资源简介

解密11 人类对遗传物质的探索历程
高考考点
考查内容
三年高考探源
考查频率
探究遗传物质本质的经典实验
1．掌握DNA是遗传物质的实验证据，理解肺炎双球菌体内转化实验、肺炎双球菌体外转化实验以及噬菌体侵染细菌实验。
2．掌握病毒的遗传物质、生活方式、增殖过程等知识。
3．理解DNA是主要的遗传物质意义
2017?江苏卷?2
2017?新课标Ⅱ卷?2
2016?江苏卷?1
★★★★☆
DNA是主要的遗传物质
★★★★☆
考点1 探究遗传物质本质的经典实验
1．体内转化实验和体外转化实验的比较
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌
用小鼠（体内）
用培养基（体外）
实验原则
R型细菌与S型细菌的毒性对照
S型细菌体内各成分的相互对照
实验结果
加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”
DNA是S型细菌的遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质
两实验的联系
①所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌；
②体内转化实验是基础，仅说明加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”是DNA；
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
2．肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的宏观比较
实验
项目
体外转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
设计思路
设法将DNA和其他成分（特别是蛋白质）分开，单独研究它们各自的功能
处理方法
直接分离法：将S型菌的DNA与其他成分分离，然后用每种单一成分分别与R型菌混合培养
同位素示踪法：分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质
结论
①证明DNA是遗传物质，而蛋白质等物质不是遗传物质；
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质；
②说明DNA能控制蛋白质的合成；
③说明DNA能自我复制
联系
以上两实验都证明了DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质
3．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
（1）32P噬菌体侵染大肠杆菌
（2）35S噬菌体侵染大肠杆菌
【易混易错】
噬菌体侵染细菌实验中不可忽视的2个易混易错点
（1）含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
（2）因噬菌体蛋白质含有DNA没有的特殊元素S，所以用35S标记蛋白质；噬菌体DNA含有蛋白质没有的元素P，所以用32P标记DNA；因DNA和蛋白质都含有C、H、O、N元素，所以此实验不能标记C、H、O、N元素。
调研1 1928年格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验（R型菌和S型菌是肺炎双球菌的两种类型），下列对此实验的分析不合理的是
第一组
第二组
第三组
第四组
实验处理
注射活的R型菌
注射活的S型菌
注射加热杀死的S型菌
注射活的R型菌与加热杀死的S型菌
实验结果
小鼠不死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌
小鼠不
死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌
A．对实验结果的分析，必须将四组实验的结果进行对比
B．实验结果说明活的R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化
C．该实验的结论为DNA是使R型菌转化为S型菌的“转化因子”
D．获得该实验结论的关键步骤是第四组小鼠死亡并分离出S型活菌
【答案】C
【解析】通过对四组实验进行对比，可以证明将R型细菌转化为S型细菌的是S型细菌体内的某种物质，即“转化因子”，但不能证明该“转化因子”是何种物质；第四组实验与前面几组实验对比，可以证明S型菌体内存在转化因子，是该实验中的关键步骤。
调研2 肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况如图所示。下列有关叙述错误的是
A．在死亡的小鼠体内存在着S型、R型两种类型的细菌
B．小鼠体内出现活S型细菌是R型细菌基因突变的结果
C．曲线ab段下降的原因是R型细菌被小鼠的免疫系统作用所致
D．曲线bc段上升，与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关
【答案】B
调研3 下列有关噬菌体侵染细菌的实验的说法，错误的是
A．赫尔希和蔡斯的实验是以T2噬菌体为材料，采用了同位素标记技术
B．用含32P的培养基直接培养噬菌体，将获得DNA含有32P标记的噬菌体
C．噬菌体侵染细菌实验能将DNA与蛋白质分开，单独观察它们各自的作用
D．用32P标记的噬菌体与细菌混合一段时间后离心，结果沉淀物的放射性很高
【答案】B
【解析】噬菌体属于病毒，没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，因此不能用含32P的培养基直接培养噬菌体，B错误。
考点2 DNA是主要的遗传物质
1．烟草花叶病毒感染烟草实验（HRV：车前草病毒；TMV：烟草花叶病毒）
实验过程
用HRV病毒的核酸与TMV病毒的蛋白质外壳重新组成一种病毒去感染烟草时，烟叶上的病斑与HRV病毒感染时一样，再从烟叶病斑中提取的病毒颗粒都是HRV类型
实验图解
实验结论
在没有DNA的生物中，RNA是决定生物性状的物质，也就是说RNA是这些生物的遗传物质
2．不同生物的遗传物质
不同生物的遗传物质如下表
生物类型
病毒
原核生物
真核生物
体内核酸种类
DNA或
RNA
DNA和
RNA
DNA和
RNA
体内碱基种类
4种
5种
5种
体内核苷酸种类
4种
8种
8种
遗传物质
DNA或RNA
DNA
DNA
实例
噬菌体或
烟草花叶病毒
乳酸菌、
蓝藻
玉米、
小麦、人
调研1 如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体
A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．可单独生存，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．可单独生存，通过RNA遗传
【答案】A
【解析】由图分析知，这种病原体是RNA病毒，其遗传物质为RNA。病毒均营寄生生活，不能单独生活。
调研2 下列关于“DNA是主要的遗传物质”的叙述中，正确的是
A．细胞核遗传的遗传物质是DNA，细胞质遗传的遗传物质是RNA
B．“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”都证明了DNA是主要的遗传物质
C．真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA
D．细胞生物的遗传物质是DNA，非细胞生物的遗传物质是RNA
【答案】C
1．人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列叙述错误的是
A．孟德尔发现遗传因子但并未证实其化学本质
B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力
C．沃森和克里克首先利用显微镜观察到DNA双螺旋结构
D．烟草花叶病毒感染烟草实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
【答案】C
【解析】孟德尔提出遗传因子，并未证实其化学本质，A正确。噬菌体侵染细菌实验运用同位素标记法，蛋白质和DNA比肺炎双球菌体外转化实验纯度更高，B正确。沃森和克里克建立DNA结构模型，没有用显微镜观察到DNA双螺旋结构，C错。烟草花叶病毒为RNA病毒，分别提取蛋白质外壳和RNA形成重组病毒，含有烟草花叶病毒RNA的重组病毒会使烟草发病，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，D正确。
2．下列有关遗传物质发现的经典实验的叙述中，不正确的是
①加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子是格里菲思肺炎双球菌体内转化实验的一个推论
②艾弗里实验的创新在于从S型肺炎双球菌中提取DNA、蛋白质等物质分别与R型活细菌混合培养
③赫尔希和蔡斯实验的巧妙之处在于使用噬菌体和同位素标记法
④肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
【答案】D
3．遗传物质的探索过程是一个漫长而曲折的过程，在此过程中，许多科学家进行了实验探究，下列相关实验分析正确的是
A．格里菲思进行的肺炎双球菌体内转化实验证明了遗传物质是DNA
B．艾弗里进行的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
C．T2噬菌体侵染细菌的实验中搅拌离心的时间对实验结果有较大影响
D．T2噬菌体侵染细菌的实验也可以用N标记蛋白质和DNA
【答案】C
【解析】选项A，格里菲思进行的肺炎双球菌体内转化实验没有证明遗传物质是DNA，只是推测S型细菌内存在某种转化因子，能把R型细菌转化为S型细菌。选项B，艾弗里进行的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质。选项C，T2噬菌体侵染细菌的实验中搅拌离心的时间对实验结果有较大影响，离心时间过长、过短均能影响实验结果。选项D，T2噬菌体的蛋白质和DNA均含有N，做T2噬菌体侵染细菌的实验时，不能用该元素标记蛋白质和DNA。
4．下列有关遗传物质的描述，不正确的是
A．探究遗传物质的基本思路：设法将核酸与蛋白质分开，单独地、直接地观察各自的作用
B．作为细胞生物的遗传物质的DNA，其双螺旋结构的基本骨架是由核糖和磷酸交替连接而成的
C．若某DNA分子中含某种碱基a个，则第n次复制时需要的含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n－1
D．沃森和克里克运用构建物理模型的方法研究DNA分子的结构；萨顿运用类比推理法提出假说“基因位于染色体上”
【答案】B
5．治疗艾滋病（其遗传物质为RNA）的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。试问AZT抑制病毒繁殖的机制是
A．抑制艾滋病RNA基因的转录
B．抑制艾滋病RNA基因的逆转录合成DNA
C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程
D．抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制
【答案】B
【解析】AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似，也可以代替胸腺嘧啶脱氧核苷酸参与DNA合成的过程，形成无效的DNA，因此抑制了艾滋病病毒RNA基因的逆转录合成DNA，B项正确。
6．禽流感是由禽流感病毒（一种不能进行逆转录的RNA病毒）引起的禽类急性传染病，该病毒也能感染人类。下列有关叙述正确的是
A．禽流感病毒遗传物质的基本组成单位是核糖核酸
B．禽流感病毒的衣壳蛋白在自身的核糖体内合成
C．家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体
D．被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞坏死
【答案】C
【解析】根据题意，禽流感病毒的遗传物质是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸，A错误；病毒没有细胞结构，禽流感病毒的衣壳蛋白在宿主细胞内的核糖体合成，B错误；禽流感病毒既能感染禽类也能感染人类，家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体，C正确；被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞凋亡，D错误。
7．肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的S菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R菌无毒性。如图为所做的细菌转化实验。下列相关说法错误的是
A．C组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡
B．能导致小鼠患败血症死亡的有A、D两组
C．E组实验表明，加S菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R菌
D．D组产生的有毒性的肺炎双球菌不能将该性状遗传给后代
【答案】D
8．图甲是肺炎双球菌的体内转化实验，图乙是噬菌体侵染细菌的实验。关于这两个实验的分析正确的是
A．图甲中将R型活菌和S型死菌的混合物注射到小鼠体内，R型细菌向S型细菌发生了转化，转化的原理是基因重组
B．图乙中搅拌的目的是提供给大肠杆菌更多的氧气，离心的目的是促进大肠杆菌和噬菌体分离
C．用32P、35S标记的噬菌体，分别侵染未标记的细菌，离心后放射性分别主要在上清液、沉淀物中
D．若用无放射性标记的噬菌体，侵染体内含35S标记的细菌，离心后放射性主要分布在上清液中
【答案】A
【解析】A选项正确，R型细菌向S型细菌转化的原因是S型细菌的DNA进入R型细菌中，并表达了S型细菌的遗传性状；B选项错误，搅拌的目的是让侵染的噬菌体和细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体；C选项错误，分别用32P、35S标记的噬菌体，分别侵染未标记的细菌，离心后放射性分别主要分布在沉淀物、上清液中；D选项错误，若用无放射性的噬菌体，侵染体内含35S标记的细菌，离心后放射性主要分布在沉淀物中。
9．“肺炎双球菌的转化实验”证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质，得出这一结论的关键是
A．用S型活菌和加热杀死后的S型菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照
B．用杀死的S型菌与无毒的R型菌混合后注射到小鼠体内，测定小鼠体液中的抗体含量
C．从死亡小鼠体内分离获得了S型菌
D．将S型菌的各种物质分离并分别加入各培养基中，培养R型菌，观察是否发生转化
【答案】D
10．噬藻体是感染蓝藻的DNA病毒。用32P标记的噬藻体感染蓝藻细胞，培养一段时间，经搅拌、离心后进行放射性检测。相关叙述正确的是
A．32P标记的是噬藻体DNA中的胸腺嘧啶
B．搅拌的目的是使吸附在蓝藻上的噬藻体与蓝藻分离
C．离心后放射性同位素主要分布在试管的上清液中
D．此实验证明DNA是噬藻体的遗传物质
【答案】B
【解析】放射性元素32P标记的是噬藻体DNA中的磷酸，而嘧啶是含氮碱基，不能被标记，所以A错误；噬藻体侵染蓝藻时，只有DNA进入蓝藻内部，其蛋白质外壳留在外面，搅拌的目的是使吸附的噬藻体与蓝藻分离，B正确；离心后放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中，故C错误；该实验缺乏相应的对照，不能说明DNA就是遗传物质，D错误。
11．请回答以下与肺炎双球菌转化实验相关的问题：
（1）格里菲思的实验中最关键的一组是如何设计的？_____________________________________。其他组所起的作用是_____________________________________________。
（2）艾弗里设计实验的思路是__________________________________________________。
（3）格里菲思设计的实验，除教材中的四组以外，他还设计了一组：将加热后杀死的S型细菌和加热后杀死的R型细菌混合后注射到小鼠体内→小鼠不死亡；而艾弗里设计的实验中，有一个关键的对照组：S型细菌的DNA＋DNA酶→R型细菌的培养基→R型细菌。结合两位科学家的实验，可以得出的结论是：①R型细菌转变成S型细菌的条件是______________________。②R型细菌转化成S型细菌的遗传学原理是________。
（4）R型细菌因为无荚膜，容易形成“感受态”细胞，故可以接受S型细菌的DNA。那么，如果让加热后杀死的R型细菌和S型细菌混合，S型细菌能发生转化吗？为什么？______________。
【答案】（1）将R型活细菌和加热后杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内 对照
（2）将DNA和蛋白质等分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质等的作用
（3）要有R型活细菌和S型细菌的DNA 基因重组
（4）不能，因为S型细菌有“厚厚的”荚膜，很难成为“感受态”细胞，R型细菌的DNA不能进入，故S型细菌不能发生转化
12．根据下列有关遗传物质研究的科学实验回答问题：
（1）如图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，该实验是在格里菲思肺炎双球菌转化实验的基础上进行的，其目的是证明“转化因子”的化学成分。请据图回答：
①在对R型细菌进行培养之前，首先必须进行的工作是对S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质___________________________。
②细菌转化的实质是________。
A．基因突变 B．基因重组
C．染色体结构变异 D．染色体数量变异
（2）1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，如图是实验的部分过程：
①赫尔希和蔡斯用不同的放射性同位素分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，而不是标记在同一种噬菌体上，这其中蕴涵的设计思路是___________________________________。图中是用放射性同位素标记________的实验操作。
②噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要________。
A．细菌的DNA及其氨基酸
B．噬菌体的DNA及其氨基酸
C．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
D．细菌的DNA及噬菌体的氨基酸
【答案】（1）①分离并提纯 ②B
（2）①分离DNA和蛋白质，单独观察其作用 蛋白质外壳 ②C
13．（2017?江苏卷?2）下列关于探索DNA 是遗传物质的实验，叙述正确的是
A．格里菲思实验证明DNA 可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S 型肺炎双球菌中提取的DNA 可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P 标记
【答案】C
【考点定位】肺炎双球菌转化实验，噬菌体侵染细菌实验。
【名师点睛】本题主要考查DNA是遗传物质的实验证据，要求学生理解肺炎双球菌体内转化实验、肺炎双球菌体外转化实验以及噬菌体侵染细菌实验。
14．（2017?新课标Ⅱ卷?2）在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是
A．T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
【答案】C
【解析】T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，只能在大肠杆菌中复制和增殖，A错误；T2噬菌体病毒要借助宿主细胞合成mRNA和蛋白质，B错误；用含有32P培养基培养大肠杆菌，再用含32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，能将T2噬菌体的DNA标记上32P，即培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒为HIV，它的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
【考点定位】病毒的遗传物质、生活方式、增殖过程以及其分类
【名师点睛】解题关键是理解并掌握赫尔希和蔡斯获得32P标记的T2噬菌体的方法。本题比较容易。
15．（2016?江苏卷?1）下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是
A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
【答案】D
【考点定位】肺炎双球菌转化实验，T2噬菌体侵染细菌实验
【名师点睛】此题是对DNA是遗传物质的实验证据的考查，解答本题的关键在于理解格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验、艾弗里肺炎双球菌体外转化实验、赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验；切记T2噬菌体属于病毒，不能进行独立新陈代谢，只能寄生在活细胞中，不能直接用培养基培养。

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