的结果,D错误。
8.(2026·河南洛阳模拟)M13噬菌体是一种丝状噬菌体,内有一个环状单链DNA分子,只侵染某些特定的大肠杆菌。研究人员用M13噬菌体进行“噬菌体侵染细菌的实验”,实验①②③分别用35S、32P和3H标记M13噬菌体,然后用被标记的M13噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,所得放射性情况如图。下列有关叙述正确的是(　　)
A.实验①②中改用18O分别标记M13噬菌体,实验结果与③相同
B.实验过程中搅拌的目的是加速大肠杆菌裂解释放子代噬菌体
C.实验③可说明M13噬菌体的遗传物质是DNA,而不是蛋白质
D.用3H标记M13噬菌体时,若搅拌不充分则沉淀物放射性升高
答案:D
解析:18O是稳定同位素,不具有放射性,上清液和沉淀物中都不会检测到放射性,A错误;搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离,便于在离心后区分放射性的分布位置,B错误;3H同时标记M13噬菌体的DNA和蛋白质,不能单独观察DNA和蛋白质的作用,因此,实验③的结果不能说明M13噬菌体的遗传物质是DNA,而不是蛋白质,C错误;3H标记时,若搅拌不充分会使更多标记物质留在沉淀物中,沉淀物放射性升高,D正确。
9.(2026·湖南怀化模拟)噬菌体生物扩增法是一种检测样本中有害菌数量的方法,其原理是噬菌体能专一感染宿主细胞,进入宿主细胞的噬菌体将不受杀病毒剂的灭活,在裂解宿主细胞后感染作为指示剂的快速生长分枝菌,继续在平板上增殖形成噬菌斑,具体步骤如图所示。下列操作会导致测量值偏大的是(　　)
A.步骤①中混合保温时间过短
B.步骤②中未向悬浮液中加入杀病毒剂
C.步骤③中接种时菌株未充分分散开
D.步骤③中悬液在平板上培养时间过短
答案:B
解析:步骤①中混合保温时间过短,噬菌体不能充分感染宿主细胞,后续能增殖形成噬菌斑的噬菌体数量少,会使测量值偏小,A不符合题意;步骤②中未向悬浮液中加入杀病毒剂,则未进入宿主细胞的噬菌体不会被灭活,这些未被灭活的噬菌体在后续培养中,会感染指示菌并增殖形成噬菌斑,导致统计的噬菌斑数量增多,测量值偏大,B符合题意;步骤③中接种时菌株未充分分散开,可能会使多个噬菌斑重叠,测量值偏小,C不符合题意;步骤③中悬液在平板上培养时间过短,噬菌体增殖形成的噬菌斑数量不足,测量值偏小,D不符合题意。
10.(2026·云南昆明模拟)在探索遗传物质化学本质的历程中,“肺炎链球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”发挥了非常重要的作用。请回答下列问题。
(1)在肺炎链球菌转化实验中,格里菲思将R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,小鼠死亡,能从小鼠体内分离出　　　　　(填“S型”“R型”或“R型和S型”)活细菌,格里菲思推论:已经被加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质——　　　　。
(2)为验证格里菲思的推断,艾弗里和其同事将加热杀死的S型细菌破碎后制成五组细胞提取物,向实验组中加入不同的酶后,再加入有R型活细菌的培养基中,结果发现用　　　处理后的实验组只有R型活细菌,该实验涉及　　　(填“加法”或“减法”)原理。
(3)赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染细菌的实验”与艾弗里等人的实验都具有说服力,这两个实验在设计思路上的共同点是　　　　　　　　　　　　。
(4)K1荚膜大肠杆菌是引发新生儿脑膜炎和禽类脑膜炎的主要病原菌。有研究发现用荧光标记的PNJ1809-36噬菌体能够在15 min内特异性、快速、直观地检测K1荚膜大肠杆菌。如图表示研究人员用荧光染料SYBRGold标记的PNJ1809-36噬菌体侵染K1荚膜大肠杆菌的检测结果,请分析并回答下列问题。
细菌表面形成清晰的环状荧光 细菌表面环状荧光模糊,但内部出现荧光 大多细菌表面的环状荧光不完整,细菌附近出现弥散的荧光小点
荧光染料SYBRGold标记的是PNJ1809-36噬菌体的　　　　。结合检测结果信息,分析不同时间K1荚膜大肠杆菌表面荧光不同的原因:　 　 。
答案:(1)R型和S型　转化因子
(2)DNA酶　减法
(3)设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应
(4)DNA　5 min时,噬菌体主要吸附在细菌表面;10 min时,部分噬菌体的DNA进入细菌;15 min时,细菌开始被裂解
解析:(1)加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合,只有部分R型活菌转化为S型细菌,因此能从小鼠体内分离出R型和S型活细菌。根据该实验的相关现象,格里菲思推论:已经被加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质,即转化因子。
(2)艾弗里和其同事将加热杀死的S型细菌破碎后制成五组细胞提取物,用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后,细胞仍具有转化活性,用DNA酶处理后,细胞提取物失去了转化活性,实验组只有R型活细菌。通过加DNA酶使DNA水解,减少了实验中的某种物质,涉及的是减法原理。
(3)赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染细菌的实验”与艾弗里等人的实验都具有说服力,这两个实验在设计思路上的共同点是设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应。
(4)由10 min时细菌内部出现荧光可知,荧光染料SYBRGold标记的是PNJ1809-36噬菌体的DNA;不同时间细菌表面荧光不同的原因:5 min时,噬菌体主要吸附在细菌表面,故细菌表面出现荧光;10 min时,部分噬菌体的DNA进入细菌,故细菌表面环状荧光模糊,但内部出现荧光;15 min时,细菌开始被裂解,故细菌表面的环状荧光不完整,细菌附近出现弥散的荧光小点。(共42张PPT)
第24讲DNA是主要的遗传物质
内容索引
NEIRONGSUOYIN
考点二
噬菌体侵染细菌的实验
肺炎链球菌的转化实验
考点一
考点三
烟草花叶病毒感染实验
肺炎链球菌的转化实验
考点一
梳理 必备知识
1.格里菲思的转化实验
(1)实验过程及现象
死亡
不死亡
死亡
(2)实验现象分析
(3)实验结论:已经加热致死的S型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—— 。
加热致死的S型
细菌无致病性
R型细菌能转化
为S型细菌
转化因子
2.艾弗里及其同事的转化实验
(1)实验过程及结果
(2)实验结论: 。
出现了S型活细菌
只长R型细菌
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
拾遗 挖掘
(必修2 P46“思考·讨论”)从控制自变量的角度,艾弗里实验的基本思路是特异性地去除了一种物质,然后观察在没有这种物质的情况下,实验结果会有什么变化。在实际操作过程中最大的困难是如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
深研 重难问题
探究　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,回答下列问题。
(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。
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
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
R型细菌转化成的S型细菌繁殖
精练 迁移应用
考向　肺炎链球菌转化实验的分析
1.(2026·湖北孝感模拟)格里菲思的肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.S型细菌的DNA经加热后失活,因而注射加热致死的S型细菌后的小鼠仍存活
B.从图中病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌
C.该实验未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的
D.若将R型细菌加热致死与活的S型细菌混合注入小鼠体内,从病死小鼠体内可分离出R型细菌
答案:C
解析:加热致死的S型细菌的蛋白质等物质失活,DNA在加热冷却后可恢复活性,A错误;加热致死的S型细菌与R型细菌混合后,R型细菌可转化为S型细菌,从病死小鼠中可分离出S型细菌和R型细菌,B错误;该实验只是表明加热致死的S型细菌能使R型细菌转化,未证明是S型细菌的DNA引起转化,需单独研究DNA和蛋白质的作用,C正确;若将R型细菌加热致死与活的S型细菌混合注入小鼠体内,由于R型细菌加热致死失去了活性,只有活的S型细菌能引起小鼠患病致死,从病死小鼠体内只能分离出S型细菌,不能分离出R型细菌,D错误。
2.如图是艾弗里证明DNA是遗传物质的实验示意图(部分),则下列说法错误的是(　　)
A.加入酶是为了去除细胞提取物中的相应物质
B.加入不同酶的组互为对照,无须其他对照组
C.仅加入DNA酶组混合培养后未发现S型细菌
D.该实验设计遵循了减法原则
B
解析:加入蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶是为了去除细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂质、DNA等物质,A正确;为保证结果准确,提高实验结果的可信度,需要设置不加酶的对照组,B错误;仅加入DNA酶组,水解S型细菌的DNA,混合培养后未发现S型细菌,说明R型细菌未转化为S型细菌,
C正确;酶能催化对应的物质分解,所以该实验过程中,在控制自变量时应用了减法原理,D正确。
噬菌体侵染细菌的实验
考点二
梳理 必备知识
1.实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌
(1)T2噬菌体的模式图
DNA
C、H、O、N、P
蛋白质
C、H、O、N、S
(2)噬菌体的增殖
①示意图
②需要的条件
增殖需要的条件 内容
合成T2噬菌体DNA 模板 的DNA
原料 提供的4种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质 原料 __________________
场所 ___________________
噬菌体
大肠杆菌
大肠杆菌的氨基酸
大肠杆菌的核糖体
拾遗 挖掘
(必修2 P46“思考·讨论”)选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点:成分和结构简单,繁殖速度快,容易分析结果。
2.实验方法
技术,用 、 分别标记噬菌体的蛋白质和DNA(不能用3H、14C和18O)。
放射性同位素标记
35S
32P
拾遗 挖掘
(必修2 P45“相关信息”)不能用18O和14C标记细菌,再用被标记的细菌来培养噬菌体的原因是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,且18O不具有放射性。
3.实验过程
(1)标记T2噬菌体
①用35S标记噬菌体的蛋白质
②用32P标记噬菌体的DNA
含 的培养基培养大肠杆菌→32P标记的 →用__________
32P标记的大肠杆菌→32P标记的噬菌体。
32P
大肠杆菌
噬菌体侵染
(2)侵染大肠杆菌
高
低
低
高
4.实验结果分析
(1)噬菌体侵染细菌时,其 进入细菌细胞内,而 外壳留在外面。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过 遗传的。
5.实验结论: 是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质
亲代的DNA
DNA
噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
归纳提升
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
精练 迁移应用
考向1　噬菌体侵染细菌的实验原理、过程分析
1.(2026·河南开封模拟)某实验小组模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。如图所示,实验操作正确的情况下,下列有关叙述正确的是(　　)
A.上清液和沉淀物放射性都很高
B.子代T2噬菌体均会被35S标记
C.大部分子代T2噬菌体被32P标记
D.实验前需用含32P的培养液培养T2噬菌体
B
解析:32P标记噬菌体的DNA,被32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,含32P的DNA注入大肠杆菌中,而噬菌体的蛋白质外壳留在外面,大肠杆菌中的T2噬菌体利用大肠杆菌中的原料合成蛋白质和DNA,在大肠杆菌中含有35S,所以子代噬菌体的蛋白质外壳均含35S,少部分子代噬菌体的DNA中含32P,因此在离心时,含有32P标记的噬菌体的大肠杆菌沉在底部,含35S的子代噬菌体的大肠杆菌也沉在底部,而蛋白质外壳留在上清液中,因此上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,B正确,A、C错误;要想得到32P标记的噬菌体,需先用含32P的培养液培养大肠杆菌,再用32P标记的大肠杆菌培养噬菌体,D错误。
考向2　利用噬菌体进行治疗的分析
2.(2024·湖南卷,7)我国科学家成功用噬菌体治疗方法治愈了耐药性细菌引起的顽固性尿路感染。下列叙述错误的是(　　)
A.运用噬菌体治疗时,噬菌体特异性侵染病原菌
B.宿主菌经噬菌体侵染后,基因定向突变的概率变大
C.噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化
D.噬菌体繁殖消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等
B
解析:噬菌体是一种特异性侵染细菌的病毒,运用噬菌体治疗时,噬菌体特异性侵染病原菌,A正确;基因突变具有不定向性,B错误;噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化,C正确;噬菌体作为病毒,侵染细菌后利用宿主细胞的核苷酸、氨基酸和能量等来维持自身的生命活动,D正确。
3.为研究某裂解性噬菌体对耐药性肺炎克雷伯菌引起的小鼠肺炎的治疗效果,研究人员分别用等体积的缓冲液、感染复数依次为0.1、1.0、10.0的噬菌体与等量的肺炎克雷伯氏菌悬液混合培养(感染复数指侵染时噬菌体与细菌个数之比,感染复数越高,细菌裂解越快),定时测定各组的细菌数量,结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.该研究所用裂解性噬菌体不可能是T2噬菌体
B.a组是缓冲液组,b组是感染复数为0.1的噬菌体组
C.用感染复数相对较高的噬菌体治疗小鼠肺炎会更有效
D.b组噬菌体与细菌混合约4 h后,被感染细菌开始裂解
D
解析:T2噬菌体专一性侵染大肠杆菌,不侵染耐药性肺炎克雷伯氏菌,A正确;a组细菌数量不下降,对应缓冲液组,b组细菌数量下降最晚,对应感染复数为0.1的噬菌体组,B正确;用感染复数相对较高的噬菌体治疗小鼠肺炎,可使细菌数量快速下降,效果会更好,C正确;b组噬菌体与细菌混合约4 h时,细菌数量达到最大值,此时细菌增殖速率等于裂解速率,在此之前被感染细菌已开始裂解,D错误。
烟草花叶病毒感染实验
考点三
梳理 必备知识
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
正常
患病
2.生物体内的核酸种类及遗传物质
DNA
DNA是
主要的
遗传物质
考向1　探究RNA是遗传物质的实验分析
1.(2026·湖北武汉模拟)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:
精练 迁移应用
重组实验过程 子代病毒的类型
第一组:S—RNA+HR—蛋白质→感染烟草 S株系
第二组:HR—RNA+S—蛋白质→感染烟草 HR株系
下列相关叙述合理的是(　　)
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
C
解析:病毒必须寄生在活细胞中,不能用培养基直接培养,A不合理;将DNA与二苯胺沸水浴加热,溶液会变成蓝色,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。
考向2　探究遗传物质的思路和方法
2.(2026·湖北黄石模拟)最近某科研团队新发现了一种感染A细菌的病毒B,某实验室设计了如图所示两种方法来探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。经如图所示的方法处理后,再将甲、乙、丙、丁4组培养皿放在相同且适宜的条件下培养,一段时间后检测甲、乙两组子代病毒B的放射性和丙、丁两组子代病毒B的产生情况。下列相关叙述错误的是(　　)
A.在方法一中,若换用18O标记上述两种核苷酸不能实现实验目的
B.在方法二中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了加法原理
C.若丁组能产生子代病毒B而丙组不能产生,则说明该病毒的遗传物质是DNA
D.若甲组产生的子代病毒B无放射性而乙组有,则说明该病毒的遗传物质是RNA
答案:B
解析:18O是稳定同位素,没有放射性,因此在
方法一中,若换用18O标记上述两种核苷酸
不能实现实验目的,A正确;酶解法中,向丙、
丁两组分别加入DNA酶和RNA酶,以去除
DNA和RNA,故应用了减法原理,B错误;若
丁组能产生子代病毒B而丙组不能产生,说
明DNA被DNA酶水解后,病毒无法增殖产生子代,所以该病毒的遗传物质是DNA,C正确;若甲组产生的子代病毒无放射性而乙组有,说明子代病毒中含有32P标记的尿嘧啶,说明该病毒的遗传物质是RNA,D正确。(共27张PPT)
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1.(2026·河南平顶山模拟)下列有关遗传物质化学本质的发现过程的叙述,正确的是(　　)
A.肺炎链球菌转化实验中,R型细菌转变为S型细菌涉及的变异原理是基因重组
B.噬菌体侵染实验中应先用含35S或32P的培养基培养噬菌体使其带上标记
C.噬菌体侵染实验中32P标记噬菌体组子代噬菌体中大部分带有放射性
D.烟草花叶病毒感染和重建实验证明了病毒的遗传物质是RNA
A
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解析:肺炎链球菌转化实验中,S型细菌的DNA进入R型细菌,使其获得合成荚膜的基因,属于基因重组,A正确;噬菌体是病毒,不能直接在培养基中培养,B错误;32P标记的是噬菌体DNA,但子代DNA仅保留亲代的两条链(含32P),其余由细菌内无放射性的原料合成,故子代中仅少数含放射性,C错误;烟草花叶病毒实验证明RNA是其遗传物质,但未得出所有病毒的遗传物质是RNA的结论,D错误。
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2.(2026·河北承德模拟)S型肺炎链球菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞,根据S型肺炎链球菌荚膜的差异,可分为SⅠ、SⅡ等类型,不同类型的S型菌会突变成相应的R型肺炎链球菌(RⅠ、RⅡ),R型菌只能突变为相应类型的S型菌。将加热杀死的肺炎链球菌甲破碎后获得提取物,冷却后加入肺炎链球菌乙培养液中培养,检测子代细菌的类型。下列说法正确的是(　　)
A.将S型菌的DNA直接注入小鼠体内时会导致小鼠患败血症死亡
B.该实验中加热处理甲菌时,其蛋白质和DNA会因高温变性而失去作用
C.若甲菌为SⅠ,乙菌为RⅡ,子代细菌出现SⅡ,说明子代S型菌是通过转化形成的
D.若甲菌为SⅡ,乙菌为RⅠ,子代细菌出现SⅡ,说明子代S型菌是通过转化形成的
D
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解析:S型菌的DNA单独存在时无法直接导致小鼠患病,必须通过转化R型菌使其成为有毒的S型菌才能致病,A错误;加热处理会使蛋白质变性失活,但温度降低时DNA分子结构可恢复,并未失去活性(如格里菲思实验中加热后的S型菌仍能使R型菌转化),B错误;若甲菌为SⅠ,乙菌为RⅡ,RⅡ只能自发突变为SⅡ,子代出现SⅡ说明是RⅡ自身突变的结果,而非SⅠ的DNA转化,C错误;若甲菌为SⅡ,乙菌为RⅠ,RⅠ只能突变为SⅠ,子代出现SⅡ的唯一可能是SⅡ的DNA通过转化使RⅠ变为SⅡ,D正确。
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3.(2026·辽宁大连模拟)利用赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的方法来探究某噬菌体的遗传物质,下列操作与目的对应正确的是(　　)
A.用35S标记噬菌体的DNA,以追踪DNA的去向
B.用32P标记的噬菌体侵染细菌,检测子代噬菌体是否含32P以判断DNA是否传递
C.用32P标记的噬菌体侵染细菌后,检测上清液放射性,以观察蛋白质是否进入细菌
D.同时用32P和35S标记同一噬菌体,以同时追踪DNA和蛋白质的去向
B
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解析:35S标记的是噬菌体的蛋白质,标记DNA应使用32P,A错误;32P标记的是噬菌体的DNA,若DNA进入细菌并作为模板复制,少量子代噬菌体的DNA中会含有32P,检测到子代含32P,说明DNA传递并参与了复制,B正确;32P标记的是噬菌体的DNA,检测上清液放射性反映的是未进入细菌的DNA(如保温不充分或过度裂解),蛋白质是否进入应通过35S标记实验判断,C错误;噬菌体的DNA和蛋白质需分别标记,同时标记无法区分,D错误。
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4.(2026·河南南阳模拟)为了研究搅拌时间对实验结果的影响,科学家利用32P标记的噬菌体(甲组)和35S标记的噬菌体(乙组)分别侵染大肠杆菌,经搅拌、离心后的实验数据如表所示。在搅拌时间5 min内被侵染细菌存活率都是100%。下列叙述错误的是(　　)
搅拌时间/min 1 2 3 4 5
甲组上清液放射性百分比/% 21 24 28 30 30
乙组上清液放射性百分比/% 40 70 76 80 80
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A.分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体可获得被标记的噬菌体
B.被侵染细菌存活率保持在100%表明细菌未裂解
C.实验中搅拌时间可影响噬菌体与细菌分离的程度,可能造成的结果是上清液和沉淀物的放射性强度差异不显著
D.搅拌5 min上清液32P为30%是因部分标记的噬菌体未侵染细菌
答案:A
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解析:噬菌体是病毒,不能直接用培养基培养,A错误;如果细菌裂解,子代噬菌体释放出来,被侵染细菌的存活率就会下降,被侵染细菌存活率保持在100%表明细菌未裂解,B正确;若搅拌时间不足,噬菌体外壳与细菌分离不充分,就会有部分噬菌体外壳仍吸附在细菌上,离心时,这些吸附着噬菌体外壳的细菌会一起沉淀到沉淀物中,导致35S标记的乙组沉淀物放射性偏高,从而使上清液和沉淀物的放射性强度差异不显著,C正确;32P标记的是噬菌体的DNA,噬菌体的DNA侵入细菌内部,搅拌5 min上清液32P为30%,是因为部分标记的噬菌体未侵染细菌,离心后这些未侵染的噬菌体进入上清液,D正确。
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5.(2026·湖北宜昌模拟)猴痘是一种由MPXV感染所致的病毒性疾病,临床上主要表现为发热、皮疹、淋巴结肿大。MPXV分为西非分支和刚果盆地分支两个分支,刚果盆地进化支更容易传播,在历史上曾引起更严重的疾病暴发。关于该病毒及遗传物质的相关推断,错误的是(　　)
A.刚果盆地进化支更容易传播与其蛋白质成分有关
B.可利用含放射性同位素标记的尿嘧啶的培养基培养MPXV,根据子代病毒的放射性有无可初步判断其遗传物质类型
C.即使MPXV病毒存在包膜结构,也不能确定MPXV的遗传物质类型
D.用32P标记的MPXV侵染细胞,若子代出现了不含32P的病毒,不能确定MPXV的遗传物质类型
B
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解析:病毒的蛋白质成分中,负责与宿主细胞表面受体结合的部分起着关键作用,如果刚果盆地进化支病毒的这类蛋白具有更广泛的受体结合特异性,或者与当地宿主细胞表面受体的亲和力更高,则其更容易附着并进入宿主细胞,所以刚果盆地进化支更容易传播与其蛋白质成分有关,A正确;病毒没有细胞结构,不能独立代谢,不能用培养基直接培养,B错误;DNA病毒和RNA病毒都可能有包膜结构,因此不能确定MPXV的遗传物质类型,C正确;用32P标记的MPXV侵染细胞,无论是DNA病毒还是RNA病毒,经过多次复制后,形成的大多数病毒的核酸不含32P,D正确。
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6.(2026·贵州安顺模拟)基因从亲代传递给子代或亲代细胞传递给子代细胞的现象,称为基因的垂直传递。基因从一种类型细胞传递给不含该基因的其他类型细胞的现象,称为基因的水平传递。下列关于基因传递的叙述,正确的是(　　)
A.基因的垂直传递只能发生在有性生殖过程中
B.R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌属于基因的垂直传递
C.基因的水平传递不遵循孟德尔定律
D.基因的垂直传递不会使子代获得新性状
C
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解析:垂直传递包括亲代细胞通过分裂(如无性生殖)将基因传递给子代细胞,并非仅发生于有性生殖,A错误;R型菌转化为S型菌是因为S型菌的DNA进入R型菌,属于基因的水平传递(转化),B错误;孟德尔定律适用于有性生殖的减数分裂,而基因的水平传递(如细菌转化)不涉及减数分裂,故不遵循该定律,C正确;基因的垂直传递中若发生基因突变或重组(如有性生殖),子代可能获得新性状,D错误。
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7.(2026·四川成都模拟)大肠杆菌有AR菌和AS菌两种类型,只有AR菌对氨苄青霉素(Amp)有抗性。某兴趣小组用CaCl2处理两种菌后,进行了以下实验。
实验1:将AS菌与煮沸灭活的AR菌混合后,接种于含Amp的固体培养基上,获得了少量培养物。
实验2:将具有氨苄青霉素抗性基因的质粒加入AS菌液,一段时间后接种于含Amp的固体培养基上,获得了少量培养物。
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下列对实验方法或现象的分析,正确的是(　　)
A.实验1和实验2都发生了细菌转化现象,其转化因子就是质粒DNA
B.实验2获得少量培养物,推测质粒上的抗性基因片段具有遗传效应
C.两个实验都需增设仅接种AS菌的对照组,旨在排除杂菌污染影响
D.将实验中灭活的AR菌破碎并加入限制酶,则无法再现实验1的结果
B
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解析:实验1中,煮沸灭活的AR菌中的DNA作为转化因子被AS菌吸收,不能证明转化因子就是质粒DNA,也可能为拟核DNA;实验2中,具有氨苄青霉素抗性基因的质粒作为转化因子被AS菌吸收,让部分AS菌发挥了氨苄青霉素抗性基因的作用,说明转化因子位于质粒DNA上,A错误。实验2中,具有氨苄青霉素抗性基因的质粒被部分AS菌吸收,使少量AS菌发挥了氨苄青霉素抗性基因的作用,获得了可稳定遗传的表型变化,推测质粒上的抗性基因片段具有遗传效应,B正确。两个实验都需增设仅接种AS菌的对照组,以验证Amp对AS菌生长的真实影响,排除干扰因素,确保结论的科学性和可靠性,C错误。将实验中灭活的AR菌破碎并加入限制酶,若该种限制酶不破坏AR菌的氨苄青霉素抗性基因,可能会再现实验1的结果,D错误。
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8.(2026·河南洛阳模拟)M13噬菌体是一种丝状噬菌体,内有一个环状单链DNA分子,只侵染某些特定的大肠杆菌。研究人员用M13噬菌体进行“噬菌体侵染细菌的实验”,实验①②③分别用35S、32P和3H标记M13噬菌体,然后用被标记的M13噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,所得放射性情况如图。下列有关叙述正确的是(　　)
A.实验①②中改用18O分别标记M13噬菌体,实验结果与③相同
B.实验过程中搅拌的目的是加速大肠杆菌裂解释放子代噬菌体
C.实验③可说明M13噬菌体的遗传物质是DNA,而不是蛋白质
D.用3H标记M13噬菌体时,若搅拌不充分则沉淀物放射性升高
D
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解析:18O是稳定同位素,不具有放射性,上清液和沉淀物中都不会检测到放射性,A错误;搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离,便于在离心后区分放射性的分布位置,B错误;3H同时标记M13噬菌体的DNA和蛋白质,不能单独观察DNA和蛋白质的作用,因此,实验③的结果不能说明M13噬菌体的遗传物质是DNA,而不是蛋白质,C错误;3H标记时,若搅拌不充分会使更多标记物质留在沉淀物中,沉淀物放射性升高,D正确。
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9.(2026·湖南怀化模拟)噬菌体生物扩增法是一种检测样本中有害菌数量的方法,其原理是噬菌体能专一感染宿主细胞,进入宿主细胞的噬菌体将不受杀病毒剂的灭活,在裂解宿主细胞后感染作为指示剂的快速生长分枝菌,继续在平板上增殖形成噬菌斑,具体步骤如图所示。下列操作会导致测量值偏大的是(　　)
A.步骤①中混合保温时间过短
B.步骤②中未向悬浮液中加入杀病毒剂
C.步骤③中接种时菌株未充分分散开
D.步骤③中悬液在平板上培养时间过短
B
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解析:步骤①中混合保温时间过短,噬菌体不能充分感染宿主细胞,后续能增殖形成噬菌斑的噬菌体数量少,会使测量值偏小,A不符合题意;步骤②中未向悬浮液中加入杀病毒剂,则未进入宿主细胞的噬菌体不会被灭活,这些未被灭活的噬菌体在后续培养中,会感染指示菌并增殖形成噬菌斑,导致统计的噬菌斑数量增多,测量值偏大,B符合题意;步骤③中接种时菌株未充分分散开,可能会使多个噬菌斑重叠,测量值偏小,C不符合题意;步骤③中悬液在平板上培养时间过短,噬菌体增殖形成的噬菌斑数量不足,测量值偏小,D不符合题意。
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10.(2026·云南昆明模拟)在探索遗传物质化学本质的历程中,“肺炎链球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”发挥了非常重要的作用。请回答下列问题。
(1)在肺炎链球菌转化实验中,格里菲思将R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,小鼠死亡,能从小鼠体内分离出
　　　　　(填“S型”“R型”或“R型和S型”)活细菌,格里菲思推论:已经被加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质——　 　　　。
R型和S型
转化因子
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解析:加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合,只有部分R型活菌转化为S型细菌,因此能从小鼠体内分离出R型和S型活细菌。根据该实验的相关现象,格里菲思推论:已经被加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质,即转化因子。
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(2)为验证格里菲思的推断,艾弗里和其同事将加热杀死的S型细菌破碎后制成五组细胞提取物,向实验组中加入不同的酶后,再加入有R型活细菌的培养基中,结果发现用　　 　处理后的实验组只有R型活细菌,该实验涉及　　　(填“加法”或“减法”)原理。
解析:艾弗里和其同事将加热杀死的S型细菌破碎后制成五组细胞提取物,用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后,细胞仍具有转化活性,用DNA酶处理后,细胞提取物失去了转化活性,实验组只有R型活细菌。通过加DNA酶使DNA水解,减少了实验中的某种物质,涉及的是减法原理。
DNA酶
减法
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(3)赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染细菌的实验”与艾弗里等人的实验都具有说服力,这两个实验在设计思路上的共同点是____________________
　　　　　　　　　　　　。
解析:赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染细菌的实验”与艾弗里等人的实验都具有说服力,这两个实验在设计思路上的共同点是设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应。
设法把DNA与蛋白质
分开,研究各自的效应
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(4)K1荚膜大肠杆菌是引发新生儿脑膜炎和禽类脑膜炎的主要病原菌。有研究发现用荧光标记的PNJ1809-36噬菌体能够在15 min内特异性、快速、直观地检测K1荚膜大肠杆菌。如图表示研究人员用荧光染料SYBRGold标记的PNJ1809-36噬菌体侵染K1荚膜大肠杆菌的检测结果,请分析并回答下列问题。

细菌表面形成清晰的环状荧光 细菌表面环状荧光模糊,但内部出现荧光 大多细菌表面的环状荧光不完整,细菌附近出现弥散的荧光小点
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荧光染料SYBRGold标记的是PNJ1809-36噬菌体的　　　　。结合检测结果信息,分析不同时间K1荚膜大肠杆菌表面荧光不同的原因:
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　 　 。

DNA
5 min时,噬菌体主要吸附在细菌表面;10 min时,部分噬菌体的DNA进入细菌;15 min时,细菌开始被裂解
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解析:由10 min时细菌内部出现荧光可知,荧光染料SYBRGold标记的是PNJ1809-36噬菌体的DNA;不同时间细菌表面荧光不同的原因:5 min时,噬菌体主要吸附在细菌表面,故细菌表面出现荧光;10 min时,部分噬菌体的DNA进入细菌,故细菌表面环状荧光模糊,但内部出现荧光;15 min时,细菌开始被裂解,故细菌表面的环状荧光不完整,细菌附近出现弥散的荧光小点。

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