2027届高中生物一轮复习讲义第六单元　第25课时　DNA是主要的遗传物质

第25课时　DNA是主要的遗传物质 考点一　肺炎链球菌的转化实验 1．肺炎链球菌的类型 2．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 教材隐性知识　源于必修2 P43“相关信息”：有荚膜的肺炎链球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。 提醒　在格里菲思的实验中，加热致死的S型细菌中蛋白质变性失活，DNA在加热的过程中，氢键断裂、双螺旋结构打开，但缓慢冷却后DNA双螺旋结构可以恢复。 3．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 点拨　艾弗里体外转化实验的思路：利用“减法原理”特异性去除某一种物质，直接地、单独地观察该种物质在实验中所起的作用。 拓展延伸　转化原理 R型细菌生长到一定阶段时，就会分泌感受态因子，这种因子会诱导感受态特异蛋白质(如自溶素)的表达，它的表达使R型细菌具有与DNA结合的活性。加热致死的S型细菌遗留下来的DNA片段会与感受态的R型活细菌结合，从而进入细胞，并通过同源重组以置换(基因重组)的方式整合到R型细菌的基因组中，使R型细菌转化为S型细菌。 (1)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(2024·甘肃，5)(　×　) 提示　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株含有的某种转化因子在小鼠体内可使R型活菌转化为S型活菌，且未得出转化因子为DNA这一结论。 (2)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(2024·甘肃，5)(　×　) 提示　在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用自变量控制的“减法原理”设置对照实验，最终证明了DNA是转化因子。 (3)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(2021·全国乙，5)(　×　) 提示　S型菌的DNA已被DNA酶降解失活，不能得到S型菌。 (4)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(2022·河北，8)(　√　) 肺炎链球菌体内转化实验分析 1．在格里菲思实验中如果没有第三组实验(注射加热致死的S型细菌后小鼠不死亡)，能否得出结论加热致死的S型细菌中含有促使“R型活细菌转化成S型活细菌”的转化因子？ 提示　不能；因为没有对照实验，无法排除“加热致死的S型细菌”也能导致小鼠死亡的可能，因此不能说明实验结论。 2.在格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则： (1)ab段R型细菌数量减少的原因：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。 (2)bc段R型细菌数量增多的原因：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型细菌繁殖产生的。 (4)上述实验中格里菲思通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌，除此之外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？ 提示　光学显微镜下观察细菌有无荚膜(或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若菌落表面光滑，则为S型细菌；若菌落表面粗糙，则为R型细菌)。 考向一　肺炎链球菌转化实验的原理及过程分析 1．(2025·孝感模拟)格里菲思的肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．S型细菌的DNA经加热后失活，因而注射加热致死的S型细菌后的小鼠仍存活 B．从图中病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌 C．该实验未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的 D．若将R型细菌加热致死与活的S型细菌混合注入小鼠体内，从病死小鼠体内可分离出R型细菌 答案　C 解析　加热致死的S型细菌的蛋白质等物质失活，因而注射加热致死的S型细菌后的小鼠仍存活，A错误；加热致死的S型细菌与R型细菌混合后，R型细菌可转化为S型细菌，从病死小鼠中可分离出S型细菌和R型细菌，B错误；该实验只是表明加热致死的S型细菌能使R型细菌转化，未证明是S型细菌的DNA引起转化，C正确；S型细菌具有多糖荚膜，能阻止转化过程，不可以将S型细菌转化为R型细菌，D错误。 2．(2025·河南部分学校三模)如图为探究肺炎链球菌转化的实验过程，下列关于实验的叙述，正确的是(　　) A．四组中均以甲为对照组，运用减法原理，确定某物质对转化的影响 B．乙、丙、丁的培养基中只有R型细菌的原因是R型细菌的转化率比较低 C．甲、丁实验可证明：只有完整的DNA能促使转化，碱基没有转化能力 D．图中大分子物质的单体均不含促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子 答案　D 解析　本实验为相互对照，4个组都是实验组，A错误；乙、丙、丁的培养基中只有R型细菌的原因是R型细菌未发生转化，B错误；甲、丁实验可证明：只有完整的DNA能促使转化，脱氧核苷酸没有转化能力，C错误；图中的大分子物质DNA、RNA、蛋白质被相应的水解酶水解为单体，R型细菌都没有发生转化，D正确。 考点二　噬菌体侵染细菌的实验 1．噬菌体侵染细菌的实验 (1)实验材料：T2噬菌体(模式图如下)和大肠杆菌。 提醒　T2噬菌体的专一宿主为大肠杆菌。 (2)实验方法：放射性同位素标记技术，用35S、32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA。 (3)实验过程(对比实验) ①实验中，保温的目的是使T2噬菌体侵染大肠杆菌；搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体与大肠杆菌分离；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。 ②实验结果分析：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。子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。 ③结论：DNA才是噬菌体的遗传物质。 (4)噬菌体的增殖 过程 增殖需要的条件 内容 合成T2噬菌体DNA 模板 噬菌体的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 教材隐性知识　(1)源于必修2P46“思考·讨论”：选用细菌或病毒作为探索遗传物质的实验材料的优点有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；②繁殖快。 (2)源于必修2 P47“练习与应用·拓展应用”：结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点是①②③④。 ①具有相对稳定性　②能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性　③能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育　④在特定条件下产生可遗传的变异 (5)噬菌体侵染细菌实验的误差分析 ①32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 ②35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 2．烟草花叶病毒感染烟草的实验 3．DNA是主要的遗传物质 (1)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(2024·甘肃，5)(　×　) 提示　噬菌体利用宿主细胞的原料和酶完成复制。 (2)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质(2022·广东，5)(　√　) (3)需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌(2022·浙江6月选考，22)(　×　) 提示　实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质。 (4)噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA(2022·湖南，2)(　×　) 提示　噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA。 噬菌体侵染细菌实验分析 某科研小组在利用噬菌体侵染细菌的实验中，经搅拌、离心后的实验数据如图2所示。请思考回答下列问题： (1)用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，参照图1所示，被标记的部位分别是①②(填编号)。 (2)在上述实验中选择32P和35S这两种放射性同位素分别对DNA和蛋白质进行标记，而不用14C和18O标记的原因是噬菌体仅蛋白质含有硫元素，磷元素几乎都存在于DNA分子中。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA分子中都含有C和O，且18O不具有放射性，是稳定同位素，因此无法确认被标记的是蛋白质还是DNA。 (3)图2中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据意义是作为参考数据，以证明细菌未裂解。细胞外的32P含量有30%，原因是有部分被32P标记的噬菌体还没有侵染细菌。随搅拌时间的延长上清液中的35S保持在80%左右，原因是有约20%的噬菌体没有与细菌脱离。 (4)T2噬菌体和细菌保温时间长短与放射性强度的可能关系如图3(甲组为35S标记的T2噬菌体，乙组为32P标记的T2噬菌体)，下列关系中最合理的是B(填字母)。 A．甲组—上清液—① B．乙组—上清液—② C．甲组—沉淀物—③ D．乙组—沉淀物—④ 考向二　噬菌体侵染细菌的实验原理过程分析 3．(2025·巴中三模)T2噬菌体是噬菌体的一个品系，属于T系噬菌体。这是一类专门寄生在细菌体内的病毒，具有蝌蚪状外形，头部呈正20面体，外壳由蛋白质构成，头部包裹DNA作为遗传物质。如图为“T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验”的基本过程。下列叙述正确的是(　　) A．该实验中所用到的所有大肠杆菌均未被放射性同位素35S或32P标记 B．步骤Ⅳ中，35S组检测到沉淀物中有较高浓度的放射性，可能是步骤Ⅲ搅拌不充分所致 C．35S组中的子代噬菌体均不含有放射性标记，而32P组中的子代噬菌体均含有放射性标记 D．该实验和艾弗里的“肺炎链球菌转化实验”的基本设计思路差异较大，但实验结论相同 答案　B 解析　噬菌体是病毒，其没有细胞结构，不能独立生存，因此需要用被放射性同位素35S或32P标记的大肠杆菌来培养获得含放射性同位素35S或32P标记的噬菌体，A错误。35S标记的是噬菌体蛋白质外壳，搅拌的目的是将细菌与噬菌体的蛋白质外壳分离，因此用35S标记噬菌体侵染细菌的实验中，沉淀物有较高浓度的放射性，可能是搅拌不充分所致，B正确。子代噬菌体合成蛋白质的原料均由大肠杆菌提供，不含35S标记，因此35S组中的子代噬菌体均不含有放射性标记；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，而合成子代噬菌体所需的原料均由细菌提供，根据DNA半保留复制特点，可知子代噬菌体只有少数具有放射性，C错误。该实验和艾弗里的“肺炎链球菌转化实验”的基本设计思路相似，都是设法将DNA与蛋白质分开后，研究各自的效应，D错误。 4．(2025·开封期中)分枝杆菌的K7基因是维持TM4噬菌体吸附能力的关键基因。按照噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程，进行相关实验。下列叙述错误的是(　　) 选项 分枝杆菌 TM4噬菌体 实验结果 A 未敲除K7组和敲除K7组 35S标记 两组的上清液中放射性无明显区别 B 未敲除K7组和敲除K7组 32P标记 敲除K7组沉淀中放射性强度低于未敲除K7组 C 32P标记的未敲除K7组 未标记 释放的子代TM4噬菌体均带有32P标记 D 35S分别标记未敲除K7组和敲除K7组 未标记 两组子代TM4噬菌体放射性强度无明显差别 答案　D 解析　35S标记的是蛋白质，32P标记的是DNA。噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳不进入细菌内部，而是留在细菌外面。未敲除K7组和敲除K7组中，噬菌体的蛋白质外壳都在细菌外，离心后都存在于上清液中，所以两组的上清液中放射性无明显区别，A正确。K7基因是维持TM4噬菌体吸附能力的关键基因，敲除K7组噬菌体吸附能力下降，侵染细菌的噬菌体数量减少，进入细菌的DNA也就减少，所以沉淀中放射性强度低于未敲除K7组，B正确。未被标记的TM4噬菌体侵染被32P标记的分枝杆菌，噬菌体的DNA注入细胞内后利用宿主细胞中32P标记的原料进行DNA复制，根据DNA半保留复制的特点，子代TM4噬菌体的DNA均被32P标记，C正确。用未标记的TM4噬菌体侵染35S标记的未敲除K7组，TM4噬菌体可以完成吸附注入DNA，并且利用宿主细胞中35S标记物质合成子代噬菌体，子代会出现放射性；当未标记的TM4噬菌体侵染35S标记的敲除K7组时，TM4噬菌体吸附能力下降，放射性强度小，D错误。 方法技巧　“二看法”判断子代噬菌体标记情况 考向三　探究遗传物质的思路和方法 5．(2025·六安期末)新发现了一种感染A细菌的病毒B，某实验室设计了如图所示两种方法来探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。一段时间后检测甲、乙两组子代病毒B的放射性和丙、丁两组子代病毒B的产生情况。下列叙述错误的是(　　) A．同位素标记法中，若换用15N标记上述两种核苷酸不能实现实验目的 B．酶解法中，向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了减法原理 C．若甲组产生的子代病毒B无放射性而乙组有，则说明该病毒的遗传物质是DNA D．若丁组能产生子代病毒B而丙组不能产生，则说明该病毒的遗传物质是DNA 答案　C 解析　因为15N没有放射性，不能实现实验目的，A正确；酶解法中，向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶，可以相应去除DNA和RNA，故应用了减法原理，B正确；若甲组产生的子代病毒无放射性而乙组有，说明子代病毒中含有32P标记的尿嘧啶，说明该病毒的遗传物质是RNA，C错误；若丁组能产生子代病毒B而丙组不能产生，说明DNA被DNA酶水解后病毒无法增殖产生子代，所以该病毒的遗传物质是DNA，D正确。 6．(2025·蚌埠三模)现有新发现的一种病毒，科研人员设计了如表所示的两种实验方法来探究该病毒的遗传物质。下列叙述错误的是(　　) 实验方法 实验过程 检测 ① 将该病毒核酸提取物分为两组，一组用适量DNA酶处理(a组)，另一组用等量RNA酶处理(b组)，然后分别侵染宿主细胞 检测是否有子代病毒产生 ② 将宿主细胞分别培养在含有放射性标记的尿嘧啶核苷酸(c组)和胸腺嘧啶脱氧核苷酸(d组)的培养基上，一段时间后再用病毒侵染被标记的宿主细胞 检测子代病毒是否具有放射性 A.①是采用“减法原理”设计的对比实验 B．②中c、d组都能用15N标记尿嘧啶和胸腺嘧啶 C．a组可作出“该病毒的遗传物质是DNA”的假设 D．a组无病毒产生且d组子代病毒有放射性，说明其遗传物质是DNA 答案　B 解析　①中采用的方法是酶解法，向a、b两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了减法原理，A正确；15N无放射性，B错误；由于该病毒的遗传物质可能是DNA，也可能是RNA，因此a组可作出“该病毒的遗传物质是DNA”的假设，再进一步通过实验来验证该假设的正确性，C正确；a组用DNA酶(DNA被分解)来处理，结果a组无病毒产生，酶具有专一性，说明该病毒的遗传物质是DNA；d组加入有放射性标记的胸腺嘧啶核苷酸(合成DNA的原料)，结果子代病毒有放射性，说明该病毒可以利用胸腺嘧啶核苷酸，则该病毒的遗传物质是DNA，D正确。 归纳总结　探索“遗传物质”的3种方法 一、基础排查 1．判断下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述 (1)将加热致死的S型细菌与活的R型细菌混合一段时间后有少量R型细菌遗传物质发生改变(　√　) (2)格里菲思通过实验发现加热致死的S型细菌DNA可将R型细菌转化为S型细菌(　×　) 提示　格里菲思发现加热致死的S型细菌中存在可将R型细菌转化为S型细菌的转化因子，未证明转化因子是DNA。 (3)将S型细菌的DNA注入小鼠体内，从小鼠体内能提取出S型细菌(　×　) 提示　将S型细菌的DNA注入小鼠体内，不会产生S型细菌。 (4)肺炎链球菌体外转化实验中，R型细菌转化成S型细菌，是基因重组的结果(　√　) (5)格里菲思的第四组实验(将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射)小鼠的血清中含有抗R型细菌的抗体(　√　) (6)S型细菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除(　√　) (7)格里菲思通过肺炎链球菌体内转化实验对遗传物质是蛋白质的观点提出了质疑(　×　) 提示　格里菲思体内转化实验并没有对遗传物质是蛋白质的观点提出质疑。 (8)艾弗里的实验中加入了DNA酶，遵循了实验设计的加法原理(　×　) 提示　艾弗里的实验中加入DNA酶，除去了S型细菌细胞提取物中的DNA，因此，遵循了实验设计的减法原理。 (9)在肺炎链球菌体外转化实验中，通过观察菌落表面是否光滑来判断有无S型细菌(　√　) (10)肺炎链球菌转化实验中，R型细菌转化成的S型细菌不能稳定遗传(　×　) 提示　肺炎链球菌转化实验中，R型细菌转化成的S型细菌的变异原理是基因重组，能稳定遗传。 (11)艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移(　√　) 2．判断下列关于噬菌体侵染细菌实验的叙述 (1)赫尔希和蔡斯在明确T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程后，选择其作为证明DNA是遗传物质的实验材料(　×　) 提示　赫尔希和蔡斯选择T2噬菌体作为证明DNA是遗传物质的实验材料的原因是T2噬菌体只含有DNA和蛋白质。 (2)利用含35S的培养基可以得到蛋白质外壳被标记的T2噬菌体(　×　) 提示　T2噬菌体属于病毒，不能直接用培养基培养。 (3)T2噬菌体侵染细菌实验中，35S和32P分别用于标记T2噬菌体蛋白质的R基和DNA的碱基部位(　×　) 提示　用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，这两种元素分别存在于R基和磷酸基团中。 (4)用被32P、35S同时标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，证明了DNA是遗传物质(　×　) 提示　35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个T2噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在放射性的部位，不能确定是何种元素的放射性。 (5)用玻璃棒搅拌以促进T2噬菌体外壳与细菌充分接触，离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌(　×　) 提示　用玻璃棒搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体与细菌分离。 (6)用肺炎链球菌代替大肠杆菌也能得到相同的实验结果(　×　) 提示　T2噬菌体不能侵染肺炎链球菌，不能得到相同的实验结果。 (7)32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经搅拌、离心后上清液放射性来自子代或亲代噬菌体(　√　) (8)保温时间过长会使35S标记组的上清液放射性强度增加(　×　) 提示　35S标记的是T2噬菌体的蛋白质，经搅拌和离心后分布在上清液中，噬菌体侵染细菌实验中，保温时间过长可使细菌裂解，子代噬菌体释放，不会导致上清液放射性强度增加。 (9)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，保温时间过长会导致上清液中放射性升高(　√　) (10)35S标记T2噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致(　√　) (11)用被32P标记的T2噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，释放的部分子代噬菌体含有放射性(　×　) 提示　子代噬菌体的形成过程中，亲代噬菌体提供模板，原料、酶、能量等由大肠杆菌提供，故释放的每一个子代噬菌体均含35S，子代噬菌体都含有放射性。 (12)艾弗里和赫尔希等人的实验方法不同，但实验设计思路却有共同之处(　√　) (13)用35S标记的一组，放射性主要分布在上清液中；用32P标记的一组，放射性主要分布在沉淀物中，说明蛋白质外壳留在大肠杆菌的外面，DNA进入大肠杆菌的内部。细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记的蛋白质，这一结果说明子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的，DNA才是真正的遗传物质(　√　) (14)赫尔希和蔡斯以T2噬菌体和大肠杆菌为实验材料，采用放射性同位素标记法和对比实验法证明了DNA是主要的遗传物质(　×　) 提示　赫尔希和蔡斯以T2噬菌体和大肠杆菌为实验材料，采用放射性同位素标记法和对比实验法，证明了DNA是遗传物质。 二、要语必背 1．(必修2 P43)格里菲思实验中的加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是基因重组；实验结论：在加热致死的S型细菌中含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的活性物质——转化因子。 2．(必修2 P44)肺炎链球菌体外转化实验中用到了自变量控制中的减法原理，实验结论是DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 3．(必修2 P44)赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，设计并完成了噬菌体侵染细菌的实验，因噬菌体只有头部的DNA进入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，因而更具说服力。 4．(必修2 P45)标记T2噬菌体的方法：首先在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记或DNA含有32P标记的噬菌体。 5．(必修2 P45)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；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。 6．(必修2 P46)赫尔希和蔡斯的实验表明：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才是噬菌体的遗传物质。 7．噬菌体侵染细菌实验误差分析：(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中放射性偏高的原因是保温时间过短或过长。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中放射性偏高的原因是搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 8．(必修2 P46)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；原核生物(如细菌)的遗传物质是DNA，真核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。 课时精练 [分值：100分] [1～12题，每题6分；13～14题，每题7分。共86分] 一、选择题 1．(2025·新乡二模)人类探索遗传物质的历史进程中，对于蛋白质和DNA到底哪一种才是遗传物质的争论持续了很长时间。下列有关证明DNA是遗传物质的经典实验的叙述，正确的是(　　) A．格里菲思认为“转化因子”可直接感染小鼠并使其患败血症而死亡 B．艾弗里利用“加法原理”进行肺炎链球菌的转化实验来探究遗传物质 C．用35S和32P同时标记T2噬菌体能证明DNA是T2噬菌体的遗传物质 D．赫尔希和蔡斯采用对比实验法，设计相互印证的实验组更有说服力 答案　D 解析　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中，将加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡，且从死亡小鼠体内分离出了S型活细菌。格里菲思认为加热杀死的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，而不是“转化因子”可直接感染小鼠并使其患败血症而死亡，A错误。艾弗里利用“减法原理”进行肺炎链球菌的转化实验，通过逐步去除不同的成分来确定哪种成分能使R型细菌转化为S型细菌，从而探究遗传物质，B错误。用35S和32P同时标记T2噬菌体，无法准确判断是蛋白质还是DNA进入细菌细胞，也就不能证明DNA是T2噬菌体的遗传物质。赫尔希和蔡斯分别用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA，然后分别侵染未被标记的大肠杆菌，通过对比实验才证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，C错误，D正确。 2．(2025·安徽模拟)现有如下实验材料：①加热杀死的S型细菌；②含R型细菌的培养液；③含35S标记的大肠杆菌的培养液；④含32P标记的大肠杆菌的培养液；⑤T2噬菌体。下列叙述正确的是(　　) A．用DNA水解酶处理后的①与②混合培养一段时间可以得到S型细菌和R型细菌 B．将①与②混合后注射给小鼠导致小鼠死亡，说明加热杀死的S型细菌中含有转化因子 C．将③与⑤混合后进行短时间培养，经搅拌、离心后，放射性物质主要分布在沉淀物中 D．科学家可运用以上材料证明DNA是主要的遗传物质 答案　C 解析　加热杀死的S型细菌中的DNA会被DNA水解酶水解，则用DNA水解酶处理后的①与②混合培养一段时间后，只能得到R型细菌，A错误；①与②混合后注射给小鼠导致其死亡，不能说明加热杀死的S型细菌中含有转化因子，还需要从死亡小鼠中分离得到S型细菌并进行相关实验，综合分析才能得出该结论，B错误；仅仅依靠题述材料不能验证DNA是主要的遗传物质，需结合其他实验(如烟草花叶病毒实验)才可证明，D错误。 3．(2025·河南创新发展联盟三模)AR菌、AS菌是大肠杆菌的两种菌株类型，AR菌对氨苄青霉素(Amp)有抗性，AS菌对Amp无抗性。研究者将AS菌与灭活的AR菌混合后，接种于含Amp的固体培养基上，获得了少数菌落，仅接种AS菌的对照组培养基上没有菌落，不考虑突变。下列叙述错误的是(　　) A．实验组培养基上，组成菌落的每个细菌都是由AS菌转化而来的 B．来自AR菌的含抗Amp基因的DNA片段使AS菌发生了转化 C．用经Ca2＋处理的AS菌重复上述实验，菌落数可能增多 D．经限制酶处理的AR菌细胞提取物仍有可能使AS菌发生转化 答案　A 解析　分析题意，将AS菌与灭活的AR菌混合后，接种于含Amp的固体培养基上，获得了少数菌落，而仅接种AS菌的对照组培养基上没有菌落，说明实验组培养基上的部分细菌是由AS菌转化而来的，但转化成功的细菌可能通过分裂产生子代，并非每个细菌都是由AS菌转化而来的，A错误；灭活的AR菌释放的DNA片段(含抗Amp基因)被AS菌吸收并整合，导致AS菌获得抗性，B正确；用Ca2＋处理AS菌(感受态细胞制备)可提高细胞膜的通透性，促进外源DNA的摄取，故转化效率可能提高，菌落数可能增多，C正确；限制酶处理的AR菌DNA可能被切割，但仍可能有完整的功能基因片段被AS菌吸收并整合，故转化仍有可能发生，D正确。 4．(2025·河南，2)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，子代噬菌体中的元素全部来自其宿主细胞的是(　　) A．C B．S C．P D．N 答案　B 解析　T2噬菌体由蛋白质外壳(主要含C、H、O、N、S)和DNA(含C、H、O、N、P)组成，当T2噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞中，而蛋白质外壳留在细胞外，故子代噬菌体中S元素全部来自宿主细胞，B正确。 5．(2025·河南五市部分学校联考)细菌在被噬菌体裂解时释放出大量未组装至噬菌体的尾纤维蛋白，该蛋白能够特异性识别并降解细菌表面的荚膜多糖(噬菌体感染细菌所必需的受体)，因而导致细菌对噬菌体产生抗性。下列叙述正确的是(　　) A．噬菌体的尾纤维蛋白的合成过程需要细菌细胞中的核糖体和生物膜系统的参与 B．细菌对噬菌体产生抗性的机制说明：细菌表面的荚膜多糖参与细胞间的信息交流 C．荚膜多糖被降解的细菌对噬菌体能产生抗性，可能与噬菌体无法吸附细菌有关 D．可通过对亲代噬菌体的尾纤维蛋白进行荧光标记的方式，对上述过程定量研究 答案　C 解析　生物膜系统包括细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，细菌不含核膜和具膜细胞器，不具有生物膜系统，A错误；噬菌体属于病毒，无细胞结构，故不能说明细菌表面的荚膜多糖参与细胞间的信息交流，B错误；荚膜多糖是噬菌体感染细菌所必需的受体，荚膜多糖被降解的细菌对噬菌体能产生抗性，可能与噬菌体无法吸附细菌有关，C正确；细菌在被噬菌体裂解时释放出大量未组装至噬菌体的尾纤维蛋白，该过程不能进行定量分析，D错误。 6．(2025·开封开学考试)在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验，其中一组实验如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．若不经过步骤②操作，对该组实验结果无显著影响 B．若继续分离出子代噬菌体，其中大部分会含有32P放射性 C．若沉淀中含有较强放射性、悬浮液中几乎不含放射性，即证明DNA是遗传物质 D．若①中培养液里含有32P，则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性 答案　A 解析　如果搅拌不充分或不搅拌，会导致部分噬菌体外壳附着在大肠杆菌表面，但对沉淀中放射性没有影响，A正确；合成子代噬菌体原料来自大肠杆菌，故子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性，B错误；需要用被32P标记的噬菌体和35S标记的噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，才能证明DNA是遗传物质，C错误；噬菌体不含有RNA，D错误。 7．(2025·达州模拟)根据S型肺炎链球菌荚膜多糖的差异，将其分为SⅠ、SⅡ、SⅢ等类型，不同类型的S型发生基因突变后失去荚膜，成为相应类型的R型(RⅠ、RⅡ、RⅢ)，R型也可回复突变为相应类型的S型(SⅠ、SⅡ、SⅢ)。S型的荚膜能阻止外源DNA进入细胞，为探究S型细菌的形成机制，科研人员将加热杀死的甲菌破碎后获得提取物，冷却后加入乙菌培养液中混合均匀，再接种到平板上，经培养后检测子代细菌的类型。下列叙述正确的是(　　) A．该实验中加入乙菌培养液的提取物中，蛋白质和DNA都已经变性失活 B．若甲菌为RⅡ，乙菌为SⅢ，子代细菌为SⅢ和RⅡ，则能说明RⅡ是转化而来的 C．若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅡ，子代细菌为SⅢ和RⅡ，则能说明SⅢ是转化而来的 D．若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅢ，子代细菌为SⅢ和RⅢ，则能排除基因突变的可能 答案　C 解析　加热杀死甲菌时，蛋白质会变性失活，但DNA在高温下会变性解旋，冷却后可复性恢复活性，A错误。乙菌SⅢ的荚膜阻止外源DNA进入，因此甲菌RⅡ的DNA无法进入乙菌，不会导致SⅢ转化为RⅡ，B错误。若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅡ，RⅡ经转化得到SⅢ，繁殖所得子代细菌可为SⅢ和RⅡ；RⅡ经回复突变可得到SⅡ，繁殖所得子代细菌为SⅡ和RⅡ。所以若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅡ，子代细菌为SⅢ和RⅡ，则SⅢ是转化而来的，C正确。若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅢ，RⅢ经转化形成SⅢ，RⅢ经回复突变形成SⅢ，繁殖后形成的子代细菌都为SⅢ和RⅢ，不能排除基因突变的可能，D错误。 8．用烟草花叶病毒(TMV)的RNA侵染正常烟草叶，叶片中可检测到TMV。TMV侵染会引发烟草细胞中N基因表达上调，介导烟草的抗病毒反应，在侵染位点处形成坏死斑。下列叙述正确的是(　　) A．该侵染实验可说明RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，而蛋白质不是 B．烟草研磨液中含有培养TMV所需各种营养，TMV可在其中增殖 C．N基因突变或缺失的烟草植株抗TMV能力会增强 D．烟草在侵染位点处形成坏死斑，能限制TMV的进一步扩散 答案　D 解析　仅用TMV的RNA侵染烟草的实验，并不能得出“RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，而蛋白质不是”的结论，应再增加一组烟草花叶病毒的蛋白质侵染烟草的对照实验，A错误；TMV是病毒，必须在活细胞中才能增殖，B错误；TMV侵染会引发烟草细胞中N基因表达上调，介导烟草的抗病毒反应，因此N基因突变或缺失的烟草植株抗TMV能力会降低，C错误；坏死斑能限制TMV的进一步扩散，防止整株烟草被感染，D正确。 9．从牛胰腺中提取的DNA酶需要Mg2＋或Mn2＋激活才具备活性；柠檬酸钠能使Mg2＋失去作用而不影响Mn2＋。在S型细菌提取液中加入DNA酶时，分别加入①Mg2＋、②Mg2＋＋柠檬酸钠、③Mn2＋、④Mn2＋＋柠檬酸钠，在有R型活细菌的培养基中分别加入上述4组提取液，统计R型细菌转化为S型细菌的转化率(注：R型细菌和S型细菌为两种肺炎链球菌)。下列叙述正确的是(　　) A．该实验的自变量是离子和细菌的种类 B．实验结果是转化率为①＝③，②<④ C．高活性的DNA酶能够提高转化率 D．该实验可以检测DNA是否为转化因子 答案　D 解析　本实验以加入离子的种类(①与③、②与④)和是否加入柠檬酸钠(①与②、③与④)为自变量，以R型细菌转化为S型细菌的转化率为因变量，A错误；由于DNA酶需要Mg2＋或Mn2＋激活才具备活性，柠檬酸钠能使Mg2＋失去作用而不影响Mn2＋，因此②组中的DNA酶没有活性，不能水解DNA，此时S型细菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌，①③④组中的DNA酶有活性，能水解DNA，DNA水解后，R型细菌不能转化为S型细菌，所以预测转化率为①＝③＝④<②，B、C错误；DNA酶能够专一性地催化DNA水解，从而使DNA的功能丧失，通过DNA酶活性是否被激活引起转化率的变化，证明DNA是肺炎链球菌的转化因子，D正确。 10．(2025·黄冈中学阶段练习)2025年5月，中国科学家在国际顶刊《科学》上发文揭示了一种细菌拥有一种逆转录酶(DRT9)来对抗T4噬菌体侵染的新机制。研究发现，T4噬菌体侵染细菌后，DRT9系统被激活，合成出一段单链DNA，该链能大量结合单链DNA结合蛋白(SSB)，使SSB无法执行原本辅助DNA复制的功能，从而阻断噬菌体繁殖。下列叙述错误的是(　　) A．该对抗机制能阻断噬菌体的DNA复制，而对细菌自身的繁殖无影响 B．该机制的发现使该细菌遗传信息的传递过程由3个过程增加到4个 C．SSB蛋白发挥作用的时期可能是在解旋酶之后，DNA聚合酶之前 D．若让细菌过量表达SSB蛋白，DRT9系统将失去抵御噬菌体的能力 答案　A 解析　DRT9系统合成的单链DNA大量结合SSB，使SSB无法辅助DNA复制，从而阻断噬菌体繁殖，但SSB是细菌自身DNA复制过程中的关键蛋白，用于稳定单链DNA，辅助细菌DNA复制，该机制对细菌自身的繁殖有影响，A错误；细菌通常的遗传信息传递过程遵循中心法则，包括DNA复制、转录和翻译3个过程，DRT9是一种逆转录酶，能以RNA为模板合成DNA，这增加了逆转录过程，使传递过程增加到4个，B正确；在DNA复制过程中，解旋酶先解开双链DNA形成单链区域，随后SSB结合单链DNA以防止其重新结合或降解，稳定结构后，DNA聚合酶才能进行合成，因此SSB发挥作用的时期可能在解旋酶之后，DNA聚合酶之前，C正确；DRT9系统通过合成单链DNA结合并耗尽SSB，使噬菌体DNA复制无法进行，如果细菌过量表达SSB，即使部分SSB被DRT9合成的单链DNA结合，仍有足够SSB辅助噬菌体DNA复制，导致DRT9系统失效，D正确。 11．(2025·河南天一大联考)科研人员对噬菌体M的入侵和扩散策略进行了研究，用三组培养基分别培养枯草杆菌的S型菌株、R型菌株和混合培养S型＋R型菌株，一段时间后，向三组培养基中接入噬菌体M，测定并记录180 min内枯草杆菌的相对含量变化，结果如图。下列叙述错误的是(　　) 注：枯草杆菌S型菌株对噬菌体M敏感，噬菌体M能特异性地侵染S型菌株，枯草杆菌R型菌株对噬菌体M不敏感。 A．子代噬菌体M的合成原料来自枯草杆菌，噬菌体M的外壳蛋白由噬菌体基因编码 B．枯草杆菌S型和R型菌株对噬菌体M的敏感性不同，根本原因是两者遗传物质不同 C．S型菌株的DNA＋R型菌株混合培养一段时间后接入噬菌体M，枯草杆菌的相对含量将上升 D．实验结果说明：枯草杆菌R型菌株与S型菌株混合培养会导致R型菌株对噬菌体M的抗性降低 答案　C 解析　S型菌株的DNA＋R型菌株混合培养一段时间后，S型菌株的DNA会将R型菌株转化为S型菌株，形成R型和S型混合型菌株，从图中看出，在这个条件下，枯草杆菌的数量将会下降，C错误；比较图中R型菌株和R型菌株＋S型菌株，R型菌株＋S型菌株中枯草杆菌的数量明显降低，说明枯草杆菌R型菌株与S型菌株混合培养会导致R型菌株对噬菌体M的抗性降低，D正确。 12．(2025·襄阳模拟)研究发现一些特定的大肠杆菌(菌M)DNA分子中存在一种特殊的DNA序列，由重复序列()和间隔序列(□)交替排列组成，间隔序列中部分DNA片段来自噬菌体(如图1)。科学家用两种噬菌体(P1和P2)侵染野生型菌M后，研究菌M对噬菌体侵染的敏感性，结果如图2所示。下列叙述错误的是(　　) A．噬菌体P1、P2和菌M的遗传物质都是DNA，来自不同生物的DNA片段可以拼接在一起 B．实验室培养P1和P2需要先在培养基中培养菌M，然后接种P1和P2继续培养 C．可以将能够侵染菌M的各类噬菌体的DNA片段与重复序列交替排列，制备低敏感性工程菌 D．若间隔序列中某噬菌体的DNA片段越多，则菌M对该噬菌体的敏感性越低 答案　D 解析　噬菌体是DNA病毒，菌M是细菌，它们的遗传物质都是DNA。由于DNA都具有相似的双螺旋结构，所以来自不同生物的DNA片段可以拼接在一起，A正确；噬菌体是寄生生物，不能直接在培养基上培养，需要先培养其宿主菌M，然后接种噬菌体P1和P2继续培养，B正确；根据实验结果，将能够侵染菌M的各类噬菌体的DNA片段与重复序列交替排列，可能会使菌M对噬菌体的抗性增强，从而制备低敏感性工程菌，C正确；从图2可以看出，间隔序列中某噬菌体的DNA片段越多，菌M对该噬菌体的敏感性越高，D错误。 13．(2025·达州二模)最新研究发现，噬菌体在宿主细胞中装配子代噬菌体时，其外壳会偶然错误包装宿主细菌的部分DNA片段。释放出的子代噬菌体再侵染其他细菌时，所携带的原细菌DNA片段可能与后者发生基因重组。科学家将含P22噬菌体的鼠伤寒沙门氏菌株A(酪氨酸合成缺陷型)、菌株B(色氨酸合成缺陷型)分别加入U型管的两臂，中部用滤膜(允许DNA、酶和病毒通过，细菌不能通过)隔开。一段时间后，将右侧的B菌液涂布在不含色氨酸的基本培养基上，长出了菌落。下列叙述错误的是(　　) A．培养液中加入DNA酶，说明A菌DNA未直接进入B菌 B．A菌的部分DNA片段借助P22噬菌体重组到了B菌中 C．将P22噬菌体换为T2噬菌体，也能得到相同实验结果 D．用32P标记A菌DNA，可判断B菌是否重组了A菌DNA 答案　C 解析　DNA酶会水解DNA，因此培养液中加入DNA酶，说明A菌DNA未直接进入B菌，A正确；A菌为酪氨酸合成缺陷型，B菌为色氨酸合成缺陷型，若P22噬菌体侵染鼠伤寒沙门氏菌A，并携带其DNA片段通过滤膜并侵染了B菌，从而完成了B菌的基因重组，右侧的菌液涂布在不含色氨酸的基本培养基上，长出了菌落，则验证细菌发生了重组，B正确；T2噬菌体只能寄生于大肠杆菌体内，因此如果采用T2噬菌体代替P22噬菌体进行实验，则T2噬菌体不能携带鼠伤寒沙门氏菌的DNA完成重组，基本培养基上不会出现菌落，C错误；用32P标记A菌DNA，若B菌出现放射性，则可以判断B菌重组了A菌DNA，D正确。 14．(2025·信阳高级中学三模)朊病毒侵入牛体内后，可以诱导牛脑部组织细胞中的蛋白PrPc的空间结构发生改变，成为蛋白PrPSc，实现朊病毒的增殖，最终引起疯牛病。某小组设计实验如图，结果证实了朊病毒是不含核酸且具有感染性的蛋白质。下列叙述正确的是(　　) A．操作①②提取的朊病毒中分别含有35S、32P B．搅拌后离心的目的是使牛脑部组织细胞裂解释放朊病毒 C．甲试管上清液和沉淀物的实验现象一定与乙试管不同 D．子代蛋白PrPSc的形成场所是牛脑部组织细胞中的核糖体 答案　C 解析　由于朊病毒的元素组成是C、H、N、O、S，故32P不会出现在朊病毒中，A错误；搅拌后离心的目的是使牛脑部组织细胞与吸附在细胞表面的朊病毒分离，B错误；甲试管上清液和沉淀物中可能都含有放射性，乙试管上清液和沉淀物中都没有放射性，C正确；朊病毒诱导牛脑部组织细胞中的蛋白PrPc的空间结构发生改变，成为蛋白PrPSc，实现朊病毒的增殖，所以子代朊病毒的蛋白PrPSc是利用现有的蛋白质进行空间结构改变形成的，因此形成场所不是核糖体，D错误。 二、非选择题 15．(14分)(2025·孝感月考)20世纪中叶开始，科学家不断通过实验探究遗传物质的本质，使生物学研究进入分子生物学领域。请回答下列问题： (1)在肺炎链球菌转化实验中，艾弗里等人进行的该实验中控制自变量采用的实验原理是________________________________________________________________________。 (2)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的技术是____________________。获得被32P标记的噬菌体的具体方法是________________________________________________。用32P标记组中，放射性主要分布于试管的________(填“上清液”或“沉淀物”)。 (3)某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，该病毒能使小鼠患病。为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验。回答下列问题： Ⅰ.实验步骤： ①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号为A、B、C、D。 ②将下表补充完整，并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。 组别 A B C D 注射溶液 该病毒核酸提取物和RNA酶 ？ 该病毒核酸提取物 生理盐水 B组注射的溶液是________________________。 ③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。 Ⅱ.结果预测及结论： ①若A、C组发病，B、D组正常，则________是该病毒的遗传物质； ②若B、C组发病，A、D组正常，则________是该病毒的遗传物质。 答案　(1)减法原理　(2)放射性同位素标记法　先用含有32P的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌　沉淀物　(3)该病毒核酸提取物和DNA酶　DNA　RNA 解析　(1)艾弗里等人进行的该实验中控制自变量采用的方法是加入不同的酶，水解相应的物质，来研究各自的功能，该实验原理是减法原理。(2)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的技术是放射性同位素标记法。为了获得32P标记的噬菌体，分为两步：先用含有32P的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌。用32P标记组中，放射性同位素主要分布于试管的沉淀物中。(3)为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，该实验是根据DNA和RNA成分设计的，实验过程如下：Ⅰ.①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号为A、B、C、D。②根据酶的专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应。DNA酶可以催化DNA水解，最终产物中没有DNA；RNA酶可以催化RNA水解，最终产物中没有RNA。因此，表中B处加入的是该病毒核酸提取物和DNA酶。③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。Ⅱ.结果预测及结论：①若A、C组发病，B、D组正常，说明B组DNA被水解，而A、C组DNA完好，则DNA是该病毒的遗传物质。②若B、C组发病，A、D组正常，说明A组RNA被水解，而B、C组RNA完好，则RNA是该病毒的遗传物质。 学科网（北京）股份有限公司 $