2027届高三生物一轮复习讲义第22讲　DNA是主要的遗传物质

第22讲　DNA是主要的遗传物质 考点一　肺炎链球菌转化实验 知|识|巩|固 1．肺炎链球菌类型的比较 　　　特点 类型　　　　 菌落 荚膜 致病性 S型 光滑 有 有 R型 粗糙 无 无 2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 (1)实验①、②对比说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。 (2)实验②、③对比说明被加热致死的S型细菌无致病性。 (3)实验②、③、④对比说明R型细菌转化成了S型细菌。 (4)结论：已经加热致死的S型细菌中，含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。 3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 (1)实验过程 (2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)S型细菌与R型细菌存在致病性差异的根本原因是发生了细胞分化。(　　) (2)将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射给小鼠，从死亡小鼠体内只能分离出S型细菌。(　　) (3)由格里菲思实验可以推断，加热致死的S型细菌的DNA促使R型活细菌转化为S型活细菌。(　　) (4)肺炎链球菌体内转化实验中，R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传。(　　) (5)在艾弗里的实验中，实验组分别加入了相应的水解酶，这是利用了自变量控制中的加法原理。(　　) (6)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 延|伸|探|究 1．格里菲思的体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？请说明理由。 提示：加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。 2．艾弗里的体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？ 提示：实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌，转化实质为基因重组。 3．艾弗里的体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？ 提示：起对照作用，用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，不能使R型细菌转化，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌转化，DNA才是使R型细菌转化的物质。 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 归纳概括肺炎链球菌转化的实质 (1)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，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。 精|准|命|题 考向　考查肺炎链球菌转化实验 》例　(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，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型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关 B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成 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：在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，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，S型细菌与R型细菌最主要的区别是前者具有多糖类的荚膜，后者不具有多糖类的荚膜，故S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A合理；加热杀死的S型细菌其蛋白质已经被破坏，而分离出的S型细菌有毒性，即具备活性蛋白，可推出S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞中指导蛋白质的合成，B合理；加热可使蛋白质变性，由实验结果R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌可知，S型细菌的遗传物质未受影响，即加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而其DNA功能可能不受影响，C合理；S型细菌的DNA经DNA酶处理后，无法完成DNA的复制、转录及翻译等过程，故与R型细菌混合后，无法得到S型细菌，D不合理。 〔变式训练〕　(2024·河南安阳一中高三模拟)为研究使R型肺炎链球菌转化为S型的转化因子是DNA还是蛋白质，进行了如下图所示的转化实验。下列对本实验作出的分析，错误的是(　　) A．本实验通过酶解法去除单一成分进行研究 B．甲、乙组培养基中只有S型菌落出现 C．蛋白酶处理结果显示提取物仍有转化活性 D．本实验结果表明DNA使R型菌发生转化 答案：B 解析：本实验通过加蛋白酶和DNA酶去除相应的物质，将DNA、蛋白质分开，用单一成分进行研究，A正确；甲组是混合培养，乙组是去除蛋白质后再混合培养，均能发生转化，但转化率低，故甲、乙组培养基中既有S型菌落出现，也有未转化的R型菌落出现，B错误；乙组实验中加蛋白酶处理后，培养基中有S型菌落，则说明提取物仍有转化活性，C正确；丙组实验中加入的是DNA酶，即DNA的结构被破坏了，没有S型菌落，则说明DNA使R型菌发生转化，D正确。 考点二　噬菌体侵染细菌的实验 必备知识·夯实基础 知|识|巩|固 1．T2噬菌体结构 2．实验过程及结果 3．实验结论：DNA是遗传物质。 4．实验结果分析 组别 现象 分析原因 35S标记 T2噬菌体 →细菌 上清液放射性很高 蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中 沉淀物放射性很低 搅拌不充分，有少量含35S的T2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 32P标记 T2噬菌体 →细菌 沉淀物放射性很高 DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中 上清液放射性很低 (1)保温时间过短，有一部分T2噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内；(2)保温时间过长，T2噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代T2噬菌体 5．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。 6．生物体内核酸种类、遗传物质类型及实例 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 有细胞结 构的生物 原核生物 DNA和RNA DNA 酵母菌、小麦、人 真核生物 乳酸菌、蓝细菌 无细胞结 构的生物 DNA病毒 DNA DNA T2噬菌体 RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒 教材隐含知识 (必修2 P47练习与应用)肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验表明，作为遗传物质至少要具备哪几个条件？能够准确地自我复制；能够指导蛋白质合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定等。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。(　　) (2)在噬菌体侵染细菌的实验过程中，通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。(　　) (3)用35S和32P同时标记噬菌体，可使实验更具说服力。(　　) (4)在用35S标记的噬菌体侵染细菌实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(　　) (5)用1个含32P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32P。(　　) (6)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 延|伸|探|究 1．噬菌体侵染细菌实验中，以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料的优点是什么？ 提示：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。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。②繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内便可大量繁殖。 2．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？ 提示：可能由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。 3．在证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA的实验中，能否利用噬菌体侵染细菌的实验操作过程？请说明理由。 提示：不能。因为烟草花叶病毒侵染烟草细胞时，RNA和蛋白质没有分开，是完整的病毒侵入宿主细胞。因此，本实验只能通过人工分离提纯技术分离RNA和蛋白质，然后再单独导入宿主细胞，单独观察它们的作用。 剖析难点·考点突破 重|难|精|讲 1．归纳概括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)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 2．对比分析体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 实验 体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 处理 方法 酶解法：将某种物质用酶解法去除，直接地、单独地观察该物质在实验中所起的作用 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA 结论 ①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 ②说明了遗传物质能发生可遗传的变异 ①证明DNA是遗传物质，但不能直接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 精|准|命|题 考向一　结合噬菌体侵染细菌实验，考查实验探究能力 》例1　(2022·浙江卷)下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　　) A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来 C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA 答案：C 解析：实验过程中需分组单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质，A错误；实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，B错误；大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C正确；该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。 “两看法”判断子代噬菌体标记情况 〔变式训练1〕　(2025·北京海淀区高三检测)下图表示T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中保温时间与物质放射性强度的变化，下列叙述正确的是(　　) A．甲表示在32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，沉淀物放射性含量的变化 B．甲表示在35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，沉淀物放射性含量的变化 C．乙表示在32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，上清液放射性含量的变化 D．乙表示在35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，上清液放射性含量的变化 答案：D 解析：在32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，沉淀物放射性含量随保温时间的变化应该是先升高再降低，不能用甲表示，A错误；在35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，沉淀物放射性与保温时间没有关系，不能用甲表示，B错误；在32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，上清液放射性含量的变化应该用甲表示，C错误；在35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，上清液放射性含量较高，且与保温时间没有关系，可用乙表示，D正确。 考向二　结合探索遗传物质的实验思路和方法，考查科学思维能力 》例2　(2024·武汉联考)烟草花叶病毒(TMV)是一种单链RNA病毒，具有S和HR等多种株系。科学家分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质，进行了以下重组实验： 重组实验过程 子代病毒的类型 第一组：S－RNA＋HR－蛋白质→感染烟草 S株系 第二组：HR－RNA＋S－蛋白质→感染烟草 HR株系 下列相关叙述中，合理的是(　　) A．可以通过培养基上菌落特征的不同鉴别TMV的不同株系 B．将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色 C．根据实验结果可推测，TMV的RNA控制其蛋白质的合成 D．在该实验中，第一组实验是对照组，第二组实验是实验组 答案：C 解析：病毒必须寄生在活细胞中，不能用培养基培养，A不合理；DNA与二苯胺沸水浴，溶液才会变成蓝色，而TMV的遗传物质是RNA，B不合理；根据实验结果可推测，TMV的遗传物质是RNA，能控制其蛋白质的合成，C合理；该实验为相互对照实验，第一组和第二组互为对照组与实验组，D不合理。 “遗传物质”探索的4种方法 〔变式训练2〕　慢性乙型肝炎病毒(HBV)是嗜肝病毒的一种，在全球占比较大，严重威胁人类健康。研究者利用放射性同位素标记技术，以体外培养的肝脏细胞等为材料，设计可相互印证的甲、乙两组实验，以确定该病毒的核酸类型。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验设置了空白对照组 B．HBV病毒复制所需的原料、模板和酶都来自肝脏细胞 C．本实验应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸 D．本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含放射性同位素标记的尿嘧啶、胸腺嘧啶的培养基中，再培养HBV病毒 答案：D 解析：本实验设计的是对比实验，甲、乙均为实验组，没有设置空白对照组，A错误；该病毒复制所需的原料、场所、能量、酶都来自肝脏细胞，模板来自其自身，B错误；DNA和RNA的化学组成存在差异，如DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U来获得肝脏细胞，然后用未标记的HBV病毒去侵染，最后通过检测子代病毒的放射性来确定其遗传物质的种类，C错误；由于病毒无细胞结构，必须寄生于活细胞中才能生存，故本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含同位素标记的尿嘧啶、胸腺嘧啶的培养基中，然后用该病毒去侵染肝脏细胞，D正确。 素养提升·强化思维 构|建|网|络 |情境储备　战高考| 【情境储备】　S型细菌的多糖类荚膜是否直接致病？ S型细菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等不同类型，其区别主要是荚膜多糖抗原的不同。S型细菌的多糖类荚膜能够使S型细菌抵抗吞噬细胞的吞噬和体液中杀菌物质的作用，从而在小鼠体内存活并迅速繁殖而导致小鼠患病死亡。R型细菌没有多糖类荚膜，易被吞噬细胞和体液中杀菌物质清除。 【高考预测】　(1)荚膜是某些细菌的__________外面包围的一层胶状物质，可防止细菌变干，吸附阳离子，防止噬菌体的侵袭、__________________等。 　荚膜能够抵抗吞噬细胞吞噬和体液中杀菌物质的作用，使细菌在小鼠体内存活并繁殖。S型细菌的致病性是由于多糖类荚膜的保护作用使S型细菌在宿主体内大量繁殖。 (2)S型细菌的致病性并非直接由多糖类荚膜引起，而是由于_____________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)研究人员用加热杀死的SⅢ型细菌与R型细菌混合后注射到正常小鼠体内，小鼠死亡。小鼠死亡的原因可能是R型细菌突变成S型细菌，也可能是杀死的SⅢ型细菌使R型细菌转化为S型细菌。研究人员通过检测死亡小鼠体内S型细菌的类型，探究小鼠死亡是由上述哪种原因所致，请预期结果和结论：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)细胞壁　吞噬细胞的吞噬和消化 (2)多糖类荚膜的保护作用使S型细菌在体内大量繁殖　(3)若S型细菌只检测到SⅢ型一种，则小鼠死因可能是杀死的SⅢ型细菌使R型细菌转化为S型细菌，也可能是R型细菌突变成S型细菌；若检测到其他类型的S型细菌，则小鼠死因是R型细菌突变为S型细菌 解析：(1)荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质，可防止细菌变干，吸附阳离子，防止噬菌体的侵袭、吞噬细胞的吞噬和消化等。 (2)R型细菌没有多糖类荚膜，易被吞噬细胞和体液中杀菌物质清除；而S型细菌有荚膜，能够抵抗吞噬细胞的吞噬和体液中杀菌物质的作用，从而在小鼠体内存活并迅速繁殖而导致小鼠患病死亡，所以S型细菌的致病性是由于多糖类荚膜的保护作用使S型细菌在体内大量繁殖。 (3)因为基因突变具有不定向性，若S型细菌是R型细菌基因突变产生的，则R型细菌可以转化成多种S型细菌，所以若检测到其他类型的S型细菌，则小鼠死因是R型细菌突变为S型细菌；若只检测到SⅢ型细菌，则小鼠死因可能是杀死的SⅢ型细菌使R型细菌转化为S型细菌，也可能是R型细菌突变成S型细菌。 真|题|再|现 1．(2024·甘肃卷)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型菌株的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，A错误；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，例如“S型菌DNA＋DNA酶”组除去了DNA，B错误；噬菌体为DNA病毒，其DNA进入宿主细胞后，利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制，C错误；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，D正确。故选D。 2．(2022·湖南卷)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生( ) A．新的噬菌体DNA合成 B．新的噬菌体蛋白质外壳合成 C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合 答案：C 解析：T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A正确；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B正确；噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C错误；T2噬菌体的DNA进入细菌，以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的DNA，然后通过转录，合成mRNA与核糖体结合，通过翻译合成噬菌体的蛋白质外壳，因此侵染过程中会发生合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，D正确。故选C。 3．(2022·河北卷)关于遗传物质DNA的经典实验，叙述错误的是( ) A．摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上 B．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 C．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 D．双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径 答案：A 解析：摩尔根通过假说—演绎法利用果蝇杂交遗传实验证明了基因位于染色体上，A错误；孟德尔描述的“遗传因子”实质是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，格里菲思提出的“转化因子”是DNA，两者化学本质相同，B正确；肺炎链球菌体外转化实验利用酶解法去掉DNA或者蛋白质，噬菌体侵染细菌实验利用同位素标记法区分DNA和蛋白质，两者均采用了能区分DNA和蛋白质的技术，C正确；DNA两条链上的碱基由氢键连接形成碱基对，且遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，使DNA分子具有稳定的直径，D正确。故选A。 提能训练　练案[22] A组 一、选择题 1．(2025·六安市高三质量检测)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是(　　) A．肺炎链球菌中R型细菌和S型细菌出现差异的根本原因是基因选择性表达 B．S型细菌有致病性，是因为相关基因直接控制了荚膜的合成，荚膜可抵抗宿主体内吞噬细胞的吞噬 C．R型细菌和S型细菌的DNA可有多个RNA聚合酶的结合位点 D．R型细菌转化成S型细菌后，其遗传物质的(A＋C)/(T＋G)值发生改变 答案：C 解析：肺炎链球菌中R型细菌和S型细菌出现差异的根本原因是遗传物质的差异，A错误；S型细菌有致病性，而荚膜的化学本质是多糖，基因表达的产物是蛋白质，因此，其致病性是相关基因间接控制的结果，荚膜可抵抗宿主体内吞噬细胞的吞噬，B错误；R型细菌和S型细菌的DNA中含有多个基因，因而可有多个RNA聚合酶的结合位点，C正确；R型细菌转化成S型细菌后，其遗传物质的(A＋C)/(T＋G)值没有发生改变，依然为1，D错误。 2．(2024·山东专项模拟)肺炎链球菌转化实验中，在培养有R型细菌的A、B、C、D四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的如图所示的物质，经过培养，检查结果发现有R型细菌转化的是(　　) 答案：B 解析：S型菌的DNA分子能将R型细菌转化为S型细菌，但DNA酶会将DNA水解，因此不会出现S型细菌，A错误；S型菌的DNA分子能将R型细菌转化为S型细菌，B正确；S型细菌的蛋白质分子不能将R型细菌转化为S型细菌，C错误；S型细菌的多糖不能将R型细菌转化为S型细菌，D错误。 3．(2025·高三生物模拟)一百多年前，人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述错误的是(　　) A．最初认为遗传物质是蛋白质，是因为推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息 B．格里菲思通过肺炎链球菌的转化实验得出DNA是遗传物质的结论 C．噬菌体侵染细菌实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA能完全分开研究 D．艾弗里提出了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 答案：B 解析：最初认为遗传物质是蛋白质，是因为推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息，A正确；格里菲思通过肺炎链球菌的转化实验得出S型细菌中存在某种转化因子，能将R型细菌转化为S型细菌，B错误；噬菌体侵染细菌时只有DNA进入细菌，其蛋白质外壳留在细菌外，导致DNA和蛋白质彻底分开，因此该实验比艾弗里体外转化实验更有说服力，C正确；艾弗里体外转化实验证明S型细菌的DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，D正确。 4．(2024·高三生物专项模拟)噬菌体外壳的合成场所是(　　) A．细菌的核糖体 B．噬菌体的核糖体 C．噬菌体基质 D．细菌的拟核 答案：A 解析：噬菌体是DNA病毒，由DNA和蛋白质外壳组成。病毒没有细胞结构，不能独立生存，因此噬菌体自身不能合成蛋白质外壳；噬菌体侵染细菌后，DNA进入细菌内控制子代噬菌体合成，所需的原料、能量、场所等均由细菌提供，所以噬菌体的蛋白质外壳是在细菌的核糖体上合成的。 5．(2024·名校教研联盟4月联考)用分别被35S、32P和14C标记的T2噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，短时间保温后进行搅拌和离心，检测上清液和沉淀物的放射性。从理论上讲，下列叙述正确的是(　　) A．三组实验的上清液和沉淀物均有放射性 B．三组实验的上清液均含有放射性 C．三组实验的沉淀物均含有放射性 D．有两组的沉淀物含有放射性 答案：D 解析：T2噬菌体由蛋白质外壳和内部的DNA组成，其中蛋白质含量远高于DNA。在侵染大肠杆菌后，T2噬菌体会将DNA注入到细菌体内，蛋白质外壳留在细菌外面。35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是T2噬菌体的DNA,14C可同时标记T2噬菌体的蛋白质外壳和内部的DNA；搅拌会使T2噬菌体颗粒与大肠杆菌分离，离心则会使上清液析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物则为重量较大的大肠杆菌。所以从理论上讲，若注入的是35S标记的T2噬菌体，则离心后放射性只存在于上清液；若注入的是32P标记的T2噬菌体，则离心后放射性只存在于沉淀物；若注入的是14C标记的T2噬菌体，则离心后上清液和沉淀物均有放射性。综上所示，A、B、C错误，D正确。 6．(2025·东北师大附中试题)某同学在模拟噬菌体侵染细菌实验的过程中，先将噬菌体在含32P的培养液中培养一段时间，然后将其与35S标记的大肠杆菌混合保温，在大肠杆菌裂解前，搅拌离心并检测放射性，下列叙述正确的是(　　) A．悬浮液能检测到35S的放射性，沉淀物中能检测到32P的放射性 B．仅悬浮液可以检测到放射性，说明噬菌体的蛋白质未进入大肠杆菌内 C．仅沉淀物可以检测到放射性，既有来自32P又有来自35S的放射性 D．仅沉淀物可以检测到放射性，无法判断噬菌体的DNA是否进入大肠杆菌 答案：D 解析：放射性不能区分是哪种元素的放射性，将噬菌体在含32P的培养液培养一段时间，因为没有宿主细胞，所以噬菌体无法被标记，则沉淀物中的放射性是由大肠杆菌中的35S引起，不包括32P，A错误；将噬菌体在含32P的培养液培养，噬菌体无法被标记，然后将其与35S标记的大肠杆菌混合保温，沉淀物中会出现放射性，不能确定噬菌体的蛋白质是否进入大肠杆菌内，B错误；因为噬菌体无法被标记，在大肠杆菌裂解前，搅拌离心并检测放射性，所有子代噬菌体的蛋白质合成原料来自大肠杆菌，而35S标记的大肠杆菌在沉淀物中，所以只能在沉淀物检测到来自35S的放射性，C错误；根据ABC分析可知，无法判断噬菌体的DNA是否进入大肠杆菌，D正确。 7．(2025·山东生物模拟)艾弗里和同事用R型和S型肺炎链球菌进行实验，结果如表。从表可知(　　) 实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况 ① R 蛋白质 R型 ② R 荚膜多糖 R型 ③ R DNA R型、S型 ④ R DNA＋DNA酶 R型 A．①证明S型菌的蛋白质是转化因子 B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子 D．①和④说明DNA是主要的遗传物质 答案：C 解析：在含有R型细菌的培养基中加入S型细菌的蛋白质，R型细菌没有转化成S型细菌，说明S型菌的蛋白质不是转化因子，A错误；表中实验结果不能说明S型菌的荚膜多糖有酶活性，B错误；③和④形成对照，说明DNA是S型菌的转化因子，C正确；①～④说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。 二、非选择题 8．(2025·山东专项模拟)下列是关于DNA是遗传物质的相关实验，请回答相关问题。 (1)过程①和②表明，将S型细菌的__________和________与R型活细菌混合培养，其后代为________型细菌。 (2)过程③表明，将S型细菌的________与R型活细菌混合培养，________型细菌转化成________型细菌。 (3)过程④表明，转化成的________型细菌的后代也是有________性的________型细菌。 (4)实验最关键的设计思路是_________________________________________ ____________________________________________________________________。 (5)通过上述实验________(填“能”或“不能”)证明DNA是主要的遗传物质。 答案：(1)多糖　蛋白质　R　(2)DNA　部分R　S (3)S　致病　S　(4)把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用　(5)不能 解析：(1)图中①和②表明：将S型细菌的多糖和蛋白质与R型活细菌混合培养，其后代都为R型细菌，没有发生转化现象。 (2)图中③表明：将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，其后代有R型细菌和S型细菌，说明有少部分R型细菌转化为S型细菌。 (3)过程④表明，转化成的S型细菌的后代也是有致病性的S型细菌。 (4)实验最关键的设计思路是把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用。 (5)上述实验能证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，但不能证明DNA是“主要”的遗传物质。 B组 一、选择题 1．(2025·山东潍坊生物模拟)艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验、赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验是探究遗传物质的两个经典实验，下列相关叙述正确的是(　　) A．R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌属于基因重组的范畴 B．肺炎链球菌体外转化实验比噬菌体侵染细菌实验更具说服力 C．赫尔希与蔡斯对同一组噬菌体采用35S和32P标记 D．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：R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌属于基因重组的范畴，A正确；肺炎链球菌转化实验采用了对照实验的方法，噬菌体侵染细菌的实验采用了同位素标记的方法，后者更有说服力，B错误；赫尔希与蔡斯对不同组噬菌体的蛋白质和DNA分别采用35S和32P标记，C错误；噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，但不能证明是主要的遗传物质，D错误。 2．(2024·福建三校联考)艾弗里实验中，加热杀死的S型细菌会释放自身的DNA小片段，这些小片段和R型活细菌表面的感受态因子结合后，双链被解开，其中一条链被R型细菌产生的酶降解，另一条链与R型细菌的部分同源区段配对，切除并替换相应的单链片段，形成杂合片段，使R型细菌转化形成S型细菌。下列分析错误的是(　　) A．R型细菌转化为S型细菌的过程中发生了基因重组 B．R型菌向S型菌的转化体现了基因对性状的直接控制 C．转化形成的S型细菌的DNA中，嘌呤碱基比例未发生改变 D．受受体菌状态等影响，只有少数R型细菌转化成S型细菌 答案：B 解析：根据题干信息，外源DNA分子(加热杀死的S型细菌会释放自身的DNA小片段)进入R型细菌体内，会与R型细菌同源区段的DNA分子发生互换，该过程的实质是基因重组，A正确；基因可以直接控制生物性状是指基因通过控制蛋白质合成从而控制性状；R型菌向S型菌的转化不能体现基因对性状的直接控制，R型菌向S型菌的转化体现了基因对性状的间接控制，B错误；R型菌和S型菌都是DNA双链结构，DNA双链分子中，嘌呤碱基数量始终等于嘧啶碱基，各占一半，总比例不会改变，C正确；细菌转化效率一般较低，将S型菌的DNA与R型活菌混合培养后，受受体菌状态等的影响，只有少数R型菌能转化成S型菌，D正确。 3．(2024·东北师大附中五模)如图为肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型菌转化为S型菌的过程中，下列相关叙述正确的是(　　) A．加热致死的S型菌DNA氢键被破坏，因而断裂为多个较短的DNA片段 B．由R型菌转化得到的S型菌与原S型菌的遗传物质完全相同 C．S型菌中的caps进入R型菌，使R型转化为S型菌，属于基因重组 D．caps基因控制多糖类荚膜的形成体现了基因可以直接控制生物性状 答案：C 解析：氢键被破坏不会导致DNA链断裂，磷酸二酯键被破坏导致DNA链断裂，A错误；由R型菌转化得到的S型菌与原S型菌的遗传物质发生了改变，B错误；转化产生的S型菌中的capS是S型菌中的capS进入R型细菌并与R型细菌的DNA重组导致的，C正确；capS基因控制多糖类荚膜的形成体现了基因可以通过控制酶的合成控制代谢过程间接控制生物性状，D错误。 4．(2024·河南省押题卷)艾弗里实验中，加热杀死的S型细菌会释放自身的DNA小片段，这些小片段和R型活细菌表面的感受态因子结合后，双链被解开，其中一条链被R型细菌产生的酶降解，另一条链逐步进入细胞并和受体菌的部分同源区段配对并将其替换，形成杂种DNA片段，使R型细菌转化形成S型细菌。下列叙述正确的是(　　) A．S型细菌的DNA双链解开是高温破坏氢键的结果 B．S型细菌的DNA使R型细菌转化形成S型细菌的过程中发生了基因重组 C．S型细菌的DNA可使全部的R型细菌发生转化 D．S型细菌的DNA有致病性，因此R型细菌转化形成S型细菌有致病性 答案：B 解析：DNA小片段和R型活细菌表面的感受态因子结合后，双链被解开，A错误；S型细菌的DNA使R型细菌转化形成S型细菌的过程中属于基因重组，B正确；细菌转化效率与受体菌的状态等有关，一般较低，只有少数R型细菌能转化成S型细菌，C错误；S型细菌DNA没有致病性，R型细菌转化形成S型细菌有致病性是因为转入的基因表达，形成荚膜，D错误。 5．(2024·雄安新区部分学校一模)研究人员用T4噬菌体(双链DNA)侵染大肠杆菌，将感染的大肠杆菌置于含3H—尿嘧啶的培养基中培养，一段时间后粉碎菌体，分离得到RNA。将获得的RNA分别与T4噬菌体和大肠杆菌热变性的DNA杂交，形成杂交分子。检测各组杂交分子的放射性强度，结果如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．该实验能用含3H—胸腺嘧啶的培养基培养大肠杆菌 B．菌体利用3H—尿嘧啶的过程需要DNA聚合酶的参与 C．说明T4噬菌体侵染后可能抑制大肠杆菌基因的转录 D．将杂交分子彻底水解最多能获得6种小分子的产物 答案：C 解析：该实验研究噬菌体侵染后细胞中RNA的转录模板，转录出的RNA分子带有放射性，才能与DNA杂交后显示出放射性。RNA的组成单体是核糖核苷酸，胸腺嘧啶是合成脱氧核苷酸的物质，不能用来合成核糖核酸，A错误；转录需要RNA聚合酶的参与，DNA聚合酶参与DNA的复制，B错误；T4噬菌体侵染后含大肠杆菌DNA组的放射性弱，说明大肠杆菌转录产生的RNA分子减少，因此T4噬菌体能抑制大肠杆菌的转录，C正确；DNA—RNA杂交分子彻底水解能获得5种碱基、2种五碳糖和1种磷酸分子，D错误。 6．(2024·三省三校四联)肺炎链球菌的转化实质如下：处于特定生长期的R型细菌分泌感受态因子诱导自身产生细胞壁自溶素，从而使自身细胞壁局部缺失而呈感受态(一种容易吸收外源DNA的状态)，S型细菌中控制多糖荚膜合成的相关基因进入R型细菌并整合到R型细菌的DNA分子上进而表达。随着细菌的繁殖，后代出现S型细菌和R型细菌两种类型的细菌后代。下列有关说法错误的是(　　) A．R型细菌分泌的细胞壁自溶素不可用于分解植物细胞的细胞壁 B．将R型细菌的DNA与S型细菌混合，不能产生R型细菌和S型细菌两种细菌后代 C．R型细菌转变为S型细菌，其后代也是S型 D．题干中细菌后代中的S型细菌主要来源于R型细菌的转化 答案：D 解析：细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，而植物细胞的细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此R型细菌分泌的细胞壁自溶素不能用于分解植物细胞的细胞壁，A正确；由于只有处于特定生长期的R型细菌能够分泌细胞壁自溶素，而S型细菌不能分泌细胞壁自溶素，故将R型细菌的DNA与S型细菌混合，不能产生R型细菌和S型细菌两种细菌后代，B正确；R型细菌转变为S型细菌，属于基因重组，其变异可遗传，故其后代也是S型，C正确；由于转化过程中R型细菌转化为S型细菌的概率低，故题干中细菌后代中的S型细菌主要来源于S型细菌的增殖，D错误。 7．(2025·山东生物模拟)用A、B两个不同株系的烟草花叶病毒(TMV)感染烟草，分别产生a型病斑和b型病斑。以这两个株系的TMV为材料进行如表所示实验，下列叙述正确的是(　　) 组别 实验过程 ① 用A型TMV的RNA感染烟草 ② 用B型TMV的蛋白质感染烟草 ③ 用A型TMV的RNA＋RNA酶感染烟草 ④ 用组合病毒(B型TMV的RNA＋A型TMV的蛋白质)感染烟草 A．烟草产生a型病斑的组别是①③ B．烟草产生b型病斑的组别是②④ C．组合病毒产生的子代病毒是B型TMV D．TMV和T2噬菌体都含有RNA 答案：C 解析：由于实验③中，A型TMV的RNA被RNA酶水解，导致不能产生A型后代，感染烟草不会产生病斑，A错误；实验②中，B型TMV的蛋白质去感染烟草，不会产生病斑，B错误；组合病毒的遗传物质是B型TMV的RNA，因此产生的子代病毒是B型TMV，C正确；TMV是一种RNA病毒，T2噬菌体是一种DNA病毒，D错误。 二、非选择题 8．(2024·高中生物模拟)在研究生物遗传物质的过程中，人们做了很多的实验进行探究，包括著名的“肺炎链球菌转化实验”。 (1)某人曾重复了“肺炎链球菌转化实验”，步骤如下，请分析以下实验并回答问题。 A．将一部分S型细菌加热杀死； B．制备符合要求的培养基，并分为若干组。将菌种分别接种到各组培养基上(接种的菌种见图中文字)； C．将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况(如图所示)。 ①本实验中的对照组是________。 ②本实验能得出的结论是____________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)艾弗里等人通过实验证实在上述细菌转化过程中，起转化作用的是DNA。请利用DNA酶(可分解DNA)，选择恰当的材料用具，设计实验方案。验证“使R型细菌转化为S型细菌的物质是DNA”。 ①实验设计方案： 第一步：从S型细菌中提取DNA。 第二步：制备符合要求的培养基，均分为三份，标号为A、B、C，分别进行如下处理。 编号 A B C 处理方式 不加任何提取物 加入提取出的 S型细菌的DNA ________ 第三步：______________________________________________________。 第四步：将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况。 ②预测实验结果：_______________________________________________。 ③得出实验结论：DNA分子可以使R型细菌转化为S型细菌。 答案：(1)①1、2、3组　②S型细菌中的某种物质(转化因子)能使R型细菌转化成S型细菌 (2)①加入提取出的S型细菌DNA和DNA酶　将R型细菌分别接种到三组培养基上　②A、C组中未出现S型细菌；只有B组培养基中出现S型细菌 解析：(1)①本实验中的对照组是1、2、3组，第4组是实验组培养皿中出现R型菌落和S型菌落。 ②本实验能得出的结论是S型细菌中的某种物质(转化因子)能使R型细菌转化成S型细菌。 (2)①第二步：在C组中加入提取出的S型细菌DNA和DNA酶；第三步：将R型细菌分别接种到三组培养基上；第四步：将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况。 ②预测实验结果：由于A中没有加任何提取物，C中的DNA分子被水解，所以A、C组中未出现S型细菌；由于B组中加入了提取出的S型细菌DNA，所以B组培养基中出现S型细菌。 学科网（北京）股份有限公司 $