第17讲 DNA是主要的遗传物质-【大鹏生物】2025年高考生物一轮复习讲义

第17讲　DNA是主要的遗传物质 一、肺炎双球菌转化实验的分析 知识回顾 1．格里菲思的体内转化实验 2．艾弗里的体外转化实验 (1)体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则： ①ab段R型细菌数量减少的原因是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。 ②bc段R型细菌数量增多的原因是b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后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的 (2)肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？ 易错判断 (1)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(　　) (2)从格里菲思第④组实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R型细菌(　　) (3)S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化(　　) (4)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质(　　) (5)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验是通过观察菌落的形态来判断是否发生转化(　　) (6)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断开，但缓慢冷却时，其结构可恢复(　　) 考向一　肺炎链球菌转化实验的分析 1．某科研人员为了验证格里菲思的肺炎链球菌转化实验，对实验小鼠进行了4次注射实验，如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．活菌甲是有荚膜的R型细菌，而活菌乙是无荚膜的S型细菌 B．由注射②和④的结果可知，活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡 C．在死亡的小鼠2的体内应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来 D．死菌乙未导致小鼠3死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫 2．在肺炎双球菌的体内和体外转化实验中，R型菌和S型菌的数量变化曲线依次为（   ）。 A. ①② B. ③② C. ①④ D. ③④ 考向二　肺炎双球菌转化过程及机理的拓展分析 3．肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内，并整合到R型细菌的DNA分子上，使这种R型细菌转化为能合成有荚膜多糖的S型细菌。下列叙述中正确的是(　　) A．R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变 B．整合到R型细菌内的DNA分子片段，表达产物都是荚膜多糖 C．进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点 D．S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链 4．格里菲思在进行肺炎双球菌转化实验时，只有在小鼠体内才能转化成功，他用灭活的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中体外培养时，总是无法得到转化现象，而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型菌株的抗体就在体外成功重复了转化现象。关于以上现象最可能的原因是(　　) A．小鼠体内的某种物质控制着肺炎双球菌荚膜的生成，该物质是“转化因子” B．抗R型菌株的抗体控制着肺炎双球菌荚膜的生成，该抗体是“转化因子” C．S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势 D．未加抗R型菌株的抗体的混合物培养基中，S型细菌的DNA不会进入R型细菌，无法发生转化 二、噬菌体侵染细菌实验的分析 知识回顾 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 增殖需要的条件 内容 模板 噬菌体的DNA 合成T2噬菌体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 2.实验方法 同位素标记法，用35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，再用标记的噬菌体侵染大肠杆菌。 3．实验过程 (1)标记噬菌体 (2)侵染大肠杆菌 4．实验结果分析 分组 结果 结果分析 对比 实验 (相互 对照) 被32P标记的噬菌体＋大肠杆菌 上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内 32P—DNA进入了宿主细胞内 被35S标记的噬菌体＋大肠杆菌 宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中 35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面 5.结论：DNA才是真正的遗传物质。 注意事项 (1)搅拌、离心的目的在于把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性。 (2)某科研小组搅拌、离心后的实验数据如图所示，则： ①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解。 ②细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。 ③上清液中的35S先增大后保持在80%左右，原因是大约有20%的噬菌体没有与细菌分离。 重点归纳 1．噬菌体侵染细菌实验中“保温”与“搅拌”对放射性检测结果的影响 (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．比较艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 项目 艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计思路 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能 处理方法 直接分离：分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA 检测 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置 结论 证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质 【易错判断】 (1)为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，用32P和35S分别标记一组噬菌体的DNA和蛋白质外壳(　　) (2)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体(　　) (3)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①② (　　) (4)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S(　　) (5)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成(　　) 考向一　分析噬菌体侵染大肠杆菌实验的标记问题 5．用放射性32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质并分别侵染大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后检测离心管中物质的放射性，甲管的上清液(a1)放射性远高于沉淀物(b1)；乙管中上清液(a2)放射性远低于沉淀物(b2)。下列分析错误的是(　　) A．甲管中a1的放射性来自32P，乙管中b2的放射性来自35S B．根据甲、乙两管的实验结果可推测DNA是遗传物质 C．若搅拌不充分，甲管的b1中可能出现较强的放射性 D．若保温时间过长，乙管的a2中可能出现较强的放射性 6．用DNA双链均被32P标记的一个T2噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌，一段时间后释放出了M个子代T2噬菌体。下列有关叙述正确的是(　　) A．用32P标记T2噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法相同 B．这M个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为1/M C．若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代 D．经过培养，得到的M个子代T2噬菌体中3/4有含有35S 考向二　肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 7．在遗传物质的研究过程中，最具有代表性的有格里菲思、艾弗里、蔡斯和赫尔希等人所做的经典实验，下列相关叙述不正确的是(　　) A．格里菲思的实验结论是S型细菌体内有“转化因子”，理由是DNA是亲子代之间保持连续的物质 B．艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，理由是只有DNA才能使R型细菌转化为S型细菌 C．蔡斯和赫尔希实验结论是DNA是遗传物质，理由是DNA是亲子代之间保持连续的物质，并且还指导了蛋白质的合成 D．科学研究表明，DNA是主要的遗传物质，理由是绝大多数生物的遗传物质是DNA 8．下列关于格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌的转化实验以及噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是(　　) A．三个实验的设计思路是一致的 B．三个实验都用到了同位素标记法 C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论 D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA 三、烟草花叶病毒感染实验及遗传物质 知识回顾 1．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 (1)实验过程及现象 (2)实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。 2．探索结论 细胞生物（原核、真核） 非细胞生物（病毒） 核酸 DNA和RNA 仅有DNA 仅有RNA 遗传物质 DNA DNA RNA 举例 动物、植物、真菌、细菌、蓝藻、放线菌等 T2噬菌体 HIV、SARS、 2019-nCoV、 烟草花叶病毒 （1）绝大多数生物的遗传物质都是DNA，DNA是主要的遗传物质。 （2）对于某种具体的生物而言，遗传物质只有一种（DNA或RNA），不能说该生物的遗传物质主要是DNA。 【易错判断】 (1)烟草花叶病毒感染烟草后可发生图中的④①②③过程(　　) (2)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质(　　) (3)细胞生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸(　　) (4)所有生物的遗传物质都是DNA(　　) (5)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA(　　) (6)细菌的遗传物质主要是DNA(　　) 考向　探究遗传物质的思路和方法 9．将甲细菌提取物(含A、B、C、D四种有机物的混合物)和活的乙细菌混合培养一段时间后，从培养基中分离出了活的甲细菌。在无法对上述四种物质进行分离和提纯的前提下，为确定A～D中是哪种物质能使乙细菌转化为甲细菌，请根据题意设计相关实验。要求写出实验设计思路、预期结果及结论。 (1)设计思路： 取适量的甲细菌的细胞提取物分成4等份，分别放入4支试管并编号，再分别加入可分解A、B、C、D的酶，一段时间后，分别和有乙细菌的培养基混合培养并观察结果 (2)预期结果：_________________________________________________。 (3)实验结论：___________________________________________________________________。 10．根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组) (1)实验思路； (1) 预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组) 【重温真题】 1．(江苏，20)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是(　　) A．卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径 B．赫尔希(A.D.Hershey)等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质 C．梅塞尔森(M.Meselson)等证明DNA进行半保留复制 D．温特(F.W.Went)证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质 2．(海南，21)下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是(　　) A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1 B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲 C．加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌 D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性 3．(浙江7月选考)下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙述，正确的是(　　) A．活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传 B．活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌 C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传 D．离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌 4．(江苏，3)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是(　　) A．实验中可用15N代替32P标记DNA B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的 C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌 D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA 5．(全国Ⅱ，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 6．(全国乙卷，5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（ ）。 A. 与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关 B. S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成 C. 加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响 D. 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 课堂演练 一、选择题 1．S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体，而R型菌株却无毒性。下列有关叙述正确的是(　　) A．加热杀死的S型细菌与R型细菌混合使R型细菌转化成S型细菌属于基因突变 B．S型细菌与R型细菌在结构上最大的不同是S型细菌的菌体有多糖类的荚膜 C．肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质 D．高温处理过的S型细菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应 2．下图是用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，A代表噬菌体侵染细菌、B代表噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。下列有关叙述正确的是(　　) A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，培养液中需含有32P标记的无机盐 B．若要证明DNA是遗传物质，还需设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照 C．保温时间延长会提高噬菌体侵染细菌的成功率，使上清液中放射性的比例下降 D．噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了所有条件 3．某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，过程如下图所示，下列有关分析正确的是(　　) A．理论上，沉淀物b和上清液c中不应具有放射性 B．实验中沉淀物b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关 C．实验中上清液c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关 D．实验结果，上清液a和沉淀物d中有少量的放射性，沉淀物b和上清液c中有大量的放射性 4．(江苏高三二模)噬菌体侵染细菌的实验中，若甲组用3H标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，乙组用14C标记的噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌，下列有关叙述正确的是(　　) A．甲组的大肠杆菌由含35S的培养基直接培养获得 B．甲组子代噬菌体的蛋白质外壳均含3H、35S C．乙组子代噬菌体的DNA均含14C、32P D．由甲、乙两组实验可说明DNA是噬菌体的遗传物质 学科网（北京）股份有限公司 $$