第5单元 第27讲 DNA是主要的遗传物质(教参Word版)-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（多选）

该高中生物学高考复习讲义围绕“DNA是主要的遗传物质”核心考点，以肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验等经典实验为线索，通过知识体系构建、必备知识复盘、关键能力提升、真题研析等环节，帮助学生系统梳理遗传物质发现历程，突破实验分析与逻辑推理难点。 讲义突出科学思维与探究实践素养培养，如通过对比肺炎链球菌体内外转化实验的设计思路，运用放射性同位素标记法分析噬菌体侵染实验中放射性分布，结合情景探究题训练实验设计与结果分析能力。设置基础巩固与能力提升分层练习，配合真题品悟即时反馈，助力教师精准把控复习节奏，有效提升学生应考能力。

第27讲　DNA是主要的遗传物质 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 通过遗传物质的发现历程，理解生命的延续和发展 科学 思维 通过噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析，培养逻辑分析能力 科学探究 通过放射性同位素标记法在实验中的应用，培养实验设计以及对实验结果分析的能力 考点1　肺炎链球菌的转化实验 [必备知识·复盘] 1．肺炎链球菌的类型 2．格里菲思的体内转化实验 (1)过程与结果 (2)实验分析：实验①②对比说明　R型细菌无致病性，S型细菌有致病性　；实验②③对比说明　被加热杀死的S型细菌无致病性　；实验②③④对比说明　R型细菌可转化为S型细菌　。 (3)实验结论：加热致死的S型细菌中含有某种　转化因子　使R型活细菌转化为S型活细菌。 　①此实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但转化因子的本质不清楚。 ②发生转化的只是少部分R型细菌。 ③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。 3．艾弗里的体外转化实验 (1)实验过程及结果 (2)实验分析 实验①是对照组，②③④⑤是实验组；实验②③④分别说明　蛋白质、RNA、脂质没有转化作用　；实验①⑤说明　DNA　有转化作用。 (3)实验结论 　DNA　是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 　转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指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，即发生了基因重组(属于广义上的)。 1．艾弗里利用菌落的外部特征判断菌株类型，从而证明肺炎链球菌的转化因子是DNA。 (2024·天津卷，6A)(√) 2．肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌的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·甘肃卷，5A)(×) 3．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。(×) 1．(必修2 P44“文字及图示信息”)艾弗里的体外转化实验中巧妙的利用了控制自变量中的什么原理？ 答案：减法原理。 2．(必修2 P44“图3－3”)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？ 答案：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。 3．(情景探究)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是什么？ 答案：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是什么？ 答案：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)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。 答案：加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，缓慢冷却时，其结构可恢复。 (4)肺炎链球菌转化的实质是什么？ 答案：转化的实质是基因重组。S型细菌的DNA进入R型细菌中，整合到R型细菌的DNA中，即发生了基因重组。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过肺炎链球菌转化实验过程图，考查识图能力和信息获取能力　 1．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型肺炎链球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎链球菌的菌落是光滑的 B．S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活 C．从病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型菌而无R型菌 D．该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的 解析：：D　[S型肺炎链球菌的菌落为光滑的，R型肺炎链球菌的菌落是粗糙的；S型菌的蛋白质经过加热后已经失活，但其DNA经加热后没有失去活性；S型菌中的DNA能将部分R型菌转化为S型菌，因此从病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌有S型菌和R型菌；该实验证明S型菌中存在某种转化因子，能将R型菌转化为S型菌，但不能证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的。] 对比分析体内转化实验和体外转化实验 体内转化实验 体外转化实验 科学家 格里菲思 艾弗里及其同事 细菌 培养 场所 小鼠体内 培养基(体外) 实验 原则 R型细菌与S型细菌的毒性进行对照 S型细菌各成分的作用进行对照 实验 构思 用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 将物质酶解后，直接、单独地观察某种物质在实验中所起的作用 结果 观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型 实验 结论 S型细菌体内有转化因子 S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质 ◆[提升点2]　通过肺炎链球菌转化实验，考查科学探究能力　 2．实验1：将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养；实验2：将S型细菌的DNA用DNA酶处理后所得物质与R型细菌混合培养。下列相关叙述正确的是(　　) A．实验1的培养基上仅有S型细菌生长 B．实验2的培养基上有R型和S型细菌生长 C．实验1、2可以证明DNA是主要的遗传物质 D．实验1与实验2形成对照 解析：：D　[实验1的培养基上既有S型细菌又有R型细菌，实验2的培养基上只有R型细菌，A、B错误；实验1与实验2相互对照，只能说明S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌，不能证明DNA是主要的遗传物质，C错误，D正确。] 3．艾弗里等科学家进行了体外转化实验，他们将S型细菌的细胞提取物分别用不同的酶进行处理后，再与活的R型细菌混合培养进行转化，具体分组及对应处理方式如表所示。下列相关分析正确的是(　　) 实验分组 对细胞提取物的处理方式 甲 蛋白酶处理 乙 RNA酶处理 丙 DNA酶处理 丁 酯酶(脂肪酶)处理 A.上述实验中的丙组不会发生转化 B．本实验与噬菌体侵染细菌实验都利用了同位素标记技术 C．上述实验中的甲组、乙组、丁组为空白对照组，且都不能发生转化 D．丁组中转化出的S型细菌因具有荚膜而受到机体吞噬细胞的破坏，从而导致生物患病 解析：：A　[由于丙组加入了DNA酶，导致DNA被分解，则R型细菌不能转化为S型细菌，所以丙组不会发生转化，A正确；本实验没有利用同位素标记技术，B错误；甲组、乙组、丁组处理后都没有导致DNA被分解，则都能发生转化，培养基中活菌类型为R型和S型，C错误；S型细菌的菌体外面有多糖类的荚膜，使菌体可抵抗吞噬细胞的吞噬，不易受到宿主正常防御机制的破坏，因此导致生物患病，D错误。] 　归纳概括S型菌和R型菌转化的实质 (1)加热杀死的S型菌，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型菌的DNA片段整合到了R型菌的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型菌很少，转化后形成的S型菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型菌，说明S型菌的DNA是遗传物质。 考点2　噬菌体侵染细菌实验 [必备知识·复盘] 1．噬菌体侵染细菌的实验 (1)实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌 ①T2噬菌体的结构及生活方式 ②T2噬菌体的增殖 (2)实验方法 　放射性同位素标记　技术，用35S、32P分别标记噬菌体的　蛋白质　和　DNA　。 (3)实验过程及结果 ①标记噬菌体 ②已标记的噬菌侵染未标记的大肠杆菌 　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。 (4)实验结果分析 ①噬菌体侵染细菌时，　DNA　进入细菌细胞中，而　蛋白质外壳　留在细胞外。 ②子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的　DNA　遗传的。 (5)结论：　DNA　是噬菌体的遗传物质。 2．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。 3．生物体内的核酸种类及遗传物质 1．噬菌体繁殖消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等。(2024·天津卷，7D)(√) 2．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进入细胞，利用自身原料和酶完成自我复制。(2024·甘肃卷，5C)(×) 3．噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。(√) 1．(必修2 P45“相关信息”改编)为什么不能用18O和14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体？ 答案：DNA和蛋白质都含有O和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。 2．(必修2 P47“拓展应用2”)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。 答案：肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确地自我复制；能够指导蛋白质的合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢的过程；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定，等等。 3．(情景探究)在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，据图分析标记元素所在部位并说出理由。该实验不能标记C、H、O、N这些元素的原因是什么？ CONHC④H⑤C④HCOOH 答案：标记元素所在部位分别是①④。标记DNA用的是P，①是磷酸；标记蛋白质用的是S，只有R基(④)中可能含有S；C、H、O、N是DNA和蛋白质共有的元素，若选择共性元素做标记，则无法将DNA和蛋白质区分开。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过对噬菌体侵染细菌实验的分析，考查思维判断能力　 1．某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是(　　) 　　　　材料及标记 实验组　　　 T2噬菌体 大肠杆菌 ① 未标记 15N标记 ② 32P标记 35S标记 ③ 3H标记 未标记 ④ 35S标记 未标记 A.①和④　　　　　 B．②和③ C．②和④ D．④和③ 解析：：C　[噬菌体侵染大肠杆菌时，只有DNA进入大肠杆菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分DNA和蛋白质，可用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，说明亲代噬菌体的DNA被32P标记，根据第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说明第二组噬菌体的蛋白质被35S标记，即C正确，A、B、D错误。] 2．下列有关赫尔希和蔡斯研究T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，说法错误的是(　　) A．子代噬菌体DNA中的部分元素来自亲代噬菌体 B．35S标记的T2噬菌体的获得需用35S标记的大肠杆菌培养 C．用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中检测到较高的放射性，可能是因为培养时间过长 D．侵染过程中所需的ATP可由大肠杆菌的线粒体所提供 解析：：D　[大肠杆菌是原核生物，没有线粒体，D错误。] 　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 ◆[提升点2]　通过探索遗传物质的实验思路和方法，考查科学思维能力　 3．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 解析：：C　[病毒必须寄生在活细胞中，不能用培养基培养，A不合理；DNA与二苯胺水浴加热，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。] 4．研究表明，金柑花斑病是由一种新型病毒感染金柑叶片引起的，为探究金柑花斑病的病毒类型是DNA病毒还是RNA病毒，某研究小组采用的实验材料如下：长势相近的1年生金柑、TRIzol试剂(用于DNA、RNA和蛋白质的分离)、DNA酶、RNA酶及实验需要的用具。请回答下列问题。 (1)核酸作为遗传物质具备的条件有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)探究病毒的类型，方法步骤如下： ①选择长势相近的1年生金柑，均分为A、B两组。 ②用　____________________　处理金柑花叶病毒，将该病毒的核酸和蛋白质分开，取等量的核酸平均分成甲、乙两组。 ③用DNA酶处理甲组，RNA酶处理乙组，培养一段时间后分别感染A、B组金柑。 ④一段时间后，观察________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)预期实验结果和结论：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)在细胞生长和繁殖过程中能够准确地复制，具有遗传的连续性；储存大量遗传信息；结构比较稳定(合理即可) (2)②TRIzol试剂　④A、B组金柑是否有金柑花斑病出现 (3)若A组金柑出现金柑花斑病，B组没有出现，则该病毒为RNA病毒；反之则为DNA病毒 　“遗传物质”探索的3种方法 [真题研析]——浸润素养 [例]　(2024·甘肃高考)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 [关键信息点] ① 证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验 ② 几个经典实验的过程和结果 解析：：D　[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。] [真题品悟]——厚积素养 [考向]　探究遗传物质的实验　 1．(2025·福建卷)关于生物科学史中经典实验对应的实验设计，下列叙述错误的是(　　) 选项 经典实验 实验设计 A 恩格尔曼探究叶绿体的功能 选择水绵为实验材料、利用需氧细菌指示氧气释放的场所 B 艾弗里证明DNA是遗传物质 利用“减法原理”设法分离DNA和蛋白质等物质。研究它们的作用 C 梅塞尔森和斯塔尔证明DNA的半保留复制 选择大肠杆菌为实验材料，应用同位素标记技术进行探究 D 毕希纳探究发酵是否需要酵母菌活细胞的参与 破碎酵母菌细胞，获得不含细胞的提取液进行发酵 A.A　　　　B．B　　　　C．C　　　　D．D 解析：：B　[恩格尔曼探究叶绿体的功能时，选择水绵为实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，利用需氧细菌指示氧气释放的场所，因为需氧细菌会向氧气浓度高的部位聚集，A正确；艾弗里利用“减法原理”(即通过酶解法分别去除DNA、蛋白质、RNA等成分)去除某种化学成分，研究哪种成分是转化因子(遗传物质)，证明DNA是遗传物质，而不是设法分离DNA和蛋白质等物质，B错误；梅塞尔森和斯塔尔证明DNA的半保留复制时，选择大肠杆菌为实验材料，应用同位素标记技术(用15N标记)和密度梯度离心，进行探究，C正确；毕希纳探究发酵是否需要酵母菌活细胞的参与，是把酵母菌细胞放在石英砂中研磨，加水搅拌，再进行过滤，获得不含酵母菌细胞的提取液，然后进行发酵，D正确。] 2．(2025·浙江1月卷)多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖将遗传物质传递给子代。下列关于遗传物质的叙述正确的是(　　) A．S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代 B．水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNA C．控制伞藻伞帽的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息 D．烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸 解析：：D　[S型肺炎链球菌是原核生物，其遗传物质主要分布于拟核。因此，S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过拟核传递给子代，A错误；水稻、小麦和玉米三大粮食作物都是植物，都属于真核生物，真核生物的遗传物质是DNA，B错误；基因指导蛋白质的合成过程是遗传信息的表达过程，伞藻通过复制传递遗传信息，而不是表达遗传信息，C错误；烟草叶肉细胞的遗传物质是DNA，其单体是脱氧核苷酸，DNA水解后可产生4种脱氧核苷酸，D正确。] 3．(2025·湖南卷)被噬菌体侵染时，某细菌以一特定RNA片段为重复单元，逆转录成串联重复DNA，再指导合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo，如图所示。该蛋白能抑制细菌生长，从而阻止噬菌体利用细胞资源。下列叙述错误的是(　　) A．噬菌体侵染细菌时，会将核酸注入细菌内 B．蛋白Neo在细菌的核糖体中合成 C．串联重复的双链DNA的两条链均可作为模板指导蛋白Neo合成 D．串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子 解析：：C　[噬菌体侵染细菌时，会将自身的核酸注入细菌内，而蛋白质外壳留在外面，这是噬菌体侵染细菌的特点，A正确；细菌有核糖体，蛋白Neo是在细菌细胞内合成的蛋白质，所以在细菌的核糖体中合成，B正确；在转录过程中，以DNA的一条链为模板合成mRNA，进而指导蛋白质的合成，而不是双链DNA的两条链都作为模板指导蛋白Neo合成，C错误；因为最终合成的是含多个串联重复肽段的蛋白Neo，说明串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子，若有终止密码子就会提前终止翻译，不能形成含多个串联重复肽段的蛋白，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $