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第24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。
考情 分析 1.肺炎链球菌的转化实验 2025·天津卷,8;2024·甘肃卷,5;2024·贵州卷,15
2.噬菌体侵染细菌的实验 2025·湖南卷,11;2025·河南卷,2;2024·甘肃卷,5;2024·湖南卷,7
3.烟草花叶病毒感染实验 2024·甘肃卷,5
考点一　肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)肺炎链球菌的类型。
(2)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验。
提醒　发生转化的只是少部分R型细菌。该实验仅能证明S型细菌中含有某种转化因子,但转化因子的本质无法得知。
(必修2 P43图32)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　　　　　　　　　　。
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验方法:依次用　　　　　　处理S型细菌的细胞提取物后观察其转化活性。
(2)过程与现象。
(3)结果分析。
第①组是对照组,第②~⑤组是实验组,控制自变量时采用“　　　　　　原理”。
第①组实验表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。第②③④组实验表明　　　　　　　　　 　　。
第⑤组实验表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)结论:　 。
提醒　转化的实质是基因重组而非基因突变。
【判断正误】
(1)(2024·贵州卷,15)注射加热致死的S型肺炎链球菌,小鼠不死亡,推测S型肺炎链球菌的DNA被破坏。(　　)
(2)(2022·河北卷,8)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。(　　)
(3)(2021·全国乙卷,5)将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌。(　　)
考向1　围绕肺炎链球菌的转化实验的原理及过程,考查科学探究
1.(2022·浙江1月选考,20)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
2.(2025·河南郑州一模)1949年,艾弗里同时代的微生物学家米尔顿·泰勒证实了那些与荚膜形成毫无关系的一些细菌性状(如对药物的敏感性和抗性)也会发生转化。他用一种抗青霉素的S型菌,提取出它的DNA,加到一个对青霉素敏感的R型菌的培养物中。结果发现,这些R型菌有的转化成对青霉素敏感的S型菌,有的转化成抗青霉素的R型菌,还有的转化成抗青霉素的S型菌。下列解释不合理的是(　　)
A.抗青霉素S型菌的DNA携带有荚膜形成所需要的信息
B.抗青霉素S型菌的DNA携带有对青霉素抗性机制的形成所需要的信息
C.荚膜的形成和对青霉素的抗性是由同一个基因控制的
D.该实验证实了DNA与荚膜的关系是遗传性的而非生理性的(形成荚膜的原料)
考点二　噬菌体侵染细菌实验
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噬菌体的增殖。
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。
(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
　。
2.实验方法:　　　　　　　　技术,用　　　　　　、　　　　　　分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。
3.实验过程(对比实验)及结果结论
(1)实验中,保温的目的是使T2噬菌体侵染大肠杆菌;搅拌的目的是　　　　　　　　 　;离心的目的是　
　。
(2)实验结果分析:噬菌体侵染细菌时,　　 　　进入细菌的细胞中,而　　　　　　　　　　
　 仍留在细胞外。子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的　　　　　　遗传的。
(3)结论:　　　　才是噬菌体的遗传物质。
【判断正误】
(1)(2025·湖南卷,11)噬菌体侵染细菌时,会将核酸注入细菌内。(　　)
(2)(2022·河北卷,8)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。(　　)
(3)(2022·浙江6月选考,22)需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌。(　　)
考向2　围绕噬菌体侵染细菌实验的原理及过程,考查科学探究
3.(2025·陕西西安模拟)在1952年赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术,完成的噬菌体侵染细菌实验中,需用T2噬菌体与大肠杆菌混合,使其侵染大肠杆菌,通过追踪物质的去向,进一步明确其遗传物质。下列相关叙述正确的是(　　)
A.该实验不可采用3H对噬菌体进行标记
B.该实验证明了T2噬菌体的主要遗传物质是DNA
C.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
D.用35S标记的噬菌体侵染细菌,若保温时间过长,会影响上清液放射性的强度
4.(2025·辽宁盘锦三模)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程:吸附→注入→合成→组装→释放。赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术设计巧妙实验(部分实验流程如图),证明了噬菌体的遗传物质是DNA。下列叙述正确的是(　　)
A.用32P标记T2噬菌体时,培养基中加入大肠杆菌等多种微生物
B.T2噬菌体侵染阶段,合成病毒组分所需原料均由T2噬菌体提供
C.子代噬菌体中只有少部分检测到放射性,说明操作②进行的不充分
D.若用35S标记噬菌体,沉淀物放射性较低,说明噬菌体外壳未注入细胞
噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”
(1)用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
(2)用35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
5.(2025·河南南阳月考)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14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌,②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,③用32P标记的噬菌体侵染3H标记的细菌,④用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌,适宜时间保温后搅拌和离心。理论上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
B.上清液和沉淀物、上清液、沉淀物、上清液
C.上清液和沉淀物、沉淀物、沉淀物、上清液
D.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、上清液
考点三　烟草花叶病毒感染实验及DNA是主要的遗传物质
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
2.DNA是主要的遗传物质
考向3　结合生物的遗传物质和探究方法,考查科学思维
6.(2025·浙江杭州模拟)烟草花叶病毒和车前草病毒均由一条RNA链和蛋白质外壳组成,下图是两种病毒的重建实验。下列叙述正确的是(　　)
A.该实验证明了RNA是某些病毒的主要遗传物质
B.重建形成的病毒,病毒形态可能无法稳定维持
C.两种病毒的重建过程中发生了基因重组
D.可利用3H对两种成分进行标记开展实验探究
7.(2025·江苏扬州模拟)科研人员利用一种感染A细菌的病毒B采用下图所示的两种方法来探究病毒B的遗传物质是DNA还是RNA。下列相关叙述正确的是(　　)
A.同位素标记法中,若以3H替换32P标记上述两种核苷酸不能达成实验目的
B.酶解法中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了加法原理
C.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DNA
D.若丙组能产生子代病毒B而丁组不能产生,则说明该病毒的遗传物质是RNA
探究遗传物质的方法
1.(2025·河南卷,2)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是(　　)
A.C B.S C.P D.N
2.(2024·甘肃卷,5)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
3.(2022·海南卷,13)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、第二组实验分别是(　　)
　　　　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第24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。
考情 分析 1.肺炎链球菌的转化实验 2025·天津卷,8;2024·甘肃卷,5;2024·贵州卷,15
2.噬菌体侵染细菌的实验 2025·湖南卷,11;2025·河南卷,2;2024·甘肃卷,5;2024·湖南卷,7
3.烟草花叶病毒感染实验 2024·甘肃卷,5
考点一　肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)肺炎链球菌的类型。
(2)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验。
提醒　发生转化的只是少部分R型细菌。该实验仅能证明S型细菌中含有某种转化因子,但转化因子的本质无法得知。
(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。
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验方法:依次用不同酶处理S型细菌的细胞提取物后观察其转化活性。
(2)过程与现象。
(3)结果分析。
第①组是对照组,第②～⑤组是实验组,控制自变量时采用“减法原理”。
第①组实验表明S型细菌的细胞提取物可以促使R型细菌转化为S型细菌。第②③④组实验表明S型细菌的细胞提取物用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理后仍然具有转化活性。第⑤组实验表明S型细菌的细胞提取物经DNA酶处理后失去转化活性。
(4)结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
提醒　转化的实质是基因重组而非基因突变。
【判断正误】
(1)(2024·贵州卷,15)注射加热致死的S型肺炎链球菌,小鼠不死亡,推测S型肺炎链球菌的DNA被破坏。(　　)
【答案】 ×　
【提示】 加热致死的S型肺炎链球菌没有感染性,所以小鼠不死亡,不能得出S型肺炎链球菌的DNA被破坏的结论。
(2)(2022·河北卷,8)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。(　　)
【答案】 √　
(3)(2021·全国乙卷,5)将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌。(　　)
【答案】 ×　
【提示】 将S型菌的DNA经DNA酶处理后,功能丧失,故将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,得不到S型菌。
考向1　围绕肺炎链球菌的转化实验的原理及过程,考查科学探究
1.(2022·浙江1月选考,20)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
【答案】 D
【解析】 步骤①中,酶处理以水解蛋白质和DNA,时间可以长一点,以便使底物完全水解;步骤②中,甲或乙的加入量是实验无关变量,会影响实验结果;步骤④中,液体培养基中悬浮培养比固体培养基更有利于细菌转化;步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态更能得到实验结果。
2.(2025·河南郑州一模)1949年,艾弗里同时代的微生物学家米尔顿·泰勒证实了那些与荚膜形成毫无关系的一些细菌性状(如对药物的敏感性和抗性)也会发生转化。他用一种抗青霉素的S型菌,提取出它的DNA,加到一个对青霉素敏感的R型菌的培养物中。结果发现,这些R型菌有的转化成对青霉素敏感的S型菌,有的转化成抗青霉素的R型菌,还有的转化成抗青霉素的S型菌。下列解释不合理的是(　　)
A.抗青霉素S型菌的DNA携带有荚膜形成所需要的信息
B.抗青霉素S型菌的DNA携带有对青霉素抗性机制的形成所需要的信息
C.荚膜的形成和对青霉素的抗性是由同一个基因控制的
D.该实验证实了DNA与荚膜的关系是遗传性的而非生理性的(形成荚膜的原料)
【答案】 C　
【解析】 依据题干信息:R型菌有的转化成对青霉素敏感的S型菌,有的转化成抗青霉素的R型菌,还有的转化成抗青霉素的S型菌,说明了抗青霉素S型菌的DNA不仅携带有荚膜形成所需要的信息,还携带有对青霉素抗性机制的形成所需要的信息;荚膜、抗生素的抗性代表着不同的性状,是由不同的基因控制的;结合AB项和题干信息可知,该实验证实了DNA与荚膜的关系是遗传性的,即基因可以控制荚膜的形成,而不是生理性的。
考点二　噬菌体侵染细菌实验
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噬菌体的增殖。
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。
(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.实验方法:放射性同位素标记技术,用35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。
3.实验过程(对比实验)及结果结论
(1)实验中,保温的目的是使T2噬菌体侵染大肠杆菌;搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体与大肠杆菌分离;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)实验结果分析:噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质外壳仍留在细胞外。子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的。
(3)结论:DNA才是噬菌体的遗传物质。
【判断正误】
(1)(2025·湖南卷,11)噬菌体侵染细菌时,会将核酸注入细菌内。(　　)
【答案】 √　
(2)(2022·河北卷,8)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。(　　)
【答案】 √　
(3)(2022·浙江6月选考,22)需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌。(　　)
【答案】 ×　
【提示】 实验过程中需单独用32P标记DNA的噬菌体和35S标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌。
考向2　围绕噬菌体侵染细菌实验的原理及过程,考查科学探究
3.(2025·陕西西安模拟)在1952年赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术,完成的噬菌体侵染细菌实验中,需用T2噬菌体与大肠杆菌混合,使其侵染大肠杆菌,通过追踪物质的去向,进一步明确其遗传物质。下列相关叙述正确的是(　　)
A.该实验不可采用3H对噬菌体进行标记
B.该实验证明了T2噬菌体的主要遗传物质是DNA
C.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
D.用35S标记的噬菌体侵染细菌,若保温时间过长,会影响上清液放射性的强度
【答案】 A　
【解析】 标记的元素应该有特异性,能区分开DNA和蛋白质,DNA和蛋白质都含有H元素,故噬菌体侵染细菌实验中不能用3H对噬菌体进行标记;该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA;噬菌体必须寄生于活细胞才能繁殖,因此分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体不能获得被标记的噬菌体;35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,而蛋白质外壳在侵染细菌时并没有进入细菌体内,而是留在细菌外部,因此,无论保温时间长短,蛋白质外壳都会分布在离心后的上清液中,其放射性强度保持不变。
4.(2025·辽宁盘锦三模)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程:吸附→注入→合成→组装→释放。赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术设计巧妙实验(部分实验流程如图),证明了噬菌体的遗传物质是DNA。下列叙述正确的是(　　)
A.用32P标记T2噬菌体时,培养基中加入大肠杆菌等多种微生物
B.T2噬菌体侵染阶段,合成病毒组分所需原料均由T2噬菌体提供
C.子代噬菌体中只有少部分检测到放射性,说明操作②进行的不充分
D.若用35S标记噬菌体,沉淀物放射性较低,说明噬菌体外壳未注入细胞
【答案】 D　
【解析】 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒,因此用32P标记T2噬菌体时,培养基中加入的只能是大肠杆菌;T2噬菌体侵染阶段,合成病毒组分所需原料由大肠杆菌提供;子代噬菌体中只有少部分检测到放射性,原因是DNA是半保留复制,随着噬菌体繁殖代数的增加,含母链的噬菌体会越来越少;若用35S标记噬菌体进行实验,沉淀物放射性较低,说明噬菌体外壳未注入细胞。
噬菌体侵染细菌实验的两个关键
环节——“保温”与“搅拌”
(1)用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
(2)用35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
5.(2025·河南南阳月考)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14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌,②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,③用32P标记的噬菌体侵染3H标记的细菌,④用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌,适宜时间保温后搅拌和离心。理论上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
B.上清液和沉淀物、上清液、沉淀物、上清液
C.上清液和沉淀物、沉淀物、沉淀物、上清液
D.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、上清液
【答案】 C
【解析】 ①14C标记的是噬菌体的DNA和蛋白质外壳,而用14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌时,蛋白质外壳离心到上清液中,而噬菌体的DNA和细菌离心到沉淀物中,因此14C存在的主要部位是沉淀物和上清液;②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,噬菌体合成蛋白质需要的原料是细菌提供的,故新合成的噬菌体蛋白质外壳具有放射性,且新合成的噬菌体在细菌内,离心后分布在沉淀物中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性;③放射性主要存在部位是沉淀物,因为用3H标记细菌,子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA都含有3H,子代噬菌体(未释放出的)和细菌均离心到沉淀物中;④用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌,蛋白质外壳没有进入细菌,所以离心后主要在上清液中检测到放射性。
考点三　烟草花叶病毒感染实验及DNA是主要的遗传物质
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
2.DNA是主要的遗传物质
考向3　结合生物的遗传物质和探究方法,考查科学思维
6.(2025·浙江杭州模拟)烟草花叶病毒和车前草病毒均由一条RNA链和蛋白质外壳组成,下图是两种病毒的重建实验。下列叙述正确的是(　　)
A.该实验证明了RNA是某些病毒的主要遗传物质
B.重建形成的病毒,病毒形态可能无法稳定维持
C.两种病毒的重建过程中发生了基因重组
D.可利用3H对两种成分进行标记开展实验探究
【答案】 B　
【解析】 该实验证明了RNA是某些病毒的遗传物质,而非主要遗传物质;重建形成的病毒其性状由所含有的RNA控制,由于RNA是单链,易发生变异,因此病毒形态可能无法稳定维持;两种病毒的重建过程是将不同病毒的RNA和蛋白质进行重新组合,不属于基因重组;由于蛋白质和RNA都含有H,因此利用3H对两种成分进行标记不能进行区分。
7.(2025·江苏扬州模拟)科研人员利用一种感染A细菌的病毒B采用下图所示的两种方法来探究病毒B的遗传物质是DNA还是RNA。下列相关叙述正确的是(　　)
A.同位素标记法中,若以3H替换32P标记上述两种核苷酸不能达成实验目的
B.酶解法中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了加法原理
C.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DNA
D.若丙组能产生子代病毒B而丁组不能产生,则说明该病毒的遗传物质是RNA
【答案】 D　
【解析】 核苷酸的元素组成为C、H、O、N、P,两种核苷酸都含有H元素,因此同位素标记法中,若换用3H标记上述两种核苷酸,仍能通过检测甲、乙两组子代病毒的放射性判断出病毒B的遗传物质是DNA还是RNA,能实现实验目的;酶解法中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶(会分解相应的物质)应用了减法原理,而不是加法原理;尿嘧啶是RNA特有的碱基,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;若丙组能产生子代病毒B而丁组不能产生,说明丁组的RNA被RNA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RNA。
探究遗传物质的方法
1.(2025·河南卷,2)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是(　　)
A.C B.S C.P D.N
【答案】 B　
【解析】 T2噬菌体侵染大肠杆菌时,只有DNA进入大肠杆菌中并作为模板控制子代T2噬菌体的合成,而合成子代T2噬菌体所需的原料均由大肠杆菌提供,由于DNA复制方式为半保留复制,因此部分子代噬菌体DNA中一些元素来自亲代噬菌体,DNA由C、H、O、N、P组成,综上分析,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是S。
2.(2024·甘肃卷,5)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
【答案】 D
【解析】 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;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;噬菌体为DNA病毒,其DNA进入宿主细胞后,利用宿主原料和酶完成自我复制;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。
3.(2022·海南卷,13)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、第二组实验分别是(　　)
　　　　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】 噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌,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。
(时间:15分钟)
1.(2025·河北保定二模)关于遗传物质探索的经典实验,下列叙述正确的是(　　)
A.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是促使R型细菌转化为S型细菌的物质
B.艾弗里的体外转化实验运用加法原理证明了DNA是遗传物质
C.赫尔希和蔡斯证明了DNA是大多数生物的遗传物质
D.烟草花叶病毒实验证实RNA携带遗传信息,可控制生物性状
【答案】 D　
【解析】 格里菲思的体内转化实验证明S型细菌含有的某种“转化因子”是促使R型细菌转化为S型细菌的物质,但“转化因子”是什么未能证明;艾弗里的体外转化实验运用减法原理证明了DNA是遗传物质;赫尔希和蔡斯证明了DNA是遗传物质,但未证明DNA是大多数生物的遗传物质;烟草花叶病毒感染烟草实验证明了RNA是遗传物质,结合之前的实验得出了DNA是绝大多数生物遗传物质的结论。
2.(2025·河南安阳三模)下图为探究肺炎链球菌转化的实验过程,下列关于实验的叙述,正确的是(　　)
A.四组中均以甲为对照组,运用减法原理,确定某物质对转化的影响
B.乙、丙、丁的培养基中只有R型细菌的原因是R型细菌的转化率比较低
C.甲、丁实验可证明只有完整的DNA可促使转化,碱基没有转化能力
D.图中大分子物质的单体均不含促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子
【答案】 D　
【解析】 本实验为相互对照,4个组都是实验组;乙、丙、丁的培养基中只有R型细菌的原因是R型细菌未发生转化;甲、丁实验可证明只有完整的DNA可促使转化,脱氧核苷酸没有转化能力;图中的大分子物质为DNA、RNA、蛋白质,加入相应的酶后水解为单体,R型细菌都没有发生转化,说明这些单体中不含促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子。
3.(2025·山东济南联考)如图表示T2噬菌体侵染细菌的实验中,细菌的存活率、细胞外35S的含量、细胞外32P的含量与搅拌时间的关系曲线。下列说法错误的是(　　)
A.曲线②可以表示细胞外32P的含量变化
B.该实验中最佳搅拌时间长度是2 min
C.搅拌的目的是分离噬菌体的DNA和蛋白质
D.搅拌时长对两组实验误差大小的影响不同
【答案】 C　
【解析】 当搅拌时间足够长时,上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%,由于DNA进入细菌,蛋白质没有进入细菌,32P标记DNA组,因此曲线②可以表示细胞外32P的含量变化;根据图示分析,当搅拌的时间超过2 min时,上清液中的35S或32P均处于稳定状态,该实验中最佳搅拌时间长度是2 min;搅拌的目的是使噬菌体和大肠杆菌分离;搅拌时长对两组实验误差大小的影响不同,搅拌时间过长,细菌裂解,其内的32P释放到上清液中,而35S本身就在上清液中,搅拌时长对其无影响,故对二者的影响不同。
4.(2025·江西南昌一模)朊病毒是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具感染性的因子,为验证朊病毒的侵染因子,科研人员分别按照图示1→2→3→4和5→2→3→4进行实验①、②(题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞)。下列叙述错误的是(　　)
A.图中进行搅拌的目的是将牛脑组织细胞和未侵入细胞的朊病毒分离开
B.T2噬菌体与朊病毒最主要的区别是朊病毒可能是向宿主细胞注入蛋白质
C.实验①离心后上清液中几乎不能检测到32P,沉淀物中也几乎检测不到32P
D.推测实验②培养适宜时间后搅拌离心,检测放射性位置应主要位于上清液中
【答案】 D　
【解析】 朊病毒的蛋白质中含有S元素,添加试管5,从试管2中提取朊病毒后先加入试管5,连续培养一段时间后,再提取朊病毒并加入试管3,朊病毒的蛋白质中含有35S,培养适宜时间后离心,若朊病毒的蛋白质是侵染因子,则35S随朊病毒侵入牛脑组织细胞中,离心后放射性应主要位于牛脑组织细胞中,即沉淀物中,少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞,离心后位于上清液中。
5.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“加法原理”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
【答案】 D　
【解析】 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;实验1、2、3的实验现象显示TMV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;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;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。
6.(2025·甘肃白银三模)从牛胰腺中提取的DNA酶需要Mg2+或Mn2+激活才具备活性;柠檬酸钠能使Mg2+失去作用而不影响Mn2+。在S型细菌提取液中加入DNA酶时分别加入①Mg2+、②Mg2++柠檬酸钠、③Mn2+、④Mn2++柠檬酸钠,统计R型细菌转化为S型细菌的转化率(注:R型细菌和S型细菌为两种肺炎链球菌)。下列叙述正确的是(　　)
A.该实验的自变量是离子和细菌的种类
B.实验结果是转化率为①=③,②<④
C.高活性的DNA酶能够提高转化率
D.该实验可以检测DNA是否为转化因子
【答案】 D　
【解析】 本实验通过加入离子的种类(①与③、②与④)和是否加入柠檬酸钠(①与②、③与④)实现DNA酶是否被激活为自变量,即自变量为DNA酶是否被激活;由于DNA酶需要Mg2+或Mn2+激活才具备活性,柠檬酸钠能使Mg2+失去作用而不影响Mn2+,因此②组中的DNA酶没有活性,不能水解DNA,此时S型细菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌,①③④组中的DNA酶有活性,能水解DNA,DNA水解后,R型细菌不能转化为S型细菌,所以预测转化率为①=③=④<②;DNA酶能够专一性地催化DNA水解,从而使DNA的功能丧失,通过DNA酶活性是否被激活引起转化率的变化,证明DNA是肺炎链球菌的转化因子(遗传物质)。
7.(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;基因突变具有不定向性;噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化;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。
8.(2025·河南郑州模拟)AR菌、AS菌是大肠杆菌的两种菌株类型,AR菌对氨苄青霉素(Amp)有抗性,AS菌对Amp无抗性。研究者将AS菌与灭活的AR菌混合后,接种于含Amp的固体培养基上,获得了少数菌落,仅接种AS菌的对照组培养基上没有菌落,不考虑突变。下列叙述错误的是(　　)
A.实验组培养基上,组成菌落的每个细菌都是由AS菌转化而来的
B.来自AR菌的含抗Amp基因的DNA片段使AS菌发生了转化
C.用经Ca2+处理的AS菌重复上述实验,菌落数可能会增多
D.经限制酶处理的AR菌细胞提取物仍有可能使AS菌发生转化
【答案】 A　
【解析】 分析题意,将AS菌与灭活的AR菌混合后,接种于含Amp的固体培养基上,获得了少数菌落,而仅接种AS菌的对照组培养基上没有菌落,说明实验组培养基上的部分细菌是由AS菌转化而来的,但转化成功的细菌可能通过分裂产生子代,故并非每个细菌都是由AS菌转化而来的;灭活的AR菌释放的DNA片段(含抗Amp基因)被AS菌吸收并整合,导致AS菌获得抗性;用Ca2+处理AS菌(感受态细胞制备)可提高细胞膜的通透性,促进外源DNA的摄取,故转化效率可能提高,菌落数可能增多;限制酶处理的AR菌DNA不一定被切割,故转化仍可能发生。第六单元　遗传的物质基础
第24讲　DNA是主要的遗传物质
(时间:15分钟)
1.(2025·河北保定二模)关于遗传物质探索的经典实验,下列叙述正确的是(　　)
A.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是促使R型细菌转化为S型细菌的物质
B.艾弗里的体外转化实验运用加法原理证明了DNA是遗传物质
C.赫尔希和蔡斯证明了DNA是大多数生物的遗传物质
D.烟草花叶病毒实验证实RNA携带遗传信息,可控制生物性状
2.(2025·河南安阳三模)下图为探究肺炎链球菌转化的实验过程,下列关于实验的叙述,正确的是(　　)
A.四组中均以甲为对照组,运用减法原理,确定某物质对转化的影响
B.乙、丙、丁的培养基中只有R型细菌的原因是R型细菌的转化率比较低
C.甲、丁实验可证明只有完整的DNA可促使转化,碱基没有转化能力
D.图中大分子物质的单体均不含促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子
3.(2025·山东济南联考)如图表示T2噬菌体侵染细菌的实验中,细菌的存活率、细胞外35S的含量、细胞外32P的含量与搅拌时间的关系曲线。下列说法错误的是(　　)
A.曲线②可以表示细胞外32P的含量变化
B.该实验中最佳搅拌时间长度是2 min
C.搅拌的目的是分离噬菌体的DNA和蛋白质
D.搅拌时长对两组实验误差大小的影响不同
4.(2025·江西南昌一模)朊病毒是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具感染性的因子,为验证朊病毒的侵染因子,科研人员分别按照图示1→2→3→4和1→2→5→3→4进行实验①、②(题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞)。下列叙述错误的是(　　)
A.图中进行搅拌的目的是将牛脑组织细胞和未侵入细胞的朊病毒分离开
B.T2噬菌体与朊病毒最主要的区别是朊病毒可能是向宿主细胞注入蛋白质
C.实验①离心后上清液中几乎不能检测到32P,沉淀物中也几乎检测不到32P
D.推测实验②培养适宜时间后搅拌离心,检测放射性位置应主要位于上清液中
5.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“加法原理”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
6.(2025·甘肃白银三模)从牛胰腺中提取的DNA酶需要Mg2+或Mn2+激活才具备活性;柠檬酸钠能使Mg2+失去作用而不影响Mn2+。在S型细菌提取液中加入DNA酶时分别加入①Mg2+、②Mg2++柠檬酸钠、③Mn2+、④Mn2++柠檬酸钠,统计R型细菌转化为S型细菌的转化率(注:R型细菌和S型细菌为两种肺炎链球菌)。下列叙述正确的是(　　)
A.该实验的自变量是离子和细菌的种类
B.实验结果是转化率为①=③,②<④
C.高活性的DNA酶能够提高转化率
D.该实验可以检测DNA是否为转化因子
7.(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
8.(2025·河南郑州模拟)AR菌、AS菌是大肠杆菌的两种菌株类型,AR菌对氨苄青霉素(Amp)有抗性,AS菌对Amp无抗性。研究者将AS菌与灭活的AR菌混合后,接种于含Amp的固体培养基上,获得了少数菌落,仅接种AS菌的对照组培养基上没有菌落,不考虑突变。下列叙述错误的是(　　)
A.实验组培养基上,组成菌落的每个细菌都是由AS菌转化而来的
B.来自AR菌的含抗Amp基因的DNA片段使AS菌发生了转化
C.用经Ca2+处理的AS菌重复上述实验,菌落数可能会增多
D.经限制酶处理的AR菌细胞提取物仍有可能使AS菌发生转化(共46张PPT)
第六单元　遗传的物质基础
第24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。
考情 分析 1.肺炎链球菌的转化实验 2025·天津卷,8;2024·甘肃卷,5;2024·贵州卷,15
2.噬菌体侵染细菌的实验 2025·湖南卷,11;2025·河南卷,2;2024·甘肃卷,5;
2024·湖南卷,7
3.烟草花叶病毒感染实验 2024·甘肃卷,5
考点一
肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)肺炎链球菌的类型。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
有
有
无
无
(2)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验。
死亡
不死亡
死亡
R型活细菌无致病性,S 型
活细菌有致病性
被加热致死的 S型细菌无
致病性
R型活细菌能转化为S型
活细菌
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
提醒　发生转化的只是少部分R型细菌。该实验仅能证明S型细菌中含有某种转化因子,但转化因子的本质无法得知。
(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
。
细读教材
不能
S型细菌不能转化为R型细菌
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验方法:依次用 处理S型细菌的细胞提取物后观察其转化活性。
(2)过程与现象。
不同酶
蛋白酶
DNA酶
R型、S型
(3)结果分析。
第①组是对照组,第②～⑤组是实验组,控制自变量时采用“ 原理”。
第①组实验表明 。第②③④组实验表明
。第⑤组实验表明
。
(4)结论: 。
提醒　转化的实质是基因重组而非基因突变。
减法
S型细菌的细胞提取物可以促使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的细胞提取物用蛋白酶、RNA酶或酯酶处理
后仍然具有转化活性
S型细菌的细胞提取物经DNA酶
处理后失去转化活性
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
【判断正误】
(1)(2024·贵州卷,15)注射加热致死的S型肺炎链球菌,小鼠不死亡,推测S型肺炎链球菌的DNA被破坏。(　　)
【提示】 加热致死的S型肺炎链球菌没有感染性,所以小鼠不死亡,不能得出S型肺炎链球菌的DNA被破坏的结论。
×
(2)(2022·河北卷,8)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。(　　)
√
(3)(2021·全国乙卷,5)将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌。(　　)
【提示】 将S型菌的DNA经DNA酶处理后,功能丧失,故将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,得不到S型菌。
×
考向1　围绕肺炎链球菌的转化实验的原理及过程,考查科学探究
1.(2022·浙江1月选考,20)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
D
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 步骤①中,酶处理以水解蛋白质和DNA,时间可以长一点,以便使底物完全水解;步骤②中,甲或乙的加入量是实验无关变量,会影响实验结果;步骤④中,液体培养基中悬浮培养比固体培养基更有利于细菌转化;步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态更能得到实验结果。
2.(2025·河南郑州一模)1949年,艾弗里同时代的微生物学家米尔顿·泰勒证实了那些与荚膜形成毫无关系的一些细菌性状(如对药物的敏感性和抗性)也会发生转化。他用一种抗青霉素的S型菌,提取出它的DNA,加到一个对青霉素敏感的R型菌的培养物中。结果发现,这些R型菌有的转化成对青霉素敏感的S型菌,有的转化成抗青霉素的R型菌,还有的转化成抗青霉素的S型菌。下列解释不合理的是(　　)
A.抗青霉素S型菌的DNA携带有荚膜形成所需要的信息
B.抗青霉素S型菌的DNA携带有对青霉素抗性机制的形成所需要的信息
C.荚膜的形成和对青霉素的抗性是由同一个基因控制的
D.该实验证实了DNA与荚膜的关系是遗传性的而非生理性的(形成荚膜的原料)
C
【解析】 依据题干信息:R型菌有的转化成对青霉素敏感的S型菌,有的转化成抗青霉素的R型菌,还有的转化成抗青霉素的S型菌,说明了抗青霉素S型菌的DNA不仅携带有荚膜形成所需要的信息,还携带有对青霉素抗性机制的形成所需要的信息;荚膜、抗生素的抗性代表着不同的性状,是由不同的基因控制的;结合AB项和题干信息可知,该实验证实了DNA与荚膜的关系是遗传性的,即基因可以控制荚膜的形成,而不是生理性的。
考点二
噬菌体侵染细菌实验
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
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。
DNA
蛋白质
寄生
(2)T2噬菌体的增殖。
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。
(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
。
细读教材
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.实验方法: 技术,用 、 分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。
3.实验过程(对比实验)及结果结论
放射性同位素标记
35S
32P
低
高
高
低
(1)实验中,保温的目的是使T2噬菌体侵染大肠杆菌;搅拌的目的是
;离心的目的是
。
(2)实验结果分析:噬菌体侵染细菌时, 进入细菌的细胞中,而
仍留在细胞外。子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的 遗传的。
(3)结论: 才是噬菌体的遗传物质。
使吸附在
大肠杆菌上的T2噬菌体与大肠杆菌分离
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
DNA
蛋白质
外壳
DNA
DNA
【判断正误】
(1)(2025·湖南卷,11)噬菌体侵染细菌时,会将核酸注入细菌内。(　　)
√
(2)(2022·河北卷,8)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。(　　)
√
(3)(2022·浙江6月选考,22)需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌。
(　　)
×
【提示】 实验过程中需单独用32P标记DNA的噬菌体和35S标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌。
考向2　围绕噬菌体侵染细菌实验的原理及过程,考查科学探究
3.(2025·陕西西安模拟)在1952年赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术,完成的噬菌体侵染细菌实验中,需用T2噬菌体与大肠杆菌混合,使其侵染大肠杆菌,通过追踪物质的去向,进一步明确其遗传物质。下列相关叙述正确的是(　　)
A.该实验不可采用3H对噬菌体进行标记
B.该实验证明了T2噬菌体的主要遗传物质是DNA
C.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
D.用35S标记的噬菌体侵染细菌,若保温时间过长,会影响上清液放射性的强度
核心考向·突破
把握方向·训练到位
A
【解析】 标记的元素应该有特异性,能区分开DNA和蛋白质,DNA和蛋白质都含有H元素,故噬菌体侵染细菌实验中不能用3H对噬菌体进行标记;该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA;噬菌体必须寄生于活细胞才能繁殖,因此分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体不能获得被标记的噬菌体;35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,而蛋白质外壳在侵染细菌时并没有进入细菌体内,而是留在细菌外部,因此,无论保温时间长短,蛋白质外壳都会分布在离心后的上清液中,其放射性强度保持不变。
4.(2025·辽宁盘锦三模)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程:吸附→注入→合成→组装→释放。赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术设计巧妙实验(部分实验流程如图),证明了噬菌体的遗传物质是DNA。下列叙述正确的是(　　)
A.用32P标记T2噬菌体时,培养基中加入大肠杆菌等多种微生物
B.T2噬菌体侵染阶段,合成病毒组分所需原料均由T2噬菌体提供
C.子代噬菌体中只有少部分检测到放射性,说明操作②进行的不充分
D.若用35S标记噬菌体,沉淀物放射性较低,说明噬菌体外壳未注入细胞
D
【解析】 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒,因此用32P标记T2噬菌体时,培养基中加入的只能是大肠杆菌;T2噬菌体侵染阶段,合成病毒组分所需原料由大肠杆菌提供;子代噬菌体中只有少部分检测到放射性,原因是DNA是半保留复制,随着噬菌体繁殖代数的增加,含母链的噬菌体会越来越少;若用35S标记噬菌体进行实验,沉淀物放射性较低,说明噬菌体外壳未注入细胞。
噬菌体侵染细菌实验的两个关键
环节——“保温”与“搅拌”
(1)用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
归纳总结
(2)用35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
归纳总结
5.(2025·河南南阳月考)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14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌,②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,③用32P标记的噬菌体侵染3H标记的细菌,④用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌,适宜时间保温后搅拌和离心。理论上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
B.上清液和沉淀物、上清液、沉淀物、上清液
C.上清液和沉淀物、沉淀物、沉淀物、上清液
D.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、上清液
C
【解析】 ①14C标记的是噬菌体的DNA和蛋白质外壳,而用14C标记的噬菌体侵染未标记的细菌时,蛋白质外壳离心到上清液中,而噬菌体的DNA和细菌离心到沉淀物中,因此14C存在的主要部位是沉淀物和上清液;②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,噬菌体合成蛋白质需要的原料是细菌提供的,故新合成的噬菌体蛋白质外壳具有放射性,且新合成的噬菌体在细菌内,离心后分布在沉淀物中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性;③放射性主要存在部位是沉淀物,因为用3H标记细菌,子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA都含有3H,子代噬菌体(未释放出的)和细菌均离心到沉淀物中;④用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌,蛋白质外壳没有进入细菌,所以离心后主要在上清液中检测到放射性。
考点三
烟草花叶病毒感染实验及DNA是主要的遗传物质
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
1.烟草花叶病毒感染烟草的实验
RNA和蛋白质
感染
病毒
RNA
蛋白质
2.DNA是主要的遗传物质
DNA
考向3　结合生物的遗传物质和探究方法,考查科学思维
6.(2025·浙江杭州模拟)烟草花叶病毒和车前草病毒均由一条RNA链和蛋白质外壳组成,下图是两种病毒的重建实验。下列叙述正确的是(　　)
A.该实验证明了RNA是某些病毒的主要遗传物质
B.重建形成的病毒,病毒形态可能无法稳定维持
C.两种病毒的重建过程中发生了基因重组
D.可利用3H对两种成分进行标记开展实验探究
核心考向·突破
把握方向·训练到位
B
【解析】 该实验证明了RNA是某些病毒的遗传物质,而非主要遗传物质;重建形成的病毒其性状由所含有的RNA控制,由于RNA是单链,易发生变异,因此病毒形态可能无法稳定维持;两种病毒的重建过程是将不同病毒的RNA和蛋白质进行重新组合,不属于基因重组;由于蛋白质和RNA都含有H,因此利用3H对两种成分进行标记不能进行区分。
7.(2025·江苏扬州模拟)科研人员利用一种感染A细菌的病毒B采用下图所示的两种方法来探究病毒B的遗传物质是DNA还是RNA。下列相关叙述正确的是(　　)
A.同位素标记法中,若以3H替换32P标记上述两种核苷酸不能达成实验目的
B.酶解法中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了加法原理
C.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DNA
D.若丙组能产生子代病毒B而丁组不能产生,则说明该病毒的遗传物质是RNA
D
【解析】 核苷酸的元素组成为C、H、O、N、P,两种核苷酸都含有H元素,因此同位素标记法中,若换用3H标记上述两种核苷酸,仍能通过检测甲、乙两组子代病毒的放射性判断出病毒B的遗传物质是DNA还是RNA,能实现实验目的;酶解法中,向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶(会分解相应的物质)应用了减法原理,而不是加法原理;尿嘧啶是RNA特有的碱基,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;若丙组能产生子代病毒B而丁组不能产生,说明丁组的RNA被RNA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RNA。
归纳总结
探究遗传物质的方法
演练真题·感悟高考
1.(2025·河南卷,2)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是(　　)
A.C B.S C.P D.N
B
【解析】 T2噬菌体侵染大肠杆菌时,只有DNA进入大肠杆菌中并作为模板控制子代T2噬菌体的合成,而合成子代T2噬菌体所需的原料均由大肠杆菌提供,由于DNA复制方式为半保留复制,因此部分子代噬菌体DNA中一些元素来自亲代噬菌体,DNA由C、H、O、N、P组成,综上分析,子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是S。
2.(2024·甘肃卷,5)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
D
【解析】 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;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;噬菌体为DNA病毒,其DNA进入宿主细胞后,利用宿主原料和酶完成自我复制;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。
3.(2022·海南卷,13)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、第二组实验分别是(　　)
　　　　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
C
【解析】 噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌,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。
谢谢观赏第24讲　DNA是主要的遗传物质
(时间:15分钟)
1.(2025·河北保定二模)关于遗传物质探索的经典实验,下列叙述正确的是(　　)
A.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是促使R型细菌转化为S型细菌的物质
B.艾弗里的体外转化实验运用加法原理证明了DNA是遗传物质
C.赫尔希和蔡斯证明了DNA是大多数生物的遗传物质
D.烟草花叶病毒实验证实RNA携带遗传信息,可控制生物性状
【答案】 D　
【解析】 格里菲思的体内转化实验证明S型细菌含有的某种“转化因子”是促使R型细菌转化为S型细菌的物质,但“转化因子”是什么未能证明;艾弗里的体外转化实验运用减法原理证明了DNA是遗传物质;赫尔希和蔡斯证明了DNA是遗传物质,但未证明DNA是大多数生物的遗传物质;烟草花叶病毒感染烟草实验证明了RNA是遗传物质,结合之前的实验得出了DNA是绝大多数生物遗传物质的结论。
2.(2025·河南安阳三模)下图为探究肺炎链球菌转化的实验过程,下列关于实验的叙述,正确的是(　　)
A.四组中均以甲为对照组,运用减法原理,确定某物质对转化的影响
B.乙、丙、丁的培养基中只有R型细菌的原因是R型细菌的转化率比较低
C.甲、丁实验可证明只有完整的DNA可促使转化,碱基没有转化能力
D.图中大分子物质的单体均不含促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子
【答案】 D　
【解析】 本实验为相互对照,4个组都是实验组;乙、丙、丁的培养基中只有R型细菌的原因是R型细菌未发生转化;甲、丁实验可证明只有完整的DNA可促使转化,脱氧核苷酸没有转化能力;图中的大分子物质为DNA、RNA、蛋白质,加入相应的酶后水解为单体,R型细菌都没有发生转化,说明这些单体中不含促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子。
3.(2025·山东济南联考)如图表示T2噬菌体侵染细菌的实验中,细菌的存活率、细胞外35S的含量、细胞外32P的含量与搅拌时间的关系曲线。下列说法错误的是(　　)
A.曲线②可以表示细胞外32P的含量变化
B.该实验中最佳搅拌时间长度是2 min
C.搅拌的目的是分离噬菌体的DNA和蛋白质
D.搅拌时长对两组实验误差大小的影响不同
【答案】 C　
【解析】 当搅拌时间足够长时,上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%,由于DNA进入细菌,蛋白质没有进入细菌,32P标记DNA组,因此曲线②可以表示细胞外32P的含量变化;根据图示分析,当搅拌的时间超过2 min时,上清液中的35S或32P均处于稳定状态,该实验中最佳搅拌时间长度是2 min;搅拌的目的是使噬菌体和大肠杆菌分离;搅拌时长对两组实验误差大小的影响不同,搅拌时间过长,细菌裂解,其内的32P释放到上清液中,而35S本身就在上清液中,搅拌时长对其无影响,故对二者的影响不同。
4.(2025·江西南昌一模)朊病毒是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制并具感染性的因子,为验证朊病毒的侵染因子,科研人员分别按照图示1→2→3→4和5→2→3→4进行实验①、②(题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞)。下列叙述错误的是(　　)
A.图中进行搅拌的目的是将牛脑组织细胞和未侵入细胞的朊病毒分离开
B.T2噬菌体与朊病毒最主要的区别是朊病毒可能是向宿主细胞注入蛋白质
C.实验①离心后上清液中几乎不能检测到32P,沉淀物中也几乎检测不到32P
D.推测实验②培养适宜时间后搅拌离心,检测放射性位置应主要位于上清液中
【答案】 D　
【解析】 朊病毒的蛋白质中含有S元素,添加试管5,从试管2中提取朊病毒后先加入试管5,连续培养一段时间后,再提取朊病毒并加入试管3,朊病毒的蛋白质中含有35S,培养适宜时间后离心,若朊病毒的蛋白质是侵染因子,则35S随朊病毒侵入牛脑组织细胞中,离心后放射性应主要位于牛脑组织细胞中,即沉淀物中,少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞,离心后位于上清液中。
5.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“加法原理”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
【答案】 D　
【解析】 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;实验1、2、3的实验现象显示TMV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;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;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。
6.(2025·甘肃白银三模)从牛胰腺中提取的DNA酶需要Mg2+或Mn2+激活才具备活性;柠檬酸钠能使Mg2+失去作用而不影响Mn2+。在S型细菌提取液中加入DNA酶时分别加入①Mg2+、②Mg2++柠檬酸钠、③Mn2+、④Mn2++柠檬酸钠,统计R型细菌转化为S型细菌的转化率(注:R型细菌和S型细菌为两种肺炎链球菌)。下列叙述正确的是(　　)
A.该实验的自变量是离子和细菌的种类
B.实验结果是转化率为①=③,②<④
C.高活性的DNA酶能够提高转化率
D.该实验可以检测DNA是否为转化因子
【答案】 D　
【解析】 本实验通过加入离子的种类(①与③、②与④)和是否加入柠檬酸钠(①与②、③与④)实现DNA酶是否被激活为自变量,即自变量为DNA酶是否被激活;由于DNA酶需要Mg2+或Mn2+激活才具备活性,柠檬酸钠能使Mg2+失去作用而不影响Mn2+,因此②组中的DNA酶没有活性,不能水解DNA,此时S型细菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌,①③④组中的DNA酶有活性,能水解DNA,DNA水解后,R型细菌不能转化为S型细菌,所以预测转化率为①=③=④<②;DNA酶能够专一性地催化DNA水解,从而使DNA的功能丧失,通过DNA酶活性是否被激活引起转化率的变化,证明DNA是肺炎链球菌的转化因子(遗传物质)。
7.(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;基因突变具有不定向性;噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化;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。
8.(2025·河南郑州模拟)AR菌、AS菌是大肠杆菌的两种菌株类型,AR菌对氨苄青霉素(Amp)有抗性,AS菌对Amp无抗性。研究者将AS菌与灭活的AR菌混合后,接种于含Amp的固体培养基上,获得了少数菌落,仅接种AS菌的对照组培养基上没有菌落,不考虑突变。下列叙述错误的是(　　)
A.实验组培养基上,组成菌落的每个细菌都是由AS菌转化而来的
B.来自AR菌的含抗Amp基因的DNA片段使AS菌发生了转化
C.用经Ca2+处理的AS菌重复上述实验,菌落数可能会增多
D.经限制酶处理的AR菌细胞提取物仍有可能使AS菌发生转化
【答案】 A　
【解析】 分析题意,将AS菌与灭活的AR菌混合后,接种于含Amp的固体培养基上,获得了少数菌落,而仅接种AS菌的对照组培养基上没有菌落,说明实验组培养基上的部分细菌是由AS菌转化而来的,但转化成功的细菌可能通过分裂产生子代,故并非每个细菌都是由AS菌转化而来的;灭活的AR菌释放的DNA片段(含抗Amp基因)被AS菌吸收并整合,导致AS菌获得抗性;用Ca2+处理AS菌(感受态细胞制备)可提高细胞膜的通透性,促进外源DNA的摄取,故转化效率可能提高,菌落数可能增多;限制酶处理的AR菌DNA不一定被切割,故转化仍可能发生。

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