第3章 第1节 DNA是主要的遗传物质-【金版新学案】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

本讲义聚焦“DNA是主要的遗传物质”核心知识点，系统梳理肺炎链球菌转化实验（格里菲思体内转化、艾弗里体外转化）、噬菌体侵染细菌实验及烟草花叶病毒实验，构建从早期推测到实验验证再到结论归纳的完整知识链。 该资料以科学思维为核心，通过“加法原理”“减法原理”解析实验设计，结合曲线分析、误差讨论等活动培养探究实践能力。自我诊断与针对练习助力查漏补缺，思维导图和要语必背强化知识梳理，课中辅助教师引导学生深度思考，课后帮助学生巩固核心概念。

第1节　DNA是主要的遗传物质 [学习目标]　1.阐述格里菲思、艾弗里的肺炎链球菌转化实验的过程，理解他们的设计理念。　2.阐述噬菌体侵染细菌实验的方法和过程，解释实验误差。　3.能举例阐明DNA是主要的遗传物质。 任务一　肺炎链球菌的转化实验 1．对遗传物质的早期推测 2．肺炎链球菌转化实验 (1)肺炎链球菌类型 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 表面光滑 表面粗糙 菌体 有无致病性 有 无 荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。有荚膜的S型活细菌有毒性的原因是有荚膜的细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。　　 (2)格里菲思的体内转化实验 ①过程与现象 ②实验推论：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。 (3)艾弗里的肺炎链球菌转化实验 ①过程与现象 ②结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 “加法原理”和“减法原理” (1)与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。 (2)与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。　　 【自我诊断】 1．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验直接证明了DNA是“转化因子”。(×) 2．加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从死去的小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型活细菌。(×) 3．艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡。(×) 4．格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(×) [活动1]　肺炎链球菌转化实验的相关曲线分析 材料：将加热致死的S型肺炎链球菌与R型肺炎链球菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内的两种细菌含量变化如图所示。 (1)S型细菌是怎样产生的？ 提示：加热致死的S型细菌的DNA将R型活细菌转化为S型活细菌。 (2)有人说“加热杀死S型细菌后冷却的处理把DNA和蛋白质分开了”，如何理解这句话？(考查科学思维) 提示：加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的；加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低后，DNA的结构会恢复，进而恢复DNA活性。因此，处理后只有DNA还具有活性。 (3)后期出现的大量S型活细菌是怎样产生的？ 提示：由R型活细菌转化成的S型活细菌繁殖而来的。 (4)R型细菌侵入机体后会被免疫系统大量杀死，这是AB段下降的主要原因，而S型细菌是有致病性的，据此推测曲线BC段上升的原因是什么？(考查科学思维) 提示：有致病性的S型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降低，R型细菌得以大量繁殖，数量增加。 【归纳总结】 1．肺炎链球菌转化的实质：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，从而使R型活细菌转化为S型活细菌。 2．一般情况下，转化率很低，只有极少数R型活细菌被S型活细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型活细菌大多是由转化后的S型活细菌繁殖而来的。 针对练1.(2025·广东东莞检测)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无致病性的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致病性的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型细菌相比，S型细菌的致病性可能与多糖类荚膜有关 B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞 C．加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响 D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌 答案：D 解析：与R型细菌相比，S型细菌有致病性且菌体有多糖类荚膜，推测S型细菌的致病性可能与多糖类荚膜有关，A正确；由于蛋白质功能丧失而DNA结构和功能仍能保持，因此推测S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞，B正确；加热杀死的S型细菌的转化因子进入R型细菌中，并将部分R型活细菌转化成了S型活细菌，因为加热后蛋白质会变性而DNA热稳定性高，所以加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响，C正确；DNA酶可以把S型细菌的DNA水解，因此S型细菌的DNA经DNA酶处理后的产物不能将R型活细菌转化成S型活细菌，D错误。 针对练2.(2025·河北石家庄调研)将含有R型细菌的培养液放入试管甲，将加热致死的S型细菌破碎后得到的细胞提取物放入试管乙，并在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合后放入试管丙。下列关于该实验的分析，正确的是(　　) A．试管丙中全部为S型细菌 B．如果将酶换成蛋白酶，则实验结果不同 C．如果将酶换为DNA酶，与之前的实验对照可说明肺炎链球菌的遗传物质就是DNA D．该实验利用了“加法原理”，因变量是有无S型细菌产生 答案：C 解析：RNA酶可水解RNA，故试管乙中S型细菌的DNA仍然存在，但由于转化效率不是100%，所以在试管丙中既有R型细菌也有S型细菌，A错误；如果将酶换成蛋白酶，蛋白酶只能水解蛋白质，故试管乙中S型细菌的DNA还存在，所以实验结果相同，B错误；如果将酶换为DNA酶，则不能发生转化，与之前的实验对照可说明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，C正确；该实验利用了“减法原理”，D错误。 任务二　噬菌体侵染细菌的实验 1．实验者：赫尔希和蔡斯。 2．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。 (1)T2噬菌体的模式图 (2)生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内。 (3)增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。 3．实验方法：放射性同位素标记技术。 4．实验过程和现象 1．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。 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。　　 5．实验结论：放射性同位素在试管中的分布情况表明：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。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的，DNA是噬菌体的遗传物质。 【自我诊断】 1．1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体，证明T2噬菌体的遗传物质是DNA。(√) 2．用含35S的噬菌体侵染细菌，离心后，可在沉淀物中发现大量的放射性物质。(×) 3．T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(×) 4．细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的特点。(√) [活动2]　深入分析噬菌体侵染细菌的实验 情境：如图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，根据图示并结合教材内容，回答下列问题。 (1)为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？(考查生命观念) 提示：因为T2 噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也较高，可能是什么原因造成的？(考查科学探究) 提示：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。 (3)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？(考查科学探究) 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。 (4)能否选择用3H标记的噬菌体去侵染细菌进行该实验，为什么？(考查科学思维) 提示：不能。用3H标记噬菌体时，蛋白质外壳和DNA会被同时标记，无法区分它们的单独作用。 【归纳总结】 　噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 针对练3.(2025·河北张家口期末)赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　) A．该实验中用35S标记的T2噬菌体侵染细菌的组别是对照组 B．离心不充分会导致吸附在细菌上的部分噬菌体不能与细菌分离 C．实验结果表明，DNA是使噬菌体发生稳定遗传的物质 D．32P标记的T2噬菌体侵染细菌后，子代噬菌体多数有放射性 答案：C 解析：在T2噬菌体侵染细菌的实验中，分别用35S或32P标记噬菌体进行相互对照，两组都是实验组，A错误；搅拌不充分会导致吸附在细菌上的部分噬菌体不能与细菌分离，B错误；T2噬菌体侵染大肠杆菌后，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖，而大肠杆菌未被标记，32P标记的T2噬菌体侵染细菌后，子代噬菌体只有少数有放射性，D错误。 针对练4.(2024·辽宁师大附中月考)如表为T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计方案，下列叙述正确的是(　　) 组别 大肠杆菌材料 T2噬菌体材料 结果检测 甲 35S标记的大肠杆菌 未被标记的T2噬菌体 培养一段时间后，搅拌、离心，检测子代T2噬菌体的放射性 乙 未被标记的大肠杆菌 32P标记的T2噬菌体 A.甲组的子代T2噬菌体部分含放射性 B．乙组的子代T2噬菌体全部含放射性 C．该实验能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质 D．乙组含放射性的子代T2噬菌体个数与培养时间无关 答案：D 解析：甲组中子代噬菌体是以细菌的物质为原料合成的，而大肠杆菌是用35S标记的，所以甲组的子代T2噬菌体都含有放射性，A错误；乙组中32P标记的是亲代T2噬菌体的DNA分子，由于噬菌体是在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身组成成分进行增殖的，而大肠杆菌未被标记，所以乙组中的子代T2噬菌体只有部分含有放射性，B错误；本实验无法证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质，应用35S和32P分别标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌才能证明，C错误；乙组子代有放射性的T2噬菌体数目是恒定的，与培养时间无关，D正确。 “二看法”判断子代噬菌体标记情况 　　 任务三　DNA是主要的遗传物质 1．RNA是遗传物质的证据 (1)实验材料：烟草花叶病毒(由RNA和蛋白质组成)和烟草。 (2)实验过程及结果 (3)实验结果分析与结论：烟草花叶病毒的RNA控制其遗传性状，RNA是它的遗传物质。 2．DNA是主要的遗传物质 (1)生物类型与遗传物质的种类(连线) (2)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 烟草花叶病毒的核酸彻底水解可以得到几种小分子物质？分别是什么？ 提示：6种。分别是碱基A、G、C、U，核糖，磷酸。　　 【自我诊断】 1．真核生物的遗传物质是DNA，原核生物的遗传物质是RNA。(×) 2．细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。(×) 3．DNA是酵母菌的主要遗传物质。(×) 4．枯草杆菌的遗传物质主要分布在染色体上。(×) [活动3]　结合病毒的重建实验理解遗传物质探究实验的设计理念 情境：烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者引起的病斑不同，如图甲。将TMV的遗传物质和蛋白质分离，并分别单独感染健康烟叶，结果如图乙。科学家将不同病毒的遗传物质与蛋白质重新组合形成“杂种病毒”，然后感染健康烟叶，如图丙。回答下列相关问题： (1)图甲__________(填“能”或“不能”)说明病毒的遗传物质是RNA？理由是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(考查科学探究) 提示：不能　因为是用完整的病毒感染烟叶，蛋白质和RNA并没有分离 (2)图乙实验结果说明了_____________________________________________ ________________________________________________________________________。(考查科学探究) 提示：TMV的蛋白质外壳不能感染烟叶，而RNA能感染烟叶 (3)推测图丙实验结果是什么？从烟叶中分离出来的子代病毒是哪种类型？(考查科学思维) 提示：图丙表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的遗传物质组合成的“杂种病毒”感染烟叶，结果是烟叶被感染，出现b病斑。杂种病毒中含有HRV的遗传物质，故其产生的子代为HRV，从烟叶中分离出来的子代病毒为车前草病毒。 针对练5.(2025·安徽合肥期末)下图为烟草花叶病毒(TMV)对叶片细胞的感染和病毒重建实验示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A．该实验分别标记了TMV的RNA和蛋白质探究其遗传物质 B．图中“B型后代”是由RNA B和蛋白A组成 C．该实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质主要是RNA D．该实验观察指标是烟草叶片症状和子代病毒类型 答案：D 解析：该实验没有标记TMV的蛋白质和RNA，而是将两种病毒的蛋白质和RNA分别分离，并进行重组形成新的病毒，感染烟草叶片，A错误；图中B型后代的组成是RNA B和蛋白B，B错误；该实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，C错误；该实验用不同的烟草花叶病毒进行重组、感染烟草叶片，观察指标是烟草叶片症状和子代病毒类型，D正确。 针对练6.下列关于生物遗传物质的说法，正确的是(　　) A．同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA B．DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA C．真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA D．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质 答案：A 解析：同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA，A正确；DNA是主要的遗传物质是指绝大多数生物的遗传物质是DNA，B错误；真核生物的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，而DNA病毒的遗传物质是DNA，C错误；肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，D错误。 思维导图 要语必背 1.S型肺炎链球菌有荚膜，有致病性；R型肺炎链球菌无荚膜，无致病性。 2.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时：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。 3.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时：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。 4.因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 1．(2025·广东珠海模拟)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行培养实验，结果如表。下列叙述正确的是(　　) 实验组号 接种菌型 对要加入的S型细菌的细胞提取物所进行的处理 培养基长菌情况 一 R型 — R型、S型 二 R型 蛋白酶 R型、S型 三 R型 RNA酶 R型、S型 四 R型 酯酶 R型、S型 五 R型 DNA酶 R型 ①实验采用了自变量控制中的“加法原理”　②第一、第二组说明S型细菌的蛋白质不是转化因子　③加入DNA酶后细胞提取物失去转化活性　④该实验说明DNA是生物主要的遗传物质 A．①② B．③④　 C．①④ D．②③ 答案：D 解析：实验的不同组中加入不同的酶是为了特异性地去除某种物质，采用的是自变量控制中的“减法原理”，①错误；第二组中加入蛋白酶后，培养基中仍出现S型细菌，与第一组对照，能说明S型细菌的蛋白质不是转化因子，②正确；第五组加入DNA酶后，R型细菌不能转化为S型细菌，即细胞提取物失去转化活性，③正确；该实验不能说明DNA是生物主要的遗传物质，只能说明DNA是遗传物质，④错误。 2．(2025·山东日照期中)某人在培养基上利用肺炎链球菌做了系列实验，实验结果如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该实验能够证明加热致死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性 B．该实验证明了S型细菌体内的DNA是遗传物质 C．此实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则 D．第1、3、4组进行对照可说明S型细菌体内有某种物质能使R型活细菌转化成S型活细菌 答案：B 解析：该实验证明加热致死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性，能将R型活细菌转化为S型活细菌，但没有证明S型细菌体内的这种物质是DNA，A正确，B错误。 3．(2024·广东河源期末)赫尔希和蔡斯精妙的实验设计使得T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验更具有说服力。下列相关叙述正确的是(　　) A．该实验和艾弗里的细菌转化实验的设计思路不同 B．因为DNA和蛋白质都含有O元素，所以也可以用18O替代35S或32P C．若保温时间太久，则用35S标记的一组实验沉淀物中的放射性更强 D．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 答案：D 解析：两个实验的思路都是设法将蛋白质和DNA分开，单独观察它们的作用，A错误；如果用18O替代35S或32P标记噬菌体，则无法单独研究蛋白质和DNA的作用，B错误；35S标记的是蛋白质，保温时间太久，沉淀物中的放射性也不会增强，C错误；离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，使噬菌体的蛋白质外壳分布在上清液中，D正确。 4．(2025·山东潍坊期中)在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对35S标记噬菌体的一组(甲组)不进行搅拌、32P标记噬菌体的一组(乙组)保温时间过长，其结果是(　　) A．甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性 B．甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性 C．甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性 D．甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性 答案：A 解析：35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，用35S标记的噬菌体侵染细菌，外壳吸附在大肠杆菌表面，如果不进行搅拌，外壳很难与大肠杆菌分离，导致甲组的沉淀物中出现较强的放射性；32P标记的是噬菌体的DNA，用32P标记的噬菌体侵染细菌，若保温时间过长，细菌裂解，释放出子代噬菌体，所以乙组的上清液中出现较强的放射性。 5．如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断(　　) A．水和苯酚的作用是水解病毒的蛋白质和RNA B．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中 C．接种RNA后，烟草感染的病毒与TMV相同 D．RNA是TMV的主要遗传物质 答案：C 解析：水和苯酚的作用是将TMV中的RNA与蛋白质分离开，A错误；该实验能证明RNA能进入烟草细胞，无法确定蛋白质能否进入烟草细胞中，B错误；TMV的遗传物质就是RNA，因此接种RNA后，烟草感染的病毒与TMV相同，C正确；本实验表明RNA是TMV的遗传物质，而不是表明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $