必修2 第6单元 第1讲 DNA是主要的遗传物质(Word教参)-【新高考方案】2027年高考生物一轮总复习

该高中生物学讲义聚焦“DNA是主要的遗传物质”高考核心考点，涵盖肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验等内容，按“明确目标-建构知识体系-主题研习”逻辑架构，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生突破实验原理与探究方法难点，体现复习教学的系统性和针对性。 资料以科学思维和探究实践为特色，如设计肺炎链球菌转化实验拓展分析、噬菌体侵染实验放射性标记方案等教学活动，结合“微点判断-拓展应用-真题演练”分层训练，培养学生实验设计与结果分析能力，为教师精准把控复习节奏提供支撑，有效提升学生应考能力。

第六单元|基因的本质和表达 第1讲　DNA是主要的遗传物质 明确 目标 1.掌握肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的原理和过程;　2.概述绝大多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上;　3.明确DNA是生物界主要的遗传物质;　 4.掌握探究生物遗传物质的常用方法。 建构 知识 体系 主题研习(一)　肺炎链球菌的转化实验 厚基础　 1.肺炎链球菌的类型(连线) 2.格里菲思的体内转化实验 (1)过程与现象 (2)结果分析 实验①②对比说明R型活细菌无致病性,S型活细菌有致病性;实验②③对比说明加热致死的S型细菌无致病性。 实验①②③④对比说明R型活细菌可转化为S型活细菌。 (3)结论 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.艾弗里的体外转化实验 (1)实验①是对照组,②③④⑤是实验组。 (2)实验①②③④对比说明蛋白质、RNA、脂质没有转化作用。 (3)实验①⑤对比说明DNA有转化作用。 (4)结论:DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 基础盘查 1.微点判断——落实基本生命观念 (1)(2025·浙江卷)S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代。 (×) (2)(2024·甘肃卷)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。 (×) (3)(2024·甘肃卷)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型细菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子。 (×) (4)(2021·全国乙卷)将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型细菌。 (×) (5)肺炎链球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质。 (×) 2.发掘教材——提升科学思维能力 某同学根据肺炎链球菌转化实验过程,设计如下四组实验: ①S型细菌的DNA+DNA酶→加入R型活细菌→注射入小鼠; ②R型细菌的DNA+DNA酶→加入S型活细菌→注射入小鼠; ③R型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠; ④S型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠。 (1)判断各组实验中小鼠的存活情况:小鼠存活的是①③④,小鼠死亡的是②。(均填序号) (2)请解释各组小鼠存活或死亡的原因:DNA酶能将DNA水解,①组处理不能使R型细菌转化为S型细菌,且R型细菌无致病性,小鼠存活;②组S型细菌有致病性,可使小鼠患肺炎,小鼠并发败血症而死亡;高温能使R型细菌死亡,使酶失去活性,高温后加入S型细菌的DNA,不能实现转化,③组中小鼠存活;高温能使S型细菌死亡,故④组中小鼠存活。 (3)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,转化的实质是基因重组而非基因突变。 研考向　 题点(一)　肺炎链球菌转化实验的过程和结果分析 1.(2026·益阳一模)为验证DNA是遗传物质,某学习小组进行了肺炎链球菌体外转化实验,其基本过程如图所示。下列叙述错误的是 (　　) A.本实验思路是将DNA和蛋白质分开,单独观察它们的作用 B.乙组和丙组是该实验的实验组 C.该实验用到了“加法原理”来控制变量 D.实验结束后,甲、乙组将出现两种菌落 解析:选C　肺炎链球菌体外转化实验设计思路是设法将DNA和蛋白质分开,单独观察它们的作用,A正确;甲组实验作为对照,而乙、丙两组实验中分别加入了蛋白酶和DNA酶,相当于这两组实验分别研究了S型细菌的蛋白质和DNA的作用,因此,这两组均是该实验中的实验组,B正确;由于蛋白酶和DNA酶能催化蛋白质和DNA水解,所以该实验控制自变量用到了减少提取物中成分的方法,利用的原理是“减法原理”,C错误;由于甲、乙组中S型细菌的DNA结构完整,会引起部分R型细菌发生转化,因而实验结束后,将出现两种菌落,D正确。 2.(2026·淮安模拟)从细菌中提取的DNA可以在体外转移到受体细胞中,这一过程称为转化。由于转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,所以转化过程中并不是所有的R型细菌都转化成S型细菌,而只是少部分R型细菌转化成S型细菌,其主要转化机理如图。下列叙述正确的是 (　　) A.肺炎链球菌发生转化的实质是基因突变 B.加热致死的S型细菌中所有物质都永久丧失了活性 C.S型细菌荚膜主要成分与淀粉属于同一类物质 D.转化后的S型细菌与原S型细菌的遗传物质完全不同 解析:选C　肺炎链球菌转化的实质是基因重组,A错误;加热致死的S型细菌中,DNA在温度恢复的过程中能逐渐恢复活性,B错误;S型细菌荚膜主要成分是多糖,与淀粉属于同一类物质,C正确;转化后的S型细菌同时含有原S型细菌和R型细菌的部分遗传物质,故转化后的S型细菌与原S型细菌的遗传物质不完全相同,D错误。 [易错提醒] 肺炎链球菌转化实验应注意的四个方面 (1)加热致死的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型细菌可以遗传下去,快速繁殖形成大量的S型细菌。 (4)S型细菌不能转化成R型细菌,但基因突变可能导致形成R型细菌。 　 题点(二)　肺炎链球菌转化实验的拓展应用分析 3.为研究肺炎链球菌中的R型细菌转化为S型细菌时是否需要二者直接接触,研究人员利用如图所示装置进行实验。将两类菌株分别加入U形管左、右两臂内,U形管中间隔有微孔滤板。在U形管右臂端口对培养液缓慢吸或压,让两菌株共享培养液。已知吸或压过程会导致两臂内少量菌体破裂。一段时间后取U形管两臂菌液分别培养,观察菌落形态。下列说法错误的是 (　　) A.装置中的微孔滤板应允许DNA分子通过而不允许肺炎链球菌通过 B.若左臂菌液培养后产生一种菌落、右臂菌液培养后产生两种菌落,则证明R型细菌转化为S型细菌时不需要二者直接接触 C.R型细菌没有多糖类的荚膜导致其形成的菌落比S型细菌形成的菌落粗糙 D.S型细菌的DNA能诱导R型细菌发生基因突变,从而使R型细菌转化为S型细菌 解析:选D　装置中的微孔滤板应允许DNA分子通过而不允许肺炎链球菌通过,吸或压导致少量菌体破裂后,有少量的DNA释放,可通过微孔滤板,A正确;若左臂菌液培养后产生一种菌落(S型细菌的菌落)、右臂菌液培养后产生两种菌落(S型和R型细菌的菌落),则证明R型细菌转化为S型细菌时不需要二者直接接触,B正确;R型细菌没有多糖类的荚膜,S型细菌有多糖类的荚膜,因此R型细菌形成的菌落比S型细菌形成的菌落粗糙,C正确;S型细菌的DNA能诱导R型细菌发生基因重组,从而使R型细菌转化为S型细菌,D错误。 主题研习(二)　噬菌体侵染细菌实验与烟草花叶病毒感染实验 厚基础　 (一)噬菌体侵染细菌的实验 1.T2噬菌体的结构及生活方式 2.T2噬菌体的复制式增殖 3.噬菌体侵染细菌的实验过程和结果 (1)标记噬菌体 T2噬菌体属于病毒,专门寄生在大肠杆菌体内,不能直接用培养基培养。若要标记T2噬菌体,需先标记大肠杆菌。 (2)噬菌体侵染细菌 (3)实验结果分析 ①噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。 ②子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。 (二)烟草花叶病毒感染实验及生物的遗传物质 1.烟草花叶病毒感染烟草的实验 2.生物体内的核酸种类及遗传物质 　　[微点拨]　一种生物的遗传物质是唯一的,对某种生物不能说“主要遗传物质”。 基础盘查 1.微点判断——落实基本生命观念 (1)(2025·河南卷)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,子代噬菌体中的S元素全部来自其宿主细胞。 (√) (2)(2024·甘肃卷)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。 (×) (3)(2022·广东卷)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。 (√) (4)(2022·浙江卷)噬菌体侵染细菌实验需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌。 (×) 2.发掘教材——提升科学思维能力 (1)(人教版必修2 P45“相关信息”探究思考)T2噬菌体侵染细菌实验中,选择32P和35S这两种同位素分别对DNA和蛋白质进行标记的原因是T2噬菌体中仅蛋白质分子中含有S,而P几乎都存在于DNA分子中;不能用14C和18O这两种同位素标记的原因是T2噬菌体的蛋白质和DNA中都含有这两种元素。 (2)(人教版必修2 P46“思考·讨论”问题分析)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①个体很小,结构简单: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,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:细菌每20~30 min就可繁殖一代;病毒短时间内可大量增殖。  (3)(苏教版必修2 P45“积极思维”探究分析)噬菌体侵染细菌实验中搅拌和离心的作用分别是什么?上清液和沉淀物主要有哪些物质和结构? 搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体(蛋白质外壳)与细菌分离;离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。上清液中主要是噬菌体的蛋白质外壳;沉淀物中主要是包含噬菌体DNA的大肠杆菌。 (4)某科研小组进行噬菌体侵染细菌实验时,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悬浮液中的35S先增大后保持在80%左右,原因是有20%的噬菌体没有与细菌分离。 析重难　 重难点(一)　噬菌体侵染细菌实验过程分析 1.实验中“三次”涉及大肠杆菌 2.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 　　[例1]　(2026·盘锦一模)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程:吸附→注入→合成→组装→释放。赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术设计巧妙实验(部分实验流程如图),证明了噬菌体的遗传物质是DNA。下列叙述正确的是 (　　) A.用32P标记T2噬菌体时,培养基中应加入大肠杆菌等多种微生物 B.T2噬菌体侵染阶段,合成病毒组分所需模板均由T2噬菌体提供 C.子代噬菌体中只有少部分检测到放射性,说明操作②进行的不充分 D.若用35S标记噬菌体,沉淀物无放射性,说明噬菌体外壳未注入细胞 [解析]　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒,因此32P标记T2噬菌体时,培养基中应只加入大肠杆菌,A错误;T2噬菌体侵染阶段,合成病毒DNA的模板可由T2噬菌体提供,但合成病毒蛋白质的mRNA并不是T2噬菌体提供,而是在大肠杆菌内合成的,B错误;子代噬菌体中只有少部分检测到放射性,原因是DNA是半保留复制,随着噬菌体繁殖代数的增加,含母链的噬菌体所占比例会越来越少,C错误;若用35S标记噬菌体进行实验,沉淀物无放射性,说明噬菌体外壳未注入细胞,D正确。 [答案]　D 重难点(二)　探究生物遗传物质的方法 　　[例2]　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。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组) [解析]　(1)在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时,要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中“假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换”,就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此,使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA为胸腺嘧啶,RNA为尿嘧啶)带上标记,根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活,其增殖时的原料只能来自宿主细胞,所以实验中需配制两种培养基,记为甲组和乙组,甲组含有放射性标记的尿嘧啶,乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶,分别加入等量的宿主细胞,使宿主细胞带上相应标记,之后接种新病毒,培养一段时间后,收集病毒并检测其放射性。 (2)本实验有两种结果:一种是甲组有放射性,乙组无放射性,则该新病毒为RNA病毒;另一种为乙组有放射性,甲组无放射性,则该新病毒为DNA病毒。 [答案]　(1)实验思路 甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 (2)预期实验结果及结论 若甲组收集的病毒有放射性,乙组无放射性,则为RNA病毒;反之为DNA病毒。 |认|知|生|成|　探究“遗传物质”种类的3种方法 研考向　 题点(一)　噬菌体侵染细菌实验分析 1.TM4为侵染耻垢分枝杆菌的双链DNA噬菌体,其增殖过程与T2噬菌体相似。耻垢分枝杆菌的stpK7基因的表达产物会使TM4吸附在细菌表面,进而侵染细菌,敲除stpK7基因后,会使TM4的吸附能力减弱。按照赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验流程,进行下表中的相关实验,实验结果分析错误的是 (　　) 选项 耻垢分枝杆菌 TM4 噬菌体 实验结果 分析 A 未敲除stpK7组和敲除stpK7组 35S标记 两组的上清液中放射性无明显区别 B 32P标记的未敲除stpK7组和32P标记的敲除stpK7组 未标记 两组子代TM4的DNA均含32P C 未敲除stpK7组和敲除stpK7组 32P标记 敲除stpK7组沉淀中放射性强度高于未敲除stpK7组 D 35S标记的未敲除stpK7组和35S标记的敲除stpK7组 未标记 两组子代TM4均含35S 解析:选C　TM4噬菌体被35S标记后侵染未被标记的耻垢分枝杆菌,噬菌体被标记的蛋白质外壳在侵染过程中未进入细菌内,故未敲除stpK7组和敲除stpK7组的上清液中放射性无明显区别,A正确。未被标记的TM4噬菌体侵染被32P标记的耻垢分枝杆菌,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,B正确。耻垢分枝杆菌敲除stpK7基因后,TM4的吸附能力减弱,使可以将DNA注入细胞的TM4减少,因此用被32P标记的TM4侵染未被标记的耻垢分枝杆菌,敲除stpK7组沉淀中放射性强度低于未敲除stpK7组,C错误。未被标记的TM4噬菌体侵染被35S标记的耻垢分枝杆菌,噬菌体的DNA注入细胞后利用宿主细胞中35S标记的物质合成子代噬菌体,子代均含35S,D正确。 2.(2026·邢台期末)某科研小组在“噬菌体侵染细菌的实验”中分别用同位素32P、35S、18O和14C对T2噬菌体以及大肠杆菌成分做了如表所示的标记,一段时间后检测放射性的主要分布部位。下列分析正确的是 (　　) 组别 第一组 第二组 第三组 噬菌体成分 用35S标记 未标记 用14C标记 大肠杆菌成分 用32P标记 用18O标记 未标记 A.第一组沉淀物中有较高的放射性,上清液中放射性较低 B.即使保温时间过长,第二组的上清液中也检测不到放射性 C.第三组上清液不具有放射性,沉淀物中放射性较高 D.第三组子代噬菌体大多数都具有放射性 解析:选B　第一组用35S标记T2噬菌体用32P标记大肠杆菌,故第一组沉淀物和上清液中都具有较高的放射性,A错误。第二组用18O标记大肠杆菌,18O没有放射性,B正确。第三组用14C标记T2噬菌体,则T2噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记,故第三组上清液和沉淀物中都具有较高的放射性,C错误。第三组用14C标记T2噬菌体,则T2噬菌体的DNA会被标记,但大肠杆菌未标记,故第三组少数含有亲本链的子代噬菌体具有放射性,D错误。 题点(二)　RNA是遗传物质的实验分析 3.已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶片,且两者都由蛋白质和RNA组成。如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析,下列叙述错误的是 (　　) A.该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑 B.杂交病毒1和杂交病毒2产生的原理是基因重组 C.该实验只能说明TMV、HRV的遗传物质是RNA D.若实验运用同位素标记技术,不能选择15N进行标记 解析:选B　该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑,A正确;杂交病毒是由蛋白质外壳和核酸重组形成的,其原理不是基因重组,B错误;题述实验只能说明HRV和TMV的遗传物质是RNA,C正确;病毒的蛋白质外壳和RNA均含有N,故无法用15N将蛋白质外壳和RNA区分开,因此不能选择15N进行标记,D正确。 题点(三)　探究遗传物质的思路和方法 4.(2026·西安模拟)某科研机构发现了一种新型病毒,并对该病毒的遗传物质做了进一步研究。以下关于该研究的描述,不正确的是 (　　) A.分别用32P和35S标记该病毒,若能被32P标记,则该病毒的遗传物质是DNA B.用化学分析的方法对该病毒的遗传物质的五碳糖进行分析,用以判断病毒的遗传物质是DNA还是RNA C.将宿主细胞放在含有放射性标记的核苷酸培养基中培养,再用该病毒感染宿主细胞,一段时间后收集子代病毒并检测其放射性,可用以研究其遗传物质种类 D.提取该病毒的遗传物质,与HIV的遗传物质比较稳定性强弱,用以判断该病毒的遗传物质是不是双链核酸 解析:选A　病毒的遗传物质是DNA或RNA,两种物质都含有P元素,故若能被32P标记,仍不能区分其遗传物质类型,A错误;两种核酸中,DNA特有的五碳糖是脱氧核糖,RNA则是核糖,因此可根据五碳糖的种类判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA,B正确;将宿主细胞放在含有放射性标记的核苷酸(如可标记尿嘧啶核糖核苷酸或标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸)培养基中培养,再用该病毒感染宿主细胞,一段时间后收集子代病毒并检测其放射性,可用以研究其遗传物质种类,C正确;HIV的遗传物质是单链的RNA,稳定性弱,易发生变异,故与HIV的遗传物质比较稳定性强弱,可用以判断该病毒的遗传物质是不是双链核酸,D正确。 $