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(共22张PPT)
核心素养测评　
第五单元　第25讲　DNA是主要的遗传物质
(20分钟　20分)
【基础过关练】
1.(2分)格里菲思在研究中选择肺炎链球菌进行了一系列实验,他在获得实验结
果后,分析结果并得出了结论。下列结论和格里菲思的结论不相符的是(　　)
A.R型活细菌对小鼠生活没有明显影响
B.只有将S型细菌加热灭活,才能使R型细菌转化为S型细菌
C.S型活细菌可以使小鼠患病而死亡
D.在肺炎链球菌的转化实验中,R型细菌转化为S型细菌后,其性状是可遗传的
√
【解析】选B。格里菲思将R型活细菌注射到小鼠体内,小鼠不死亡,说明R型活细菌对小鼠生活没有明显影响,A不符合题意;格里菲思并没有进行将R型活细菌与S型活细菌混合后注射到小鼠体内的实验,由于缺乏该组实验的对照,所以不能得出“只有将S型细菌加热灭活,才能使R型细菌转化为S型细菌”的结论,B符合题意;格里菲思将S型活细菌注射到小鼠体内,可以使小鼠患病而死亡,C不符合题意;在肺炎链球菌的转化实验中,R型细菌转化为S型细菌后,转化的S型细菌的后代也是有致病性的S型活细菌,说明其性状是可遗传的,D不符合题意。
2.(2分)(2026·张家界模拟)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,某小组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。甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型细菌转化成了S型细菌,因此甲组培养皿中不仅有S型菌落,也有R型菌落,A错误;乙组培养皿中加入了蛋白酶,故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰,推测转化物质不是蛋白质,B错误;丙组培养皿中加入了DNA酶,DNA被水解后R型细菌便不发生转化,故可推测转化物质是DNA,C正确;该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA,D错误。
【加固训练】
为了研究转化是否需要S型细菌和R型细菌的直接接触,研究人员利用如图所示装置进行
了实验。先将两种类型菌株分别加入U型管左、右两臂内,U型管中间隔有微孔滤板。实
验过程中在U型管右臂端口对培养液缓慢吸压,让两菌株共享培养液,吸压过程会导致少
量菌体破裂。一段时间后取U型管两臂菌液涂布培养,左臂菌液只出现S型菌落,右臂菌
液同时出现S型、R型两种类型菌落。下列叙述错误的是(　　)
A.微孔滤板不允许肺炎链球菌通过
B.R型细菌转化成S型细菌不需要两者直接接触
C.S型细菌的部分染色体片段整合到R型细菌完成转化
D.左臂菌液涂布只出现S型细菌表明R型细菌的DNA不能使S型细菌发生转化
√
【解析】选C。为了研究转化是否需要S型细菌和R型细菌的直接接触,微孔滤板不允许肺炎链球菌通过,允许DNA等分子通过,A正确;一段时间后取U型管两臂菌液涂布培养,左臂菌液只出现S型菌落,右臂菌液同时出现S型、R型两种类型菌落,则证明R型细菌转化为S型细菌时不需要两者直接接触,同时说明R型细菌的DNA不能使S型细菌发生转化,B、D正确;S型细菌与R型细菌属于细菌,细胞内不存在染色体,C错误。
3.(2分)(2026·哈尔滨模拟)如图,四幅图表示了在“肺炎链球菌的转化实验”(搅拌
强度、时长等都合理)和“噬菌体侵染细菌的实验”中相关含量的变化。下列相
关叙述正确的是 (　　)
A.图甲表示在32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中,
沉淀物放射性含量的变化
B.图乙表示在35S标记的噬菌体侵染细菌的实验中,
沉淀物放射性含量的变化
C.图丙表示肺炎链球菌体外转化实验中,R型细菌与S型细菌的数量变化
D.图丁表示肺炎链球菌体外转化实验中,R型细菌与S型细菌的数量变化
√
【解析】选C。32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中,随着时间的推移,细菌被裂解,子代噬菌体释放,导致沉淀物放射性含量不断降低,A错误。35S标记的噬菌体侵染细菌的实验中,沉淀物放射性含量很低,B错误。据图丙可知,S型细菌曲线的起点为0,且在R型细菌之后,故该图表示肺炎链球菌体外转化实验中R型细菌+S型细菌DNA组,R型细菌与S型细菌的数量变化,C正确。在肺炎链球菌体内转化实验中,开始时,R型细菌在小鼠体内大部分会被免疫系统消灭,所以曲线在开始段有所下降,后随着小鼠免疫系统的破坏,R型细菌数量又开始增加,所以曲线上升。而加热致死的S型细菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌,并通过繁殖使数量增多,曲线上升,故图丁表示肺炎链球菌体内转化实验中R型活细菌+加热致死的S型细菌DNA组,R型细菌与S型细菌的数量变化,D错误。
4.(2分)如图序号①~⑦为某同学绘制的T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程示意
图,其中①表示子代噬菌体,下列对T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的相关叙述,
错误的是 (　　)
A.图中T2噬菌体侵染大肠杆菌的时间顺序为
④⑤②⑦⑥③①
B.实验过程中充分搅拌的目的主要是加快图中
⑦到⑥的过程
C.通过该实验分析可知,DNA是大多数生物主要的遗传物质
D.实验中若保温时间过长,则会导致上清液中①过多而影响实验结果
√
【解析】选C。T2噬菌体侵染细菌的过程为吸附→注入(注入T2噬菌体的DNA)→合成(合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳)→组装→释放,据题图可知,其所对应的时间顺序为④⑤②⑦⑥③①,A正确;搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体(外壳)与细菌分离,即题图中⑦到⑥的过程,B正确;通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验可知,DNA是T2噬菌体的遗传物质,C错误;T2噬菌体侵染细菌的实验中,若保温时间过长,则会导致①(子代噬菌体)释放,经离心后上清液中①过多,会影响实验结果,D正确。
【思维进阶练】
5.(3分) 【不定项】(2026·沈阳模拟)已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)
都能感染烟草叶片,且两者都由蛋白质和RNA组成。如图是探索HRV的遗传物质
是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析,下列叙述正确的是 (　　)
A.该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑
B.杂交病毒1和杂交病毒2产生的原理是基因重组
C.该实验只能说明TMV、HRV的遗传物质是RNA
D.若实验运用同位素标记技术,不能选择15N进行标记
√
√
√
【解析】选A、C、D。该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑,A正确;杂交病毒是由蛋白质外壳和核酸重组形成的,其原理不是基因重组,B错误;题述实验只能说明HRV和TMV的遗传物质是RNA,C正确;病毒的蛋白质外壳和RNA均含有N,故无法用15N将蛋白质外壳和RNA区分开,因此不能选择15N进行标记,D正确。
6.(3分) 【不定项】HIV由核衣壳和包膜两部分组成,包膜的化学组成与细胞膜一致,核衣壳包括衣壳
蛋白、两条单链RNA等,其具体结构和入侵宿主细胞及增殖过程如图所示。现参考噬菌体侵染实验
的流程,以HIV和其宿主细胞为材料进行相关实验。下列叙述正确的是 (　　)
A.用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,能在宿主细胞
的表面和细胞内检测到放射性
B.若用未标记的HIV侵染32P标记的宿主细胞,子代病毒中只有RNA
能检测到放射性;若用未标记的HIV侵染35S标记的宿主细胞,子代病毒中只有蛋白质能检测到放射性
C.用35S标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,上清液中含有较强的放射性、沉淀物中几乎
不含放射性
D.用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,若沉淀物中放射性较强、上清液中几乎不含
放射性,则说明HIV的遗传物质是RNA
√
【解析】选A。由题图可知,HIV通过包膜(含有磷脂)与宿主细胞的细胞膜相互融合的方式侵入宿主细胞,32P标记HIV的包膜和RNA,因此用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后能在宿主细胞的表面和细胞内检测到放射性,即可以在沉淀物中检测到放射性,但不能说明HIV的遗传物质是RNA,A正确,D错误。HIV由核衣壳和包膜两部分组成,且包膜来源于宿主细胞的细胞膜,其成分主要为磷脂和蛋白质,若用未标记的HIV侵染32P标记的宿主细胞,子代病毒中包膜和RNA都能检测到放射性;若用未标记的HIV侵染35S标记的宿主细胞,子代病毒中蛋白质和包膜能检测到放射性,B错误。
35S标记HIV蛋白质,HIV的蛋白质在包膜和核衣壳内都有分布,由题图可知,HIV在侵入宿主细胞时包膜与细胞膜相融合,核衣壳整个侵入宿主细胞内,因此用35S标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,上清液中几乎不含放射性,沉淀物中含有较强的放射性,C错误。
7.(6分)关于DNA是遗传物质的推测,科学家找到了很多直接或者间接的证
据,并解决了很多技术难题,提出了科学的模型,请回答下列问题:
(1)(2分)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中,将R型活细菌与加热致死的S型
细菌混合后注射到小鼠体内,从死亡的小鼠体内可以分离得到的细菌为
______________(填“R型”“S型”或“R型和S型”)。
【解析】(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中,将R型活细菌与加热致死的
S型细菌混合后注射到小鼠体内,有部分R型活细菌转化为S型细菌,导致小鼠
死亡,所以从死亡的小鼠体内可以分离得到的细菌是S型细菌和R型细菌,上
述过程中发生了基因重组。
　R型和S型　
(2)(4分)艾弗里完成离体转化实验后,有学者认为“DNA可能只是在细胞表
面起化学作用形成荚膜,而不是起遗传作用”。利用S型肺炎链球菌中存在的
能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的),有人设计了以
下实验推翻该假说:R型细菌+抗青霉素的S型细菌的DNA+青霉素。该实验
的结果及结论为:________________________________________________
_______________。
【解析】(2)要推翻“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜,而不是
起遗传作用”的观点,可以设计如下实验:R型细菌+抗青霉素的S型细菌的
DNA+青霉素,若出现抗青霉素的S型细菌,则证明DNA有遗传作用。
　出现抗青霉素的S型细菌;抗青霉素的S型细菌的DNA
具有遗传作用　
【加固训练】
某种感染动物细胞的病毒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,如下所示。请回答下列问题:
材料用具:该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及生理盐水、注射器等。
(1)实验步骤:
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干,随机均分成四组,编号分别为A、B、C、D。
②将配制溶液分别注射入小白鼠体内,请完善下表,将空缺内容填写至表格
下方横线上(已知A/B为实验组,C/D为对照组,且D组为空白对照组):
组别 A B C D
注射 溶液 适量的病毒核酸 提取物和RNA酶
B._________________________________;
C.____________________________________;
D.___________________。
③相同条件下培养一段时间后,观察比较各组小白鼠的发病情况。
　等量的病毒核酸提取物和DNA酶　
　等量的病毒核酸提取物(和生理盐水)　
　等量的生理盐水　
【解析】(1)分析题意,该实验的目的是“探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA”,观察指标是小白鼠是否发病,自变量是注射溶液的种类,DNA酶能催化DNA水解,RNA酶能催化RNA水解,即通过“减法原理”判断起遗传作用的物质。步骤②中A组注射适量的病毒核酸提取物和RNA酶,则B组应注射等量的病毒核酸提取物和DNA酶,C/D为对照组,且D组为空白对照组,故C应注射等量的病毒核酸提取物(和生理盐水),D组注射等量的生理盐水。
(2)结果预测及结论:
①_____________________________, 说明DNA是该病毒的遗传物质。
②_____________________________, 说明RNA是该病毒的遗传物质。
【解析】(2)结果预测及结论:若病毒M的遗传物质为DNA,加入DNA酶的组
别会失去遗传作用,即C组和加入RNA酶的A组发病,D组和加入DNA酶的B
组不发病。若RNA是该病毒的遗传物质,则加入RNA酶的组别会失去遗传
作用,即C组和加入DNA酶的B组发病,D组和加入RNA酶的A组不发病。
　A、C组发病,B、D组不发病　
　B、C组发病,A、D组不发病　核心素养测评　
第五单元　第25讲　DNA是主要的遗传物质
(20分钟　20分)
【基础过关练】
1.(2分)格里菲思在研究中选择肺炎链球菌进行了一系列实验,他在获得实验结果后,分析结果并得出了结论。下列结论和格里菲思的结论不相符的是 (　　)
A.R型活细菌对小鼠生活没有明显影响
B.只有将S型细菌加热灭活,才能使R型细菌转化为S型细菌
C.S型活细菌可以使小鼠患病而死亡
D.在肺炎链球菌的转化实验中,R型细菌转化为S型细菌后,其性状是可遗传的
【解析】选B。格里菲思将R型活细菌注射到小鼠体内,小鼠不死亡,说明R型活细菌对小鼠生活没有明显影响,A不符合题意;格里菲思并没有进行将R型活细菌与S型活细菌混合后注射到小鼠体内的实验,由于缺乏该组实验的对照,所以不能得出“只有将S型细菌加热灭活,才能使R型细菌转化为S型细菌”的结论,B符合题意;格里菲思将S型活细菌注射到小鼠体内,可以使小鼠患病而死亡,C不符合题意;在肺炎链球菌的转化实验中,R型细菌转化为S型细菌后,转化的S型细菌的后代也是有致病性的S型活细菌,说明其性状是可遗传的,D不符合题意。
2.(2分)(2026·张家界模拟)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,某小组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。甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型细菌转化成了S型细菌,因此甲组培养皿中不仅有S型菌落,也有R型菌落,A错误;乙组培养皿中加入了蛋白酶,故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰,推测转化物质不是蛋白质,B错误;丙组培养皿中加入了DNA酶,DNA被水解后R型细菌便不发生转化,故可推测转化物质是DNA,C正确;该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA,D错误。
【加固训练】
为了研究转化是否需要S型细菌和R型细菌的直接接触,研究人员利用如图所示装置进行了实验。先将两种类型菌株分别加入U型管左、右两臂内,U型管中间隔有微孔滤板。实验过程中在U型管右臂端口对培养液缓慢吸压,让两菌株共享培养液,吸压过程会导致少量菌体破裂。一段时间后取U型管两臂菌液涂布培养,左臂菌液只出现S型菌落,右臂菌液同时出现S型、R型两种类型菌落。下列叙述错误的是 (　　)
A.微孔滤板不允许肺炎链球菌通过
B.R型细菌转化成S型细菌不需要两者直接接触
C.S型细菌的部分染色体片段整合到R型细菌完成转化
D.左臂菌液涂布只出现S型细菌表明R型细菌的DNA不能使S型细菌发生转化
【解析】选C。为了研究转化是否需要S型细菌和R型细菌的直接接触,微孔滤板不允许肺炎链球菌通过,允许DNA等分子通过,A正确;一段时间后取U型管两臂菌液涂布培养,左臂菌液只出现S型菌落,右臂菌液同时出现S型、R型两种类型菌落,则证明R型细菌转化为S型细菌时不需要两者直接接触,同时说明R型细菌的DNA不能使S型细菌发生转化,B、D正确;S型细菌与R型细菌属于细菌,细胞内不存在染色体,C错误。
3.(2分)(2026·哈尔滨模拟)如图,四幅图表示了在“肺炎链球菌的转化实验”(搅拌强度、时长等都合理)和“噬菌体侵染细菌的实验”中相关含量的变化。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.图甲表示在32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中,沉淀物放射性含量的变化
B.图乙表示在35S标记的噬菌体侵染细菌的实验中,沉淀物放射性含量的变化
C.图丙表示肺炎链球菌体外转化实验中,R型细菌与S型细菌的数量变化
D.图丁表示肺炎链球菌体外转化实验中,R型细菌与S型细菌的数量变化
【解析】选C。32P标记的噬菌体侵染细菌的实验中,随着时间的推移,细菌被裂解,子代噬菌体释放,导致沉淀物放射性含量不断降低,A错误。35S标记的噬菌体侵染细菌的实验中,沉淀物放射性含量很低,B错误。据图丙可知,S型细菌曲线的起点为0,且在R型细菌之后,故该图表示肺炎链球菌体外转化实验中R型细菌+S型细菌DNA组,R型细菌与S型细菌的数量变化,C正确。在肺炎链球菌体内转化实验中,开始时,R型细菌在小鼠体内大部分会被免疫系统消灭,所以曲线在开始段有所下降,后随着小鼠免疫系统的破坏,R型细菌数量又开始增加,所以曲线上升。而加热致死的S型细菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌,并通过繁殖使数量增多,曲线上升,故图丁表示肺炎链球菌体内转化实验中R型活细菌+加热致死的S型细菌DNA组,R型细菌与S型细菌的数量变化,D错误。
4.(2分)如图序号①~⑦为某同学绘制的T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程示意图,其中①表示子代噬菌体,下列对T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的相关叙述,错误的是 (　　)
A.图中T2噬菌体侵染大肠杆菌的时间顺序为④⑤②⑦⑥③①
B.实验过程中充分搅拌的目的主要是加快图中⑦到⑥的过程
C.通过该实验分析可知,DNA是大多数生物主要的遗传物质
D.实验中若保温时间过长,则会导致上清液中①过多而影响实验结果
【解析】选C。T2噬菌体侵染细菌的过程为吸附→注入(注入T2噬菌体的DNA)→合成(合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳)→组装→释放,据题图可知,其所对应的时间顺序为④⑤②⑦⑥③①,A正确;搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体(外壳)与细菌分离,即题图中⑦到⑥的过程,B正确;通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验可知,DNA是T2噬菌体的遗传物质,C错误;T2噬菌体侵染细菌的实验中,若保温时间过长,则会导致①(子代噬菌体)释放,经离心后上清液中①过多,会影响实验结果,D正确。
【思维进阶练】
5.(3分) 【不定项】(2026·沈阳模拟)已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶片,且两者都由蛋白质和RNA组成。如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析,下列叙述正确的是 (　　)
A.该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑
B.杂交病毒1和杂交病毒2产生的原理是基因重组
C.该实验只能说明TMV、HRV的遗传物质是RNA
D.若实验运用同位素标记技术,不能选择15N进行标记
【解析】选A、C、D。该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑,A正确;杂交病毒是由蛋白质外壳和核酸重组形成的,其原理不是基因重组,B错误;题述实验只能说明HRV和TMV的遗传物质是RNA,C正确;病毒的蛋白质外壳和RNA均含有N,故无法用15N将蛋白质外壳和RNA区分开,因此不能选择15N进行标记,D正确。
6.(3分) 【不定项】HIV由核衣壳和包膜两部分组成,包膜的化学组成与细胞膜一致,核衣壳包括衣壳蛋白、两条单链RNA等,其具体结构和入侵宿主细胞及增殖过程如图所示。现参考噬菌体侵染实验的流程,以HIV和其宿主细胞为材料进行相关实验。下列叙述正确的是 (　　)
A.用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,能在宿主细胞的表面和细胞内检测到放射性
B.若用未标记的HIV侵染32P标记的宿主细胞,子代病毒中只有RNA能检测到放射性;若用未标记的HIV侵染35S标记的宿主细胞,子代病毒中只有蛋白质能检测到放射性
C.用35S标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,上清液中含有较强的放射性、沉淀物中几乎不含放射性
D.用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,若沉淀物中放射性较强、上清液中几乎不含放射性,则说明HIV的遗传物质是RNA
【解析】选A。由题图可知,HIV通过包膜(含有磷脂)与宿主细胞的细胞膜相互融合的方式侵入宿主细胞,32P标记HIV的包膜和RNA,因此用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后能在宿主细胞的表面和细胞内检测到放射性,即可以在沉淀物中检测到放射性,但不能说明HIV的遗传物质是RNA,A正确,D错误。HIV由核衣壳和包膜两部分组成,且包膜来源于宿主细胞的细胞膜,其成分主要为磷脂和蛋白质,若用未标记的HIV侵染32P标记的宿主细胞,子代病毒中包膜和RNA都能检测到放射性;若用未标记的HIV侵染35S标记的宿主细胞,子代病毒中蛋白质和包膜能检测到放射性,B错误。35S标记HIV蛋白质,HIV的蛋白质在包膜和核衣壳内都有分布,由题图可知,HIV在侵入宿主细胞时包膜与细胞膜相融合,核衣壳整个侵入宿主细胞内,因此用35S标记的HIV侵染未标记的宿主细胞,搅拌离心后,上清液中几乎不含放射性,沉淀物中含有较强的放射性,C错误。
7.(6分)关于DNA是遗传物质的推测,科学家找到了很多直接或者间接的证据,并解决了很多技术难题,提出了科学的模型,请回答下列问题:
(1)(2分)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中,将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从死亡的小鼠体内可以分离得到的细菌为　R型和S型　(填“R型”“S型”或“R型和S型”)。
【解析】(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中,将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,有部分R型活细菌转化为S型细菌,导致小鼠死亡,所以从死亡的小鼠体内可以分离得到的细菌是S型细菌和R型细菌,上述过程中发生了基因重组。
(2)(4分)艾弗里完成离体转化实验后,有学者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜,而不是起遗传作用”。利用S型肺炎链球菌中存在的能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的),有人设计了以下实验推翻该假说:R型细菌+抗青霉素的S型细菌的DNA+青霉素。该实验的结果及结论为:
　出现抗青霉素的S型细菌;抗青霉素的S型细菌的DNA具有遗传作用　。
【解析】(2)要推翻“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜,而不是起遗传作用”的观点,可以设计如下实验:R型细菌+抗青霉素的S型细菌的DNA+青霉素,若出现抗青霉素的S型细菌,则证明DNA有遗传作用。
【加固训练】
某种感染动物细胞的病毒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,如下所示。请回答下列问题:
材料用具:该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及生理盐水、注射器等。
(1)实验步骤:
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干,随机均分成四组,编号分别为A、B、C、D。
②将配制溶液分别注射入小白鼠体内,请完善下表,将空缺内容填写至表格下方横线上(已知A/B为实验组,C/D为对照组,且D组为空白对照组):
组别 A B C D
注射 溶液 适量的病毒核酸 提取物和RNA酶
B.　等量的病毒核酸提取物和DNA酶　;
C.　等量的病毒核酸提取物(和生理盐水)　;
D.　等量的生理盐水　。
③相同条件下培养一段时间后,观察比较各组小白鼠的发病情况。
【解析】(1)分析题意,该实验的目的是“探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA”,观察指标是小白鼠是否发病,自变量是注射溶液的种类,DNA酶能催化DNA水解,RNA酶能催化RNA水解,即通过“减法原理”判断起遗传作用的物质。步骤②中A组注射适量的病毒核酸提取物和RNA酶,则B组应注射等量的病毒核酸提取物和DNA酶,C/D为对照组,且D组为空白对照组,故C应注射等量的病毒核酸提取物(和生理盐水),D组注射等量的生理盐水。
(2)结果预测及结论:
①　A、C组发病,B、D组不发病　, 说明DNA是该病毒的遗传物质。
②　B、C组发病,A、D组不发病　, 说明RNA是该病毒的遗传物质。
【解析】(2)结果预测及结论:若病毒M的遗传物质为DNA,加入DNA酶的组别会失去遗传作用,即C组和加入RNA酶的A组发病,D组和加入DNA酶的B组不发病。若RNA是该病毒的遗传物质,则加入RNA酶的组别会失去遗传作用,即C组和加入DNA酶的B组发病,D组和加入RNA酶的A组不发病。第五单元　基因的本质和表达
第25讲　DNA是主要的遗传物质
【课标要求】
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。
考点一　肺炎链球菌的转化实验
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.肺炎链球菌的类型(连线):
2.格里菲思的转化实验:
(1)过程与结果:
(2)结果分析:
实验①②对比说明R型活细菌无致病性,S型活细菌有致病性。
实验②③对比说明被加热致死的S型细菌无致病性。
实验②③④对比说明R型活细菌可转化为S型活细菌。
(3)结论: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。
【名师点睛】
(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)加热致死的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,但缓慢冷却后,其结构可恢复。
3.艾弗里及其同事的转化实验(“减法原理”):
(1)实验过程及结果:
(2)实验分析:
实验①是对照组,②③④⑤是实验组;实验②③④分别说明蛋白质、RNA、脂质没有转化作用;实验①⑤说明DNA有转化作用。
(3)实验结论:
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
【名师点睛】
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(属于广义上的),而不是基因突变。
【多维赋能】
1.(必修2 P42问题探讨)遗传物质的特点:遗传物质必须稳定且能储存大量的遗传信息,可以准确地复制拷贝,传递给下一代等。
2.(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,不能(填“能”或“不能”)从小鼠体内分离出R型活细菌,原因是S型细菌不能转化为R型细菌。
【自测强化】
1.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。(必修2 P43相关信息)(√)
2.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。(√)
3.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同。(2022·河北卷,8B)(√)
4.艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。(×)
分析:单独的DNA无致病性,不能使小鼠死亡。
【精练提素养】
1.【不定项】(2026·呼和浩特模拟)肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.R型细菌的菌体外面有多糖类的荚膜,而S型细菌的菌体外面无荚膜
B.DNA经加热后失活,因而注射加热致死的S型细菌后小鼠仍存活
C.从患病致死的小鼠血液中分离得到的肺炎链球菌为R型细菌和S型细菌
D.该实验不能证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的
【解析】选C、D。S型细菌的菌体外面有多糖类的荚膜,R型细菌的菌体外面没有多糖类的荚膜,A错误;S型细菌的DNA经加热后并未失活,B错误;活体转化实验中只有少量R型细菌转化为S型细菌,故从患病致死的小鼠血液中分离得到的肺炎链球菌有S型细菌和R型细菌,C正确;该实验证明加热致死的S型细菌中,一定有一种物质能把某些R型细菌转化为S型细菌,并未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的,D正确。
2.【不定项】(2026·齐齐哈尔模拟)某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验,实验过程如图所示(实验②和⑤分别为两种菌混合后注射到小鼠体内)。下列有关叙述正确的是(　　)
A.活菌甲在培养基上形成的菌落表面光滑
B.通过实验②,鼠2的血液中只能分离出活菌乙
C.加热致死的菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙
D.鼠5死亡的原因是死菌甲中的某种物质能使活菌乙转化成活菌甲
【解析】选C。活菌甲、乙分别对应R型细菌和S型细菌,所以活菌甲在培养基上形成的菌落表面粗糙,A错误;实验②是将活菌甲和加热致死的菌乙混合后注射到鼠2体内,加热致死的菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙,因此鼠2的血液中能分离出活菌甲和乙,B错误,C正确;鼠5死亡的原因是活菌乙具有致病性,D错误。
3.(2026·大连模拟)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解
B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果
C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
【解析】选D。步骤①中,酶处理时间需足够长,以使底物完全水解,A错误;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应相同,否则会影响实验结果,B错误;步骤④中,液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化,C错误;步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态可得到实验结果,判断是否出现S型菌,D正确。
考点二　噬菌体侵染细菌的实验
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌:
(1)T2噬菌体的结构及生活方式:
(2)T2噬菌体的复制式增殖:
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标记)。
3.实验过程:
(1)标记T2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进入细菌细胞中,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。
【名师点睛】
搅拌和离心的目的不同
(1)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离。
(2)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。
【自测强化】
1.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术。(2022·河北卷,8C)(√)
2.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注入大肠杆菌的细胞中。(√)
3.赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。(×)
分析:蛋白质和DNA中都有N。
4.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。(2022·广东卷,5C)(√)
【精研强思维】
【思维探究】
某科研小组在利用噬菌体侵染细菌的实验中,经搅拌、离心后的实验数据如图所示。
(1)(生命观念)①T2噬菌体的化学成分是什么 ②用放射性32P标记的是T2噬菌体的什么物质
提示:①蛋白质和DNA。②DNA。
(2)(科学探究)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是什么
提示:作为对照组,以证明细菌未裂解。
(3)(科学思维)能否同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌 为什么
提示:不能。因为放射性检测时,只能检测到放射性的存在部位,不能区分是何种元素发出的放射性。
(4)(科学探究)在用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,若保温时间过短或过长,会对实验结果造成什么影响呢
提示: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;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,造成上清液放射性也较高。
(5)(科学探究)在用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,若搅拌不充分,会对实验结果造成什么影响呢
提示:若搅拌不充分,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,使沉淀物放射性偏高,上清液放射性偏低。
【思维建构】
噬菌体侵染细菌实验的两点分析
1.噬菌体侵染细菌实验的误差分析:
(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:
2.子代噬菌体同位素标记情况分析:
【精练提素养】
1.(2026·沈阳模拟)赫尔希和蔡斯用35S标记的T2噬菌体和32P标记的T2噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌,分别记为甲、乙两组,经短时间保温后进行搅拌,离心。下列叙述正确的是(　　)
A.甲组中的35S只存在于T2噬菌体的蛋白质中,该组为对照组
B.若搅拌不充分,则会导致甲、乙两组沉淀物的放射性偏高
C.离心后,甲组的放射性主要分布在上清液,子代T2噬菌体少数含放射性
D.离心后,乙组的放射性主要分布在沉淀物,不能说明DNA在亲子代间具有一定的连续性
【解析】选D。甲组中的35S只存在于T2噬菌体的蛋白质中,两组实验互为对照组,A错误;若搅拌不充分,则会导致甲组沉淀物的放射性偏高,但不影响乙组沉淀物的放射性,B错误;甲组中的35S只存在于T2噬菌体的蛋白质中,侵染过程中蛋白质外壳未进入大肠杆菌,离心后,蛋白质外壳较轻,主要会存在于上清液中,因此甲组的放射性主要分布在上清液,子代T2噬菌体不会含放射性,C错误;离心后,乙组的放射性主要分布在沉淀物中,即大肠杆菌细胞内,但不能说明DNA在亲子代间具有一定的连续性,D正确。
2.(2022·湖南卷)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
【解析】选C。本题考查T2噬菌体侵染大肠杆菌繁殖后代的过程。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,在自身遗传物质(DNA)的作用下,利用大肠杆菌体内的物质,合成自身的DNA和蛋白质,进行增殖,故A、B正确;T2噬菌体的组成成分只有DNA和蛋白质,自身并无RNA聚合酶,而是利用大肠杆菌内的RNA聚合酶转录出RNA,故C错误;转录出的噬菌体mRNA可与大肠杆菌的核糖体结合,形成合成蛋白质的“生产线”,故D正确。
3.【不定项】(2026·哈尔滨模拟)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,错误的是(　　)
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
【解析】选A、C、D。32P标记噬菌体的DNA,将含32P的DNA全部注入大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在外面,大肠杆菌中的T2噬菌体由于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。
考点三　生物体内的遗传物质分析
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.RNA是遗传物质的证据——烟草花叶病毒的感染实验:
2.生物体内的核酸种类及遗传物质:
【名师点睛】
有关生物遗传物质的3点提醒
(1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质,如细胞生物中的RNA不是遗传物质。
(2)DNA并不是所有生物的遗传物质,如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
(3)一种生物的遗传物质是唯一的,对某种生物不能说“主要遗传物质”。
【自测强化】
1.在真核生物中,DNA是主要的遗传物质。(必修2 P46正文)(×)
分析:真核生物的遗传物质就是DNA,只有针对“所有生物”时,方可描述为“DNA是主要的遗传物质”。
2.细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。(×)
分析:细胞生物的遗传物质均为DNA,不论细胞核中还是细胞质中。
3.乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。(×)
分析:乳酸菌为原核生物,没有染色体。
4.DNA是大多数生物的遗传物质。(√)
【精练提素养】
【不定项】 (2026·岳阳模拟)为了探究烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质,某实验小组进行了如图所示的实验。下列说法正确的是(　　)
A.实验1为空白对照组,以消除无关变量对实验结果的影响,增强实验的可信度
B.根据实验1、2、3的实验现象可得出结论:烟草花叶病毒的遗传物质是蛋白质
C.实验4是利用“减法原理”设计的一个补充实验组,可以进一步验证实验结论
D.该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用
【解析】选C、D。没有做处理的为空白对照,实验2为空白对照组,以消除无关变量对实验结果的影响,增强实验的可信度,A错误;实验1、2、3的实验现象显示TMV病毒的RNA能引起烟草花叶病,蛋白质不能,因而能得出结论:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,B错误;实验4是利用“减法原理”设计的一个补充实验组,可以进一步验证实验结论,得出RNA是遗传物质的结论,C正确;该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用,D正确。
【加固训练】
慢性乙型肝炎病毒(HBV)是嗜肝病毒的一种,在全球占比较大,严重威胁人类健康。研究者利用放射性同位素标记技术,以体外培养的肝脏细胞等为材料,设计可相互印证的甲、乙两组实验,以确定该病毒的核酸类型。下列有关叙述正确的是(　　)
A.本实验设置了空白对照组
B.HBV复制所需的原料、模板和酶都来自肝脏细胞
C.本实验应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸
D.本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含放射性同位素标记的尿嘧啶、胸腺嘧啶的培养基中,再培养HBV
【解析】选D。本实验设计的是对比实验,甲、乙均为实验组,没有设置空白对照组,A错误;该病毒复制所需的原料、场所、能量、酶都来自肝脏细胞,模板来自其自身,B错误;DNA和RNA的化学组成存在差异,如DNA特有的碱基是T,而RNA特有的碱基是U,因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U来获得肝脏细胞,然后用未标记的HBV侵染,最后通过检测子代病毒的放射性来确定其遗传物质的种类,C错误,D正确。
【体验高考真题溯源】
1.(2024·甘肃卷)→(必修2 P47概念检测T2)科学家发现染色体主要由蛋白质和 DNA构成。关于探索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型细菌株的 DNA分子在小鼠体内可使R型活细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 型细菌 DNA +DNA 酶”加入 R型活细菌的培养基中,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 进入宿主细胞后,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
【教考融通】
教材习题仅涉及噬菌体侵染实验,而真题在其基础上拓展成三个经典实验,考查了DNA是遗传物质的探索过程。
【解析】选D。本题考查DNA是遗传物质证据的相关实验。在肺炎链球菌体内转化实验中,证明了S型细菌具有某种转化因子使得R型细菌转化为S型细菌,而没有证明这种转化因子是DNA,另外,相对性状由等位基因控制,属于真核生物的概念,肺炎链球菌属于原核生物,A错误;将“S 型细菌 DNA +DNA 酶”混合处理后DNA被降解,利用的是自变量控制的“减法原理”,B错误;噬菌体增殖过程中用到的原料脱氧核苷酸与氨基酸均来自细菌,C错误;烟草花叶病毒由RNA和蛋白质构成,烟草花叶病毒侵染实验中,去除蛋白质的RNA也具有感染能力,D正确。
【深研教材预测高考】
2.(必修2 P47概念检测T1、拓展应用T1【改编】)自然界中的生物之间存在着复杂的相互关系,也伴随着有趣的生存策略。科研人员对噬菌体的入侵和扩散策略进行了研究。
(1)噬菌体M能侵染枯草杆菌,二者之间的种间关系是________。枯草杆菌有两种菌株,分别为噬菌体敏感性菌株(S菌)和抗性菌株(R菌)。噬菌体M在混杂的多种细菌中,能特异性识别并侵染S菌,这是由于噬菌体M能与S菌________上的受体蛋白T结合。
【解析】(1)噬菌体是病毒,病毒营寄生生活,因此噬菌体M与枯草杆菌之间的种间关系是寄生。噬菌体M能在混杂的多种细菌中特异性识别并侵染S菌,是由于噬菌体M能与S菌细胞膜上的受体蛋白T结合,从而实现了特异性侵染过程。
(2)科研人员配制培养基,分别在三个不同培养基中培养S菌、R菌和S+R混合菌。除水和无机盐外,培养基的营养成分中还应包括的两类物质是__________________________。
【解析】(2)科研人员配制培养基,分别在三个不同培养基中培养S菌、R菌和S+R混合菌。培养基的营养成分包括碳源、氮源、水和无机盐,因此,除水和无机盐外,还应包括的两类物质是碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)。
(3)在上述三个培养基中,接入噬菌体M,测定180 min内枯草杆菌的数量变化,得到下图所示结果。该实验结果说明______________________________________。
【解析】(3)由图示结果可知,噬菌体M侵染S菌导致S菌数目减少,而R菌对噬菌体M有抗性,但是噬菌体M能侵染S+R混合菌,从而导致其数目减少,且与S菌的减少基本同步,因此,该实验结果说明与S菌混合导致R菌对噬菌体M的抗性降低(或“接近丧失”)。
(4)科研人员发现混合菌中的S菌和R菌之间有转运小泡。科研人员用荧光蛋白标记S菌的受体蛋白T,将标记的S菌与无标记的R菌混合培养一段时间后,R菌表面也出现了荧光标记。请对(3)中的结果作出进一步解释: ________________
___________________________________________________________________。
【解析】(4)实验结果显示R菌表面也出现了荧光标记,说明经过与S菌混合培养后,R菌表面也有了与噬菌体M特异性结合的受体,即R菌表面有了蛋白T,由此实验结果可推知,S菌的受体蛋白T通过小泡转移到R菌,使R菌对噬菌体M的抗性降低(或“使噬菌体M获得了对R菌的侵染能力”)。
(5)噬菌体M对R菌的入侵,体现了噬菌体的一种生存策略。自然界中很多病毒也有各自的生存策略,这些策略的意义是增大宿主范围,有利于其________。
【解析】(5)在S+R混合菌的情况下,噬菌体M能对R菌实现入侵,这种生存策略,增大了病毒的宿主范围,有利于其繁衍后代,以便更好地适应环境。
答案:(1)寄生　细胞膜
(2)碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)
(3)与S菌混合导致R菌对噬菌体M的抗性降低(或“接近丧失”)
(4)S菌的受体蛋白T通过小泡转移到R菌,使R菌对噬菌体M的抗性降低(或“使噬菌体M获得了对R菌的侵染能力”)
(5)繁衍(共58张PPT)
第五单元　基因的本质和表达
第25讲　DNA是主要的遗传物质
考点一　肺炎链球菌的转化实验
考点二　噬菌体侵染细菌的实验
从教材走向高考
考点三　生物体内的遗传物质分析
【课标要求】
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。
考点一　肺炎链球菌的转化实验
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.肺炎链球菌的类型(连线):
2.格里菲思的转化实验:
(1)过程与结果:
(2)结果分析:
实验①②对比说明_____________________________________。
实验②③对比说明被加热致死的S型细菌无致病性。
实验②③④对比说明____________________________。
(3)结论: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——__________。
R型活细菌无致病性,S型活细菌有致病性
R型活细菌可转化为S型活细菌
转化因子
【名师点睛】
(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)加热致死的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,但缓慢冷却后,其结构可恢复。
3.艾弗里及其同事的转化实验(“减法原理”):
(1)实验过程及结果:
(2)实验分析:
实验①是对照组,②③④⑤是实验组;实验②③④分别说明_______________
______没有转化作用;实验①⑤说明______有转化作用。
(3)实验结论:
______是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
蛋白质、RNA、
脂质
DNA
DNA
【名师点睛】
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(属于广义上的),而不是基因突变。
【多维赋能】
1.(必修2 P42问题探讨)遗传物质的特点:遗传物质必须稳定且_________
______________,可以准确地复制拷贝,传递给下一代等。
2.(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_______
_____________________。
能储存大
量的遗传信息
不能
S型细
菌不能转化为R型细菌
【自测强化】
1.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。(必修2 P43相关信息)( )
2.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。( )
3.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同。(2022·河北卷,8B)( )
4.艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。( )
分析:单独的DNA无致病性,不能使小鼠死亡。
√
√
√
×
【精练提素养】
1.【不定项】(2026·呼和浩特模拟)肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.R型细菌的菌体外面有多糖类的荚膜,而S型细菌的菌体外面无荚膜
B.DNA经加热后失活,因而注射加热致死的S型细菌后小鼠仍存活
C.从患病致死的小鼠血液中分离得到的肺炎链球菌为R型细菌和S型细菌
D.该实验不能证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的
√
√
【解析】选C、D。S型细菌的菌体外面有多糖类的荚膜,R型细菌的菌体外面没有多糖类的荚膜,A错误;S型细菌的DNA经加热后并未失活,B错误;活体转化实验中只有少量R型细菌转化为S型细菌,故从患病致死的小鼠血液中分离得到的肺炎链球菌有S型细菌和R型细菌,C正确;该实验证明加热致死的S型细菌中,一定有一种物质能把某些R型细菌转化为S型细菌,并未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的,D正确。
2.【不定项】(2026·齐齐哈尔模拟)某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验,实验过程如图所示(实验②和⑤分别为两种菌混合后注射到小鼠体内)。下列有关叙述正确的是(　　)
A.活菌甲在培养基上形成的菌落表面光滑
B.通过实验②,鼠2的血液中只能分离出活菌乙
C.加热致死的菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙
D.鼠5死亡的原因是死菌甲中的某种物质能使活菌乙转化成活菌甲
√
【解析】选C。活菌甲、乙分别对应R型细菌和S型细菌,所以活菌甲在培养基上形成的菌落表面粗糙,A错误;实验②是将活菌甲和加热致死的菌乙混合后注射到鼠2体内,加热致死的菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙,因此鼠2的血液中能分离出活菌甲和乙,B错误,C正确;鼠5死亡的原因是活菌乙具有致病性,D错误。
3.(2026·大连模拟)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。
下列叙述正确的是(　　)
A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解
B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果
C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
√
【解析】选D。步骤①中,酶处理时间需足够长,以使底物完全水解,A错误;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应相同,否则会影响实验结果,B错误;步骤④中,液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化,C错误;步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态可得到实验结果,判断是否出现S型菌,D正确。
考点二　噬菌体侵染细菌的实验
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌:
(1)T2噬菌体的结构及生活方式:
(2)T2噬菌体的复制式增殖:
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标记)。
3.实验过程:
(1)标记T2噬菌体:
放射性同位素标记
35S
32P
(2)侵染大肠杆菌:
4.实验结果分析:
(1)噬菌体侵染细菌时,其______进入细菌细胞中,而____________留在外面。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的______遗传的。
5.实验结论:______是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质外壳
DNA
DNA
【名师点睛】
搅拌和离心的目的不同
(1)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离。
(2)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。
【自测强化】
1.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术。(2022·河北卷,8C)( )
2.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注入大肠杆菌的细胞中。( )
3.赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。( )
分析:蛋白质和DNA中都有N。
4.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。(2022·广东卷,5C)( )
√
√
×
√
【精研强思维】
【思维探究】
某科研小组在利用噬菌体侵染细菌的实验中,经搅拌、离心后的实验数据如图所示。
(1)(生命观念)①T2噬菌体的化学成分是什么 ②用放射性32P标记的是T2噬菌体的什么物质
提示:①蛋白质和DNA。②DNA。
(2)(科学探究)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是什么
提示:作为对照组,以证明细菌未裂解。
(3)(科学思维)能否同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌 为什么
提示:不能。因为放射性检测时,只能检测到放射性的存在部位,不能区分是何种元素发出的放射性。
(4)(科学探究)在用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,若保温时间过短或过长,会对实验结果造成什么影响呢
提示: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;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,造成上清液放射性也较高。
(5)(科学探究)在用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时,若搅拌不充分,会对实验结果造成什么影响呢
提示:若搅拌不充分,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,使沉淀物放射性偏高,上清液放射性偏低。
【思维建构】
噬菌体侵染细菌实验的两点分析
1.噬菌体侵染细菌实验的误差分析:
(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:
2.子代噬菌体同位素标记情况分析:
【精练提素养】
1.(2026·沈阳模拟)赫尔希和蔡斯用35S标记的T2噬菌体和32P标记的T2噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌,分别记为甲、乙两组,经短时间保温后进行搅拌,离心。下列叙述正确的是(　　)
A.甲组中的35S只存在于T2噬菌体的蛋白质中,该组为对照组
B.若搅拌不充分,则会导致甲、乙两组沉淀物的放射性偏高
C.离心后,甲组的放射性主要分布在上清液,子代T2噬菌体少数含放射性
D.离心后,乙组的放射性主要分布在沉淀物,不能说明DNA在亲子代间具有一定的连续性
√
【解析】选D。甲组中的35S只存在于T2噬菌体的蛋白质中,两组实验互为对照组,A错误;若搅拌不充分,则会导致甲组沉淀物的放射性偏高,但不影响乙组沉淀物的放射性,B错误;甲组中的35S只存在于T2噬菌体的蛋白质中,侵染过程中蛋白质外壳未进入大肠杆菌,离心后,蛋白质外壳较轻,主要会存在于上清液中,因此甲组的放射性主要分布在上清液,子代T2噬菌体不会含放射性,C错误;离心后,乙组的放射性主要分布在沉淀物中,即大肠杆菌细胞内,但不能说明DNA在亲子代间具有一定的连续性,D正确。
2.(2022·湖南卷)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
√
【解析】选C。本题考查T2噬菌体侵染大肠杆菌繁殖后代的过程。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,在自身遗传物质(DNA)的作用下,利用大肠杆菌体内的物质,合成自身的DNA和蛋白质,进行增殖,故A、B正确;T2噬菌体的组成成分只有DNA和蛋白质,自身并无RNA聚合酶,而是利用大肠杆菌内的RNA聚合酶转录出RNA,故C错误;转录出的噬菌体mRNA可与大肠杆菌的核糖体结合,形成合成蛋白质的“生产线”,故D正确。
3.【不定项】(2026·哈尔滨模拟)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,错误的是(　　)
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
√
√
√
【解析】选A、C、D。32P标记噬菌体的DNA,将含32P的DNA全部注入大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在外面,大肠杆菌中的T2噬菌体由于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。
考点三　生物体内的遗传物质分析
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.RNA是遗传物质的证据——烟草花叶病毒的感染实验:
2.生物体内的核酸种类及遗传物质:
【名师点睛】
有关生物遗传物质的3点提醒
(1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质,如细胞生物中的RNA不是遗传物质。
(2)DNA并不是所有生物的遗传物质,如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
(3)一种生物的遗传物质是唯一的,对某种生物不能说“主要遗传物质”。
【自测强化】
1.在真核生物中,DNA是主要的遗传物质。(必修2 P46正文)( )
分析:真核生物的遗传物质就是DNA,只有针对“所有生物”时,方可描述为“DNA是主要的遗传物质”。
2.细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质是RNA。( )
分析:细胞生物的遗传物质均为DNA,不论细胞核中还是细胞质中。
3.乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。( )
分析:乳酸菌为原核生物,没有染色体。
4.DNA是大多数生物的遗传物质。( )
×
×
×
√
【精练提素养】
【不定项】 (2026·岳阳模拟)为了探究烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质,某实验小组进行了如图所示的实验。下列说法正确的是(　　)
A.实验1为空白对照组,以消除无关变量对实验结果的影响,增强实验的可信度
B.根据实验1、2、3的实验现象可得出结论:烟草花叶病毒的遗传物质是蛋白质
C.实验4是利用“减法原理”设计的一个补充实验组,可以进一步验证实验结论
D.该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用
√
√
【解析】选C、D。没有做处理的为空白对照,实验2为空白对照组,以消除无关变量对实验结果的影响,增强实验的可信度,A错误;实验1、2、3的实验现象显示TMV病毒的RNA能引起烟草花叶病,蛋白质不能,因而能得出结论:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,B错误;实验4是利用“减法原理”设计的一个补充实验组,可以进一步验证实验结论,得出RNA是遗传物质的结论,C正确;该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用,D正确。
【加固训练】
慢性乙型肝炎病毒(HBV)是嗜肝病毒的一种,在全球占比较大,严重威胁人类健康。
研究者利用放射性同位素标记技术,以体外培养的肝脏细胞等为材料,设计可相互
印证的甲、乙两组实验,以确定该病毒的核酸类型。下列有关叙述正确的是(　　)
A.本实验设置了空白对照组
B.HBV复制所需的原料、模板和酶都来自肝脏细胞
C.本实验应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸
D.本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含放射性同位素标记的尿嘧啶、
胸腺嘧啶的培养基中,再培养HBV
√
【解析】选D。本实验设计的是对比实验,甲、乙均为实验组,没有设置空白对照组,A错误;该病毒复制所需的原料、场所、能量、酶都来自肝脏细胞,模板来自其自身,B错误;DNA和RNA的化学组成存在差异,如DNA特有的碱基是T,而RNA特有的碱基是U,因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U来获得肝脏细胞,然后用未标记的HBV侵染,最后通过检测子代病毒的放射性来确定其遗传物质的种类,C错误,D正确。
从教材走向高考
【体验高考真题溯源】
1.(2024·甘肃卷)→(必修2 P47概念检测T2)科学家发现染色体主要由蛋白质和 DNA构成。关于探索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型细菌株的 DNA分子在小鼠体内可使R型活细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 型细菌 DNA +DNA 酶”加入 R型活细菌的培养基中,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 进入宿主细胞后,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
√
【教考融通】
教材习题仅涉及噬菌体侵染实验,而真题在其基础上拓展成三个经典实验,考查了DNA是遗传物质的探索过程。
【解析】选D。本题考查DNA是遗传物质证据的相关实验。在肺炎链球菌体内转化实验中,证明了S型细菌具有某种转化因子使得R型细菌转化为S型细菌,而没有证明这种转化因子是DNA,另外,相对性状由等位基因控制,属于真核生物的概念,肺炎链球菌属于原核生物,A错误;将“S 型细菌 DNA +DNA 酶”混合处理后DNA被降解,利用的是自变量控制的“减法原理”,B错误;噬菌体增殖过程中用到的原料脱氧核苷酸与氨基酸均来自细菌,C错误;烟草花叶病毒由RNA和蛋白质构成,烟草花叶病毒侵染实验中,去除蛋白质的RNA也具有感染能力,D正确。
【深研教材预测高考】
2.(必修2 P47概念检测T1、拓展应用T1 【改编】)自然界中的生物之间存在着复杂的相互关系,也伴随着有趣的生存策略。科研人员对噬菌体的入侵和扩散策略进行了研究。
(1)噬菌体M能侵染枯草杆菌,二者之间的种间关系是______。枯草杆菌有两种菌株,分别为噬菌体敏感性菌株(S菌)和抗性菌株(R菌)。噬菌体M在混杂的多种细菌中,能特异性识别并侵染S菌,这是由于噬菌体M能与S菌________上的受体蛋白T结合。
寄生
细胞膜
【解析】(1)噬菌体是病毒,病毒营寄生生活,因此噬菌体M与枯草杆菌之间的种间关系是寄生。噬菌体M能在混杂的多种细菌中特异性识别并侵染S菌,是由于噬菌体M能与S菌细胞膜上的受体蛋白T结合,从而实现了特异性侵染过程。
(2)科研人员配制培养基,分别在三个不同培养基中培养S菌、R菌和S+R混合菌。除水和无机盐外,培养基的营养成分中还应包括的两类物质是
______________________________________________。
【解析】(2)科研人员配制培养基,分别在三个不同培养基中培养S菌、R菌和S+R混合菌。培养基的营养成分包括碳源、氮源、水和无机盐,因此,除水和无机盐外,还应包括的两类物质是碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)。
碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)
(3)在上述三个培养基中,接入噬菌体M,测定180 min内枯草杆菌的数量变化,得到下图所示结果。该实验结果说明___________________________
_________________________。
与S菌混合导致R菌对噬菌体M
的抗性降低(或“接近丧失”)
【解析】(3)由图示结果可知,噬菌体M侵染S菌导致S菌数目减少,而R菌对噬菌体M有抗性,但是噬菌体M能侵染S+R混合菌,从而导致其数目减少,且与S菌的减少基本同步,因此,该实验结果说明与S菌混合导致R菌对噬菌体M的抗性降低(或“接近丧失”)。
(4)科研人员发现混合菌中的S菌和R菌之间有转运小泡。科研人员用荧光蛋白标记S菌的受体蛋白T,将标记的S菌与无标记的R菌混合培养一段时间后,R菌表面也出现了荧光标记。请对(3)中的结果作出进一步解释:
___________________________________________________________
______________________________________。
S菌的受体蛋白T通过小泡转移到R菌,使R菌对噬菌体M的抗性降低
(或“使噬菌体M获得了对R菌的侵染能力”)
【解析】(4)实验结果显示R菌表面也出现了荧光标记,说明经过与S菌混合培养后,R菌表面也有了与噬菌体M特异性结合的受体,即R菌表面有了蛋白T,由此实验结果可推知,S菌的受体蛋白T通过小泡转移到R菌,使R菌对噬菌体M的抗性降低(或“使噬菌体M获得了对R菌的侵染能力”)。
(5)噬菌体M对R菌的入侵,体现了噬菌体的一种生存策略。自然界中很多病毒也有各自的生存策略,这些策略的意义是增大宿主范围,有利于其______。
【解析】(5)在S+R混合菌的情况下,噬菌体M能对R菌实现入侵,这种生存策略,增大了病毒的宿主范围,有利于其繁衍后代,以便更好地适应环境。
繁衍

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