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第3章 基因的本质
第2节 DNA是主要的遗传物质
【高考目标定位】
人类对遗传物质的探索过程
【考纲知识梳理】
一、肺炎双球菌的转化实验
1、肺炎双球菌
S型菌[来源:21世纪教育网] R型菌[来源:21世纪教育网
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌体 有多糖类荚膜 无多糖类荚膜
毒性 有毒性，使小鼠患败血症死亡 无毒
2、格里菲思转化实验（体内转化）
（1）实验过程及结果
①将R型细菌注射入小鼠；小鼠不死亡。
②将S型细菌注射入小鼠；小鼠死亡，小鼠体内有S型活细菌。
③加热杀死的S型细菌注射入小鼠；小鼠不死亡。
④R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合注射小鼠；小鼠死亡，小鼠体内有S型活细菌，经培养得到S型活细菌。
（2）结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。
3、艾弗里转化实验（体外转化
（1）设计思路：设法把S型细菌的DNA与其他各组成成分分开，单独研究它们各自的功能。
（2）过程及结果：
①取S型细菌，分离出其中的DNA、蛋白质、多糖以及将DNA与DNA酶混合，将以上四组分分别与R型细菌培养基混合培养；
②结果除有DNA一组的培养液中既能分离出R型细菌又能分离出S型细菌，其余各组均只有R型细菌。
（3）结论：只有DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
二、噬菌体侵染细菌的实验21世纪教育网
1、实验方法：放射性同位素示踪法。
2、T2噬菌体的特点
（1）结构：外壳由蛋白质构成，头部含有DNA。
（2）生活方式：寄生于大肠杆菌内。
（3）增殖特点：在噬菌体DNA的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分，进行增殖。
3、实验过程及结果
（1）标记细菌：将细菌培养在含35S的培养基，培养出含35S的细菌；将细菌培养在含32P的培养基，培养出含32P的细菌。
（2）标记噬菌体：将噬菌体培养在含35S的细菌中，培养出含35S的噬菌体；将噬菌体培养在含32P的细菌中，培养出含32P的噬菌体。
（3）噬菌体侵染细菌：
①将被35S标记的噬菌体培养在细菌中，培养出的子代噬菌体中无35S。
②将被32P标记的噬菌体培养在细菌中，培养出的子代噬菌体中有32P。
（4）结果分析：
①噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质留在外面。
②子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。
（5）结论：DNA是遗传物质。
三、RNA也是遗传物质的实验
1、材料：烟草花叶病毒。
2、过程及结果：
①将烟草花叶病毒的RNA提取出来去感染烟草，烟草被感染；
②将烟草花叶病毒的蛋白质提取出来去感染烟草，烟草未被感染。
3、结论：RNA是遗传物质。
【要点名师精解】
一、肺炎双球菌的转化实验
体内转化实验 体外转化实验[来源:21世纪教育网]
研 究 人 1928·英·格里菲思 1944·美·艾弗里
过程结果 无毒R型活菌→→小鼠→→不死亡有毒S型活菌→→小鼠→→死亡有毒S型活菌→→有毒S型死菌→→小鼠→→不死亡无毒R活菌+加热杀死的S菌→→小鼠→→死亡(从体内分离出S型活细菌) S型活细菌 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA DNA水解物　　　　　　 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓　　　　　　 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 所得活菌：R R R R S+R R
分析 a组结果说明：R型细菌无毒性b组结果说明：S型细菌有毒性c组结果说明：加热杀死的S型细菌已失活d组结果证明：有R型无毒细菌已转化为S型有毒细菌，说明S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质 S型细菌的DNA使R型细菌发生转化S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化
结　　论 d组实验中，已加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”，促使R型细菌转化为S型细菌　(主要通过d组证明) S型细菌体内只有DNA才是"转化因子"，即DNA是遗传物质
【例1】下面是某学生模仿格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验，其中实验步骤错误的是（ ）
A.R型菌注射小鼠→小鼠不死亡 B.加热杀死的S型菌注射小鼠→小鼠不死亡
C.S型菌注射小鼠→小鼠死亡 D.（S型活菌+R型死菌）注射小鼠→小鼠死亡
【解析】 格里菲思所做的第四组实验是加热杀死的S型细菌与R型活菌混合，注入小鼠体内。
【答案】 D
二、噬菌体侵染细菌的实验分析
实验材料 T2噬菌体、大肠杆菌
实验思路 S是蛋白质的特有元素，P几乎都存在于DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质、直接单独的观察它们的作用。
过程、结果 ①标记细菌细菌+含35S的培养基→→含35S的细菌细菌+含32P的培养基→→含32P的细菌②标记噬菌体噬菌体+含35S的细菌→→含35S的噬菌体噬菌体+含32P的细菌→→含32P的噬菌体④噬茵体侵染细菌含35S的噬菌体＋细菌→→宿主细胞内没有35S，35S分布在宿主细胞外含32P的噬菌体+细菌→→宿主细胞外几乎没有32P，32P主要分布在宿主细胞内
实验分析 过程3表明，噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，噬菌体的DNA进入了细菌的内部
实验结论21世纪教育网 DNA是遗传物质
[来源:21世纪教育网]
【例2】有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程，设计实验如图：
一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是
【解析】病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞，由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养，然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P，也有自身核酸（含32P），故子代病毒的核酸多数含31P，少数含32P；病毒合成蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的，故全被35S标记。
【答案】D
【感悟高考真题】
（2010·江苏高考）4．探索遗传物质的过程是漫长的．直到20世纪初期，人们仍普追认为蛋白质是遣传物质。当时人们作出判断的理由不包括
A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B.蛋白质与生物的性状密切相关
C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D.蛋白质中氨基酸的不同排列组台可以贮存大量遗传信息
【解析】本题借助科学发展史考查蛋白质的多样性等特点。蛋白质不具备热稳定性，也不能复制，故选C项。其他选项所述的蛋白质的特点，与遗传物质应具备的特征一致，可作为遗传物质的理由。
【答案】C
（2010·广东高考）4. 下列叙述正确的是
A.DNA 是蛋白质合成的直接模板 B. 每种氨基酸仅有一种密码子编码
C.DNA 复制就是基因表达的过程 D. DNA是主要的遗传物质
【解析】本题考查学生的理解能力。蛋白质合成的直接模板是mRNA；一种氨基酸可有一种或多种密码子编码；基因具有两个基本功能，即复制和表达；基因的复制是以DNA为基本单位进行的；基因的表达分为转录和翻译两个过程；由于绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
【答案】D
（2009·江苏高考）科学家从烟草花叶病毒（TMV）中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验（见下表）中，不可能出现的结果是
实验 实验结果
编号 实验过程 病斑类型 病斑中分离出的病毒类型
① a型TMV斗感染植物 a型 a型
② b型TMV呻感染植物 b型 b型
③ 组合病毒（a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA）感染植物 b型 a型
④ 组合病毒（b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA） 感染植物 a型 a型[来源:21世纪教育网
A．实验① B．实验② C．实验③ D．实验④
【解析】本题考查的是病毒遗传物质的特点。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而蛋白质不是遗传物质，因此在③中，组合病毒的遗传物质是b型的，因此病斑类型是b型，病斑中分离出的病毒类型也应是b型的。
【答案】C
（2010·海南高考）13．某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是
“杂合”噬菌体的组成[来源:21世纪教育网 实验预期结果[来源:21世纪教育网[来源:21世纪教育网
预期结果序号 子代表现型
甲的DNA＋乙的蛋白质 1 与甲种一致
2 与乙种一致
乙的DNA＋甲的蛋白质 3 与甲种一致
4 与乙种一致
A．1、3 B．1、4 C．2、3 D．2、4
【答案】B
（2009·广东高考）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是
A．重组DNA片段，研究其表型效应
B．诱发DNA突变，研究其表型效应
C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
【解析】肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术，两实验都没有突变和重组。
【答案】C
（2009·江苏高考）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
【解析】A豌豆的遗传物质只有DNA ；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸
【答案】B
(2008·江苏高考)某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是
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
【解析】① 中DNA酶能够将DNA水解成脱氧核苷酸，而脱氧核苷酸不是遗传物质，不能够将R型转化为S型细菌，因此小鼠能够存活；②中本来就是有毒的S型，因此小鼠死亡；③由于高温加热，可导致R型菌死亡和DNA酶变性失活，注入小鼠体内的只是S型细菌的DNA，因此小鼠存活；④由于高温加热导致S型菌死亡和DNA酶变性失活，注入小鼠体内的只是R型菌的DNA，因此小鼠存活。
【答案】D
【考点精题精练】
1. 格里菲思（F. Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果（ D ）
A、证明了DNA是遗传物质 B、证明了RNA是遗传物质
C、证明了蛋白质是遗传物质 D、没有具体证明哪一种物质是遗传物质
2. （2010·安徽省巢湖市高三一模）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是 C
A．诱发DNA突变，研究其表型效应
B．重组DNA片段，研究其表型效应
C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
3. 用下列哪种情况的肺炎双球菌感染健康小鼠会使之生病和死亡？（C ）
　A．加热杀死的
　B．活的，但缺乏多糖荚膜
C．加热杀死的肺炎球菌和缺乏细胞荚膜的肺炎球菌的混合物
D．既缺乏多糖又加热杀死的
4. （2010·上海市卢湾区高三二模）手足口病是由肠道病毒引起的传染病。以下关于肠道病毒的叙述正确的是： C
A．肠道病毒的遗传物质由5种碱基和8种核苷酸组成
B．肠道病毒具有细胞结构，内含线粒体
C．肠道病毒的衣壳是利用宿主的氨基酸合成的
D．可用含碳源、氮源、生长因子、水、无机盐的培养基直接培养肠道病毒
5. 真核生物遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果，控制细胞核和细胞质遗传的物质是（ A ）
A、DNA B、RNA C、DNA和RNA D、DNA或RNA
6. 下列有关科学研究的叙述中，错误的是 B
7. 科学家艾弗里从S型活细菌中提取出DNA．蛋白质、多糖、脂质等物质，分别加入培养R型细菌的培养基中，实验结果证明了细菌的转化因子是DNA，为使实验结论更加严密，他设计了一个对照实验：在S型细菌提取出的DNA中加入某种酶处理后，再加入培养R型细菌的培养基中，加入的酶和实验结果分别是 ( D )
A．DNA限制性内切酶 转化 B．DNA连接酶 转化C．转录酶 不转化 D．DNA酶 不转化
8. 在肺炎双球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有 ( B )
①少无毒R型 ②多无毒R型 ③少有毒S型 ④多有毒S型
A．①④ B．②③ C．③ D．①③
9. 噬菌体侵染细菌的实验，不仅证明了ＤＮＡ是遗传物质，同时还能证明（　B　　）
Ａ. 蛋白质也是遗传物质　　　　　Ｂ. ＤＮＡ能够指导蛋白质的合成
Ｃ. ＲＮＡ也是遗传物质　　　　　Ｄ. ＤＮＡ能引起可遗传的变异
10. 噬菌体在繁殖过程中利用的原料是 ( C )
A．噬菌体的核苷酸和氨基酸 B．噬菌体的核苷酸和细菌的氨基酸
C．细菌的核苷酸和氨基酸 D．噬菌体的氨基酸和细菌的核苷酸
11. 如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为（ A ）
A、可在DNA中找到15N和32P B、可在外壳中找到15N和35S
C、可在DNA中找到15N和32P、35S D、可在外壳中找到15N
12. 将TMV型病毒的RNA与HRV型病毒的蛋白质结合在一起，组成一个新品系，用这个病毒去感染烟草，则在烟草体内分离出来的病毒具有（C ）
　　A．TMV型蛋白质和HRV型的RNA　　B．TMV型的RNA和HRV型蛋白质
　C．TMV型蛋白质和TMV型的RNA　　D．HRV型蛋白质和HRV型的RNA
13. 用32P标记的噬菌体浸染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是 A
A.噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
B.搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C.离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
14. 如右图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是
答案：D
15. （2010·江苏省盐城市高三二模）用32P标记S型肺炎双球菌的DNA，35S标记其蛋白质，将其加热杀死后与未标记的R型活细菌混合并注入小鼠体内。一段时间后，从死亡的小鼠体内提取得到活的S型和R型细菌。下列有关元素分布的分析，最可能的情况是 A
A．部分S型细菌含有32P，不含有35S B．部分R型细菌含有32P和 35S
C．所有S型细菌都含有32P，不含有35S D．所有R型细菌都含有35S，不含有32P
16. 某科研小组对禽流感病毒遗传物质进行如下实验：
实验原理：（略）
实验目的：探究禽流感病毒遗传物质是DNA还是RNA。
材料用具：显微注射器，禽流感病毒核酸提取物，活鸡胚，DAN酶，RNA酶，蛋白酶。
实验步骤：
第一步：取等量活鸡胚两组，用显微注射技术分别向两组活鸡胚细胞中注射有关物质。
第二步：在适宜条件下培养。
第三步：分别从培养后的鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。
实验相关内容如下表：
（1）完成表格中有关内容的填空。
（2）该科学探究过程所依据的生物学理论基础是a._______ ___；b. _____ ________。
(3)若禽流感病毒的遗物物质为RNA，水解后生成的最终产物是_____________________，禽流感病毒的遗传信息储存在________上。
答案：(1)DNA酶 RNA酶
(2)酶具有专一性 核酸控制生物的性状（或核酸控制病毒的繁殖和类型）
(3)核糖、碱基、磷酸 RNA
17. 做噬菌体侵染细菌实验时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关物质如下表。产生的100个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。试回答：
（1）子代噬菌体中，只含有32P的有 个，只含有31P的有 个，同时含有32P 和31P的有 个。
（2）子代噬菌体的蛋白质分子中，都没有 元素，由此说明 ；子代噬菌体的蛋白质分子都含元素，这是因为 ；子代噬菌体的蛋白质合成的场所是
（3）该实验能够说明：（ ）
A．噬菌体比细菌高等 B．DNA是主要的遗传物质
C．细菌的遗传物质是DNA D．DNA能控制蛋白质的合成
（4）实验中用放射性同位素标记噬菌体时，为何选取35S和32P，这两种同位素分别标记蛋白质和DNA？可否用14C和18O标记？说明理由：
。
答案：（1）0；98；2（2）34S；噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入；35S；子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用35S标记的氨基酸为原料合成的（3）D（4）因为S仅存在于蛋白质外壳中，而P则存在于DNA中，不能用14C和18O标记，因为噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素，侵染细菌后无法确认放射性物质的来源
分别与R型活菌混合培养
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