人教(2019)生物必修2（知识点+跟踪检测）第5讲 DNA是主要的遗传物质(含答案）

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人教(2019)生物必修2（知识点+跟踪检测）
第5讲 DNA是主要的遗传物质
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一、肺炎双球菌的转化实验
1．格里菲思的体内转化实验
(1)实验材料：两种肺炎双球菌
(2)格里菲思的体内转化实验
2．艾弗里的体外转化实验
(1)设计思路：直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，将它们分别与R型细菌混合培养，研究它们各自的遗传功能。
(2)实验过程和结论
二、噬菌体侵染细菌实验
1．实验材料和方法
(1)实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(2)实验方法：同位素示踪法，该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。
2．实验过程
3．实验结论
在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。
三、生物的遗传物质
[基础微点练清]
1．判断正误
(1)证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验是由我国科学家完成的 (×)
(2)T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解(×)
(3)培养基中的32P经宿主提取后可出现在T2噬菌体的核酸中 (√)
(4)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，实验中可用15N代替32P标记DNA(×)
(5)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明病毒中有DNA，但没有蛋白质(×)
(新人教版必修2 P47“概念检测”T2C)
(6)绝大多数生物的遗传物质是DNA(√)
(7)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(×)
(8)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA(×)
(9)所有生物的遗传物质都是DNA(×)
(10)真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA(√)
2．在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是(　　)
①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验
③肺炎双球菌转化实验　④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
⑤DNA的X光衍射实验
A．①②　　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．④⑤
解析：选C　孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律。摩尔根通过果蝇杂交实验说明了基因位于染色体上。DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的发现提供了重要依据。肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验均证明了DNA是遗传物质。
3．(新人教版必修2 P47“概念检测”T1)枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是(　　)
A．多肽　　　　　　　　 B．多糖
C．组氨酸 D．DNA
解析：选D　只有遗传物质DNA才能使枯草杆菌发生题干描述的变化。
4．在探索遗传物质的道路上，艾弗里的肺炎双球菌转化实验、赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验具有里程碑式贡献。相关叙述正确的是(　　)
A．都设法将DNA与蛋白质分开，研究各自在遗传中的作用
B．都设法诱导发生基因重组，研究其子代表现型的变化
C．都运用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
D．肺炎双球菌体外转化实验比噬菌体侵染细菌实验更具有说服力
解析：选A　艾弗里的实验是用离心的方法将肺炎双球菌的DNA和蛋白质分开，没有涉及同位素标记技术，赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验是利用同位素标记技术将DNA和蛋白质分开，然后直接地、单独地观察各种物质的作用，A正确，C错误。艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中S型细菌和R型细菌的遗传物质发生了基因重组，噬菌体侵染细菌实验中没有发生基因重组，B错误。艾弗里的肺炎双球菌转化实验中分离DNA时，其中还混有少量的蛋白质(大约混有0.02%的蛋白质)，当时进行物质分离和提纯还有一定的困难，所以不能排除蛋白质的作用；噬菌体侵染细菌实验利用同位素标记法，进入细菌细胞的只有DNA，证明了DNA是遗传物质，即肺炎双球菌体外转化实验并没有将DNA和蛋白质完全分开，在这一点上噬菌体侵染细菌的实验更有说服力，D错误。
5．下列有关遗传变异的相关叙述正确的是(　　)
A．肺炎双球菌的转化实验证明S型细菌的DNA可使小鼠致死
B．RNA有三种，它们的结构一般是单链，tRNA是由三个碱基组成的
C．花药离体培养过程中，基因突变、基因重组、染色体变异均有可能发生
D．35S标记的噬菌体侵染实验中，沉淀物存在少量的放射性可能是搅拌不充分所致
解析：选D　肺炎双球菌体内转化实验证明S型细菌中存在某种转化因子，不能证明S型细菌的DNA可使小鼠致死，只有肺炎双球菌体外转化实验证明从S型细菌中提取的DNA能将R型细菌转化为S型细菌，从而使小鼠死亡，A错误；RNA有三种，它们的结构一般是单链，tRNA中由三个碱基组成反密码子，B错误；花药离体培养过程中，基因突变和染色体变异均有可能发生，由于该过程只进行有丝分裂，因此不会发生基因重组，C错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳并没有进入细菌内，离心后分布在上清液中，若沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分，少数蛋白质外壳未与细菌分离所致，D正确。
6．(新人教版必修2 P47“拓展应用”T2)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。
提示：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。
一、肺炎双球菌的转化实验
[试考题·查欠缺]
1．(浙江选考)为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：
下列叙述正确的是(　　)
A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性
B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质
C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA
D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
解析：选C　DNA能够耐受较高的温度，加热冷却后DNA的活性能够恢复，甲组培养皿中应该有R型和S型两种菌落，A错误；乙组中S型菌提取物中的蛋白质被蛋白酶催化水解了，所以转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中只有R型菌落，更能进一步确定转化物质是DNA，C正确；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，D错误。
2．(浙江选考)下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙述，正确的是(　　)
A．活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B．活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D．离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
解析：选D　R型菌转化为S型菌属于基因重组，是可遗传变异，能够稳定遗传，A错误。能使R型菌转化为S型菌的转化因子是S型菌的DNA，而不是荚膜物质，B错误。转化因子是DNA而不是蛋白质，所以蛋白质不会使R型菌转化为S型菌，C错误。S型菌提取物中的DNA经过DNA酶处理后会被降解，从而不能使R型菌转化为S型菌，D正确。
[强知能·补欠缺]
1．肺炎双球菌转化实验中的对照设计
(1)在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型细菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型细菌单独注射和加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射形成对照。
(2)在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。
2．理解“转化”的两个关键点
(1)转化的实质是基因重组而非基因突变
肺炎双球菌转化实验中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。
(2)S型细菌死亡实质
加热使蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止；加热时可以破坏DNA双链间的氢键，使DNA的双螺旋结构被破坏，在温度降低后可恢复原结构，保持其作为遗传物质的功能。
[练题点·全过关]
1．(2021·北京海淀区模拟)为研究 R 型肺炎双球菌转化为 S 型菌的转化因子是 DNA 还是蛋白质，进行了下图所示的转化实验。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
解析：选B　本实验通过加蛋白酶和DNA酶，利用酶解法去除单一成分，将DNA、蛋白质分开来进行研究，A正确；甲组是混合培养，乙组是除去蛋白质后再混合培养，均能发生转化，但转化率低，培养皿中有R型及S型菌落，B错误； 乙组实验中加蛋白酶处理后，培养皿中有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DNA酶后，没有S型菌落，说明DNA的结构被破坏了，若是结构完整，则有S型菌落，进一步对照说明DNA 使 R 型菌发生转化，D正确。
2．艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌中何种物质是“转化因子”，进行了肺炎双球菌体外转化实验。下列有关叙述错误的是(　　)
A．添加S型细菌DNA的培养基中只长S型菌落
B．实验过程中应使用固体培养基培养R型细菌
C．实验结论是S型细菌的DNA使R型细菌发生了转化
D．实验设计思路是分别单独观察S型细菌各种组分的作用
解析：选A　肺炎双球菌体外转化实验中，添加S型细菌DNA的培养基中有S型和R型两种菌落。
3．(2021·菏泽月考)下面关于肺炎双球菌与新型冠状病毒共同特征的叙述，错误的是(　　)
A．都是人类肺炎的病原体
B．都有核酸作为遗传物质
C．都没有细胞核和线粒体
D．都是形体微小的单细胞生物
解析：选D　肺炎双球菌与新型冠状病毒均能引起肺炎，属于肺炎的病原体，A正确；肺炎双球菌属于原核生物，其遗传物质为核酸中的DNA，新型冠状病毒为RNA病毒，其遗传物质为核酸中的RNA，B正确；肺炎双球菌为原核生物，无成形的细胞核，无各种复杂的细胞器，只含一种细胞器核糖体，新型冠状病毒无细胞结构，因此肺炎双球菌与新型冠状病毒都没有细胞核和线粒体，C正确，D错误。
二、噬菌体侵染细菌的实验
[试考题·查欠缺]
1．(2020·浙江选考)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是(　　)
A．甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，但不产生含32P的子代噬菌体
B．甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体
C．乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体
D．乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体
解析：选C　甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，说明这一部分DNA没有和蛋白质外壳组装在一起，不会产生含32P的子代噬菌体，A正确；甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，在侵染过程中，DNA进入大肠杆菌体内，由于噬菌体繁殖所需原料来自未被标记的大肠杆菌，且DNA复制为半保留复制，所以可产生含32P的子代噬菌体和不含32P的子代噬菌体，B正确；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的悬浮液含较多35S标记的噬菌体蛋白质，不会产生含35S的子代噬菌体，C错误；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体，D正确。
2．(2019·江苏高考)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是(　　)
A．实验中可用15N代替32P标记DNA
B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的
C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌
D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
解析：选C　N在噬菌体外壳蛋白与DNA中都存在，本实验要标记DNA的特有元素，故不能用15N代替32P，A错误；噬菌体外壳蛋白是由噬菌体的遗传物质编码的，B错误；噬菌体侵染大肠杆菌后，以自身DNA为模板，以大肠杆菌中的4种脱氧核苷酸为原料，合成子代DNA，C正确；本实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
[强知能·补欠缺]
1．噬菌体侵染细菌实验中的放射性分析
(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌
2．遗传物质实验的两点分析
(1)两种肺炎双球菌在小鼠体内的数量变化
①适量的R型细菌被注入小鼠体内，数量会减少，最后几乎降为0，原因是小鼠具有免疫系统，能将少量的R型细菌清除。
②适量的S型细菌被注入小鼠体内，数量会增加，因为S型细菌有毒，会使小鼠的免疫力大大降低。
③适量的混合菌被注入小鼠体内，数量都会增加，因为S型细菌的存在，导致小鼠免疫力下降，使R型细菌的数量也增加。
④加热杀死的S型细菌与正常的R型细菌被混合注入小鼠体内，R型细菌数量会暂时下降，一旦S型细菌的DNA将R型细菌转化成有活性的S型细菌，小鼠的免疫力会崩溃，接下来两种细菌的数量都会增加。
(2)“两看法”解答噬菌体侵染细菌标记问题
[练题点·全过关]
1．(2018·浙江选考)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述，正确的是(　　)
A．噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性
B．肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果
C．肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D．烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后，可检测到A型病毒，说明RNA是TMV A的遗传物质
解析：选D　DNA的复制方式为半保留复制，合成新链的原料由细菌提供，只有少部分子代噬菌体具有放射性；肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因重组的结果；肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，说明DNA是遗传物质，需与S型菌的蛋白质能否使R型菌转化为S型菌实验作对照，才能说明蛋白质是否是遗传物质。
2．材料的选择对实验的成功与否至关重要，赫尔希和蔡斯在探索DNA是遗传物质时就是以噬菌体作为实验材料，在该实验过程中，该病毒所体现出的最突出特点是(　　)
A．不能在营养丰富的培养基上生存
B．遗传物质是DNA，而不是RNA
C．侵染细胞时只有核酸进入宿主细胞
D．侵染的宿主细胞只能是大肠杆菌
解析：选C　赫尔希和蔡斯所选择的T2噬菌体在侵染大肠杆菌时只有DNA进入了大肠杆菌，实现了DNA和蛋白质的完全分离，这样可以单独地研究二者的功能，这是实验成功的关键。
3．图1、图2表示T2噬菌体侵染大肠杆菌的相关实验，某同学据图分析总结出六个结论，你认为正确的有(　　)
①甲处的噬菌体一定含有放射性　②乙处的噬菌体一定不含放射性　③图1能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质不是遗传物质　④图2增设一组35S标记的噬菌体作对照，就能证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质　⑤如果培养2代以上，甲处DNA分子两条链都有放射性的噬菌体个数一定增多　⑥如果培养2代以上，乙处噬菌体的核酸都不含放射性
A．一项　　　　　　　　　 B．二项
C．三项 D．四项
解析：选B　分析图1可知，培养噬菌体的大肠杆菌已被32P或35S标记，故甲处的噬菌体一定含有放射性，①正确；用含有32P标记的1个噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌后，释放的子代噬菌体乙中，有2个含有放射性，②错误；图1中用含有32P或35S标记的大肠杆菌培养噬菌体，获得被标记的噬菌体，证明了噬菌体增殖时的原料来自大肠杆菌，不能证明DNA是遗传物质，③错误；图2增设一组35S标记的噬菌体作对照，可说明在噬菌体增殖过程中，起遗传效应的物质是DNA，因被35S标记的蛋白质没有进入大肠杆菌中，故不能证明蛋白质不是遗传物质，④正确；如果图1中用含35S的培养基培养大肠杆菌，噬菌体侵染大肠杆菌后，甲处的DNA分子无放射性，⑤错误；若培养2代以上，乙处有2个噬菌体的核酸含放射性，⑥错误。
4．下列有关肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是(　　)
A．二者设计思路都是设法将DNA和蛋白质分开，单独研究它们的作用
B．二者都巧妙地运用了同位素标记法
C．二者都能证明DNA可指导蛋白质的合成
D．二者都证明DNA是主要的遗传物质
解析：选A　肺炎双球菌转化实验没有用到同位素标记法，也不能证明DNA可指导蛋白质的合成，B、C错误；这两个实验都是设法将DNA和蛋白质分开，单独地研究它们在遗传中的作用，从而证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，A正确，D错误。
一、科学探究——烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验
1．不同生物的遗传物质
生物类型 病毒 原核生物 真核生物
体内核酸种类 DNA或RNA DNA和RNA DNA和RNA
体内碱基种类 4种 5种 5种
体内核苷酸种类 4种 8种 8种
遗传物质 DNA或RNA DNA DNA
实例 噬菌体或烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝藻 玉米、小麦、人
2．车前草病毒(HRV)和烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验
(1)实验过程
用HRV病毒的核酸与TMV病毒的蛋白质外壳重新组成一种病毒去感染烟草时，烟叶上的病斑与HRV病毒感染时一样，从烟叶病斑中提取的病毒颗粒都是HRV类型。
(2)实验图解
(3)实验结论
在没有DNA的生物中，RNA是决定生物性状的物质，也就是说RNA是这些生物的遗传物质。
[素养训练]
1．(2018·全国卷Ⅱ)下列关于病毒的叙述，错误的是(　　)
A．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA
B．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解
C．HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征
D．阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
解析：选B　烟草花叶病毒由RNA和蛋白质组成，故可从烟草花叶病毒中提取到RNA；T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌细胞内的病毒，在大肠杆菌体内增殖可导致其裂解；HIV主要攻击人的T细胞，使人体免疫力下降直至完全丧失，引起人患获得性免疫缺陷综合征；病毒感染引发的疾病通常具有传染性，阻断病毒的传播，即切断传播途径，可降低其所致疾病的发病率。
2．如图是某种高等植物病原体的遗传实验过程，实验表明这种病原体(　　)
A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．寄生于细胞间，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．寄生于细胞间，通过RNA遗传
解析：选A　从图示可看出，将RNA接种在叶片上，叶片出现了病斑，而将蛋白质外壳接种到叶片上，叶片上没有出现病斑，所以该病原体是通过RNA遗传的。病毒都是寄生在细胞内的，其利用细胞提供的酶进行相关代谢。
3．科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中，不可能出现的结果是(　　)
实验编号 实验过程 实验结果
病斑类型 病斑中分离出的病毒类型
A a型TMV感染植物 a型 a型
B b型TMV感染植物 b型 b型
C 组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型
D 组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型
解析：选C　因为烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以决定病毒类型和病斑类型的是RNA，而不是蛋白质。C项中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。
二、科学探究——同位素标记法在实验中的应用
同位素标记法是用示踪元素标记化合物，根据化合物的放射性确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，也称为同位素示踪法。
1．噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DNA 蛋白质 DNA和蛋白质
亲代噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N
培养细菌 31P 32S 12C、2H、16O、14N
子代噬菌体 32P、31P 32S C、H、O、N两种都有
(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。
2．高中生物其他常用同位素示踪法举例
放射性元素 标记物质 研究内容 结论(结果)
14C CO2 暗反应中碳的转移途径 发现卡尔文循环
3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成、分泌过程 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
18O H2O和CO2 光合作用中O2的来源 产生的O2来自H2O，而不是CO2
15N DNA DNA的复制 DNA半保留复制
32P DNA 生物的遗传物质 DNA是生物的遗传物质
35S 蛋白质
[素养训练]
1．如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，下列分析正确的是(　　)
A．只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记
B．子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S
C．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N
D．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N、35S
解析：选C　DNA分子中含有H、N元素，所以用3H、15N、35S标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了；由于子代噬菌体蛋白质外壳是利用无放射性的细菌中的物质为原料合成的，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子，DNA复制方式是半保留复制，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N；子代噬菌体的DNA分子中不含有S元素。
2．如果用32P、35S、15N标记T2噬菌体后，让其侵染未被标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体结构中(　　)
A．可在DNA中找到32P、15N
B．可在外壳中找到35S、15N
C．可在外壳中找到32P、15N
D．可在DNA中找到32P、35S、15N
解析：选A　由于15N在亲代噬菌体DNA和蛋白质都有，32P只存在于亲代噬菌体DNA中，35S只存在亲代噬菌体蛋白质中。噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌体内，其DNA进入细菌，以自身DNA为模板，利用细菌提供的原料合成子代噬菌体，所以可在子代噬菌体的DNA中找到15N和32P，不能在子代噬菌体外壳中找到35S、15N、32P。
3．用DNA双链均被32P标记的一个T2噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌，一段时间后释放出了m个子代T2噬菌体。下列有关叙述错误的是(　　)
A．用32P标记T2噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法不同
B．这m个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为2/m
C．若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代
D．经过培养，得到的m个子代T2噬菌体中有3/4含有35S
解析：选D　T2噬菌体为病毒，没有细胞结构，不能用培养基进行直接培养；而大肠杆菌属于原核生物，能用培养基进行直接培养，A正确。这m个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为2/m，B正确。由于DNA的复制方式为半保留复制，若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代，C正确。培养过程中原料都来自大肠杆菌，所以得到的m个子代T2噬菌体中都有35S，D错误。
4．下列是应用同位素示踪的方法进行的几种研究，其中正确的是(　　)
①分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质用于探究噬菌体的遗传物质　②给予某人131I，通过测定甲状腺的放射性可以反映甲状腺的功能状态　③用单细胞绿藻做14CO2示踪实验，不同时间点对放射性碳分析可得出暗反应的途径　④用放射性同位素标记某种氨基酸进行示踪，可得出分泌蛋白合成、加工和分泌的途径
A．①②　　　　　　　　 B．①③
C．①②③ D．①②③④
解析：选D　噬菌体侵染细菌实验中分别用32P标记DNA、35S标记蛋白质的噬菌体侵染细菌，证明了DNA是遗传物质，①正确；I是甲状腺细胞合成甲状腺激素的原料，给予某人131I，通过测定甲状腺激素的放射性可以反映甲状腺的功能状态，②正确；用单细胞绿藻做14CO2示踪实验，不同时间点对放射性碳分析可得出暗反应的途径是14CO2→14C3→(14CH2O)，③正确；用放射性同位素标记某种氨基酸进行示踪，可得出分泌蛋白合成、加工和分泌的途径，即核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，④正确。
一、选择题
1．艾弗里将R型肺炎双球菌培养在含S型细菌DNA的培养基中，得到了S型肺炎双球菌，有关叙述正确的是(　　)
A．R型细菌转化成S型细菌，说明这种变异是定向的
B．R型细菌转化为S型细菌属于基因重组
C．该实验不能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA
D．将S型细菌的DNA注射到小鼠体内也能产生S型细菌
解析：选B　艾弗里实验中将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别加入培养R型细菌的培养基中，结果只有加入DNA时，才能使R型细菌转化成S型细菌，这说明肺炎双球菌的遗传物质是DNA；该实验中的变异属于基因重组，生物的变异都是不定向的；仅将S型细菌的DNA注射到小鼠体内，不能实现肺炎双球菌的转化。
2．某实验甲组用35S标记的噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌，乙组用32P标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，检测子代病毒的放射性情况。下列有关叙述正确的是(　　)
A．甲组子代有放射性，乙组子代没有放射性
B．甲组子代没有放射性，乙组子代有放射性
C．甲、乙两组子代都有放射性
D．该实验能证明噬菌体的DNA是遗传物质
解析：选C　甲组用35S标记的是噬菌体的蛋白质，蛋白质不是遗传物质，在子代噬菌体中检测不到放射性，32P标记的大肠杆菌能为噬菌体增殖提供原料，使得子代噬菌体有放射性；乙组用32P标记的是噬菌体的DNA，DNA是遗传物质，在子代噬菌体中能检测到放射性，35S标记的大肠杆菌能为噬菌体合成蛋白质外壳提供原料，因此子代噬菌体也具有放射性。即该实验不能证明噬菌体的DNA是遗传物质。
3．假设用32P、35S分别标记了一个噬菌体中的DNA和蛋白质，其中DNA由5 000个碱基对组成，腺嘌呤占全部碱基的30%。用这个噬菌体侵染不含标记的大肠杆菌，共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是(　　)
A．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
B．子代噬菌体中可以同时含有32P、35S
C．该过程需要105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
D．含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为1∶24
解析：选D　噬菌体增殖需要细菌提供原料、酶、能量等，但模板是由噬菌体提供的；噬菌体侵染大肠杆菌时只有它的DNA进入细菌体内，在细菌体内噬菌体DNA进行复制和控制自身蛋白质的合成(细菌提供原料)，因此，子代噬菌体中只有两个噬菌体的DNA含有32P，而所有噬菌体的蛋白质都不含35S；该噬菌体的DNA分子中鸟嘌呤的数量为2 000个，50个子代DNA中有两个DNA分子各有一条链是原来DNA分子保留下来的，因此，合成50个子代DNA需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量为2 000×49＝98 000(个)；含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为2∶48＝1∶24。
4．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．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．RNA是TMV的主要遗传物质
解析：选A　从图示分析可知，TMV放入水和苯酚中后，RNA和蛋白质分离，A正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错误；此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。
5．某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为杂合噬菌体，然后分别侵染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见下表。其中预测正确的是(　　)
杂合噬菌体的组成 实验预期结果
预期结果序号 子代表现型
丙种：甲的DNA＋乙的蛋白质 1 与甲种一致
2 与乙种一致
3 与丙种一致
丁种：乙的DNA＋甲的蛋白质 4 与甲种一致
5 与乙种一致
6 与丁种一致
A．2、4　　　　　　　　　 B．1、5
C．2、5 D．3、6
解析：选B　以DNA为遗传物质的噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在细菌外，DNA注入细菌中，指导合成相应噬菌体的蛋白质和DNA。因此，当甲的DNA＋乙的蛋白质组成的杂合噬菌体侵染细菌时，其子代应表现为甲种噬菌体的性状；当乙的DNA＋甲的蛋白质组成的杂合噬菌体侵染细菌时，其子代应表现为乙种噬菌体的性状。
6．下列有关遗传物质的描述，错误的是(　　)
A．细胞生物的遗传物质都是DNA
B．任何生物个体的遗传物质只有一种
C．肺炎双球菌的遗传物质是DNA或RNA
D．不含DNA的生物，RNA是其遗传物质
解析：选C　一切有细胞结构的生物，遗传物质均为DNA，故肺炎双球菌的遗传物质是DNA。根据遗传物质的不同，可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒两大类，每一种特定的病毒只具有一种核酸。
7．某科研人员进行了肺炎双球菌转化实验，对实验鼠进行了如图所示实验操作。下列相关叙述正确的是(　　)
A．从鼠2和鼠4体内能分离出活菌甲和活菌乙
B．活菌甲是S型细菌，活菌乙是R型细菌
C．若将②改为提取死菌乙的DNA与活菌甲混合注射给鼠2，实验结果不变
D．活菌甲的细胞表面有糖蛋白构成的荚膜
解析：选C　根据题图可知，活菌甲不会导致实验鼠死亡，活菌乙可以导致实验鼠死亡，甲是R型菌，乙是S型菌；鼠4仅被注射了活菌乙，因而不能从其体内分离出活菌甲，鼠2体内可分离出活菌甲和活菌乙，A、B错误。S型菌中的“转化因子”是DNA，若将②改为提取S型菌的DNA与R型菌混合后注射给鼠2，在鼠2体内R型菌可转化为S型菌，实验结果不变，C正确。S型菌的表面有多糖类的荚膜，活菌甲是R型菌，没有荚膜，D错误。
8．(2021年1月新高考8省联考·福建卷)下列关于遗传物质的叙述，错误的是(　　)
A．双链DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接构成
B．T2噬菌体侵染细菌后，利用自身携带的解旋酶催化DNA的复制
C．利用DNA指纹技术鉴定身份的依据是个体的DNA具有特异性
D．通过基因修饰或基因合成能对蛋白质进行改造或制造新蛋白质
解析：选B　脱氧核糖和磷酸交替连接构成双链DNA分子的基本骨架，A正确；T2噬菌体侵染细菌后，其DNA复制所需要的解旋酶由宿主细胞提供，B错误；DNA分子具有多样性和特异性，利用DNA指纹技术鉴定身份的依据是个体的DNA具有特异性，C正确；基因通过转录、翻译控制蛋白质的合成，通过基因修饰或基因合成可对蛋白质进行改造或制造新蛋白质，D正确。
9．(2021·宜昌月考)下列有关“噬菌体侵染细菌”实验的叙述，正确的是(　　)
A．用32P和35S同时标记后的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌以确定噬菌体的遗传物质
B．用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，部分子代噬菌体的DNA不含32P
C．搅拌和离心的目的是一样的，均可使上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒
D．该实验也可以选择14C和15N这两种同位素分别对DNA和蛋白质进行标记
解析：选B　用32P和35S分别标记后的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌可以确定噬菌体的遗传物质，A错误；由于DNA复制具有半保留复制的特点，所以在子代噬菌体中能找到2个含32P标记的DNA，绝大部分不含32P，B正确；搅拌和离心的目的并不一样，搅拌的目的是让吸附在细菌表面的蛋白质外壳与细菌分开，离心可使上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，C错误；用14C和15N对T2噬菌体的DNA和蛋白质进行标记时，无法分清是蛋白质起作用还是DNA在起作用，D错误。
10．甲图所示是将杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化，乙图所示是1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术完成的噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是(　　)
A．甲图中ab对应时间段内，小鼠体内还没形成大量的免疫R型细菌的抗体
B．甲图中的S型细菌是由R型细菌转化来的
C．乙图中噬菌体被标记的成分是蛋白质，所以沉淀物中完全没有放射性
D．乙图中如果噬菌体和细菌混合后不经过搅拌，则上清液中放射性减弱
解析：选C　甲图中ab对应时间段内，由于细菌刚进入小鼠体内，小鼠还没有产生相应的抗体，所以R型细菌会增多，A正确；该实验中部分R型细菌转化成了S型细菌，B正确；从理论上讲，乙图中的放射性只会出现在上清液中，但在实际操作中沉淀物中也会出现部分放射性，C错误；乙图中的实验如果不经过搅拌过程，则很多噬菌体外壳会附着在细菌表面，经过离心后会进入沉淀物中，使得沉淀物中的放射性增强，上清液中放射性减弱，D正确。
11．S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养S Ⅱ型肺炎双球菌可从中分离出R Ⅱ型菌。格里菲思将加热杀死的S Ⅲ型菌与R Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的S Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S Ⅲ型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是(　　)
A．S Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌
B．S Ⅲ型菌是由R Ⅱ型菌突变形成的
C．R Ⅱ型菌经过转化形成了S Ⅲ型菌
D．加热后S Ⅲ型菌可能未被完全杀死
解析：选C　加热杀死的S Ⅲ型菌与R Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的S Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S Ⅲ型菌小鼠未死亡，说明R Ⅱ型菌经过转化形成了S Ⅲ型菌。
12．细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段，从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象，如肺炎双球菌转化实验。S型肺炎双球菌有荚膜，菌落光滑，可致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型菌中分离出了两种突变型：R型，无荚膜，菌落粗糙，不致病；抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型菌和R型菌进行下列实验，对其结果的分析最合理的是(　　)
A．甲组中部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后均可康复
B．乙组中可观察到两种菌落，加青霉素后仍有两种菌落继续生长
C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型菌
D．丁组中因为DNA被水解而无转化因子，所以无菌落生长
解析：选D　甲实验中能转化形成抗青霉素的S型细菌，所以部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗后不能恢复健康，A错误；乙实验中R型菌能转化形成抗青霉素的S型细菌，因此可观察到两种菌落，但是由于R型菌不抗青霉素，加青霉素后只有一种菌落(PenrS型菌)继续生长，B错误；由于R型菌在含有青霉素的培养基中不能生长，所以不能转化出PenrS型细菌，C错误；丁组中因为DNA被水解而无转化因子，所以没有PenrS型细菌的生长，且丁组中加入了青霉素，R型菌也不能生长，故丁组中无菌落生长，D正确。
13．(2021·西安模拟)下列关于“肺炎双球菌的体外转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，错误的是(　　)
A．将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落
B．在用35S标记的噬菌体侵染细菌实验中，细菌裂解后得到的噬菌体大多数有放射性
C．在用32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高
D．两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应
解析：选B　加入了S型细菌中的DNA，R型细菌能转化为S型细菌， 一段时间后培养基中会有两种菌落，A正确；35S标记的是噬菌体的蛋白质，在噬菌体侵染细菌实验中，只有DNA进入大肠杆菌中，蛋白质外壳留在外面，细菌裂解后得到的子代噬菌体没有放射性，B错误；在用32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，保温时间太长(细菌细胞裂解)或太短(噬菌体没有完全侵入)均可导致上清液放射性升高，C正确；两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质区分开后研究各自的效应，D正确。
14．若要验证某种细菌或病毒的遗传物质是DNA，下列方法不可行的是(　　)
A．向R型肺炎双球菌的培养基中加入S型菌的DNA，检测细菌的转化情况
B．向大肠杆菌培养基中加入DNA合成抑制剂，检测大肠杆菌的菌落情况
C．用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，检测子代噬菌体的放射性
D．向大肠杆菌的培养液中加入35S的无机盐，检测子代大肠杆菌DNA中的放射性
解析：选D　向R型肺炎双球菌的培养基中加入S型菌的DNA，培养一定时间后，若培养基中出现了S型菌的菌落，则说明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，A项中方法可行；向大肠杆菌培养基中加入DNA合成抑制剂，若培养基中无大肠杆菌的菌落生成，则说明大肠杆菌的遗传物质是DNA，B项中方法可行；32P标记的是T2噬菌体的DNA，用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，若检测到子代噬菌体有放射性，则说明在亲子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质，C项中方法可行；DNA不含硫元素，向大肠杆菌的培养液中加入35S的无机盐，子代大肠杆菌DNA不会出现放射性，D项中方法不可行。
二、非选择题
15．如图为肺炎双球菌转化实验的图解。据图回答下列问题：
(1)分析图A可以看出，加热杀死的有毒的S型细菌与活的无毒的R型细菌混合注入小鼠体内，小鼠将________，原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若用同位素标记法分别对蛋白质和DNA进行标记，可选用下列哪一组(　　)
A．14C和18O B．35S和32P
C．14C和32P D．35S和18O
(3)分析图B可以看出，如果事先用DNA酶处理S型细菌，则转化作用________(填“能”或“不能”)发生，该实验获得成功的最关键设计是_____________________________
___________________________________________。
解析：加热杀死的有毒的S型细菌与活的无毒的R型细菌混合注入小鼠体内，R型细菌会转化为S型细菌，小鼠将死亡；用同位素标记法分别对蛋白质和DNA进行标记，选用二者特有的元素，蛋白质特有的元素是S，DNA特有的元素是P；DNA酶处理S型细菌，则转化作用不能发生，该实验获得成功的最关键设计是设法将DNA与蛋白质分开，单独、直接地观察它们的作用。
答案：(1)死亡　加热杀死的S型细菌中的“转化因子”将R型细菌转化成活的有毒的S型细菌，使小鼠死亡　(2)B　(3)不能　设法将DNA与蛋白质分开，单独、直接地去观察它们的作用
16．(2021·天津模拟)1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题：
(1)与肺炎双球菌相比，在赫尔希和蔡斯实验中，以噬菌体作为实验材料，该实验材料的优点是________________________________。
(2)实验中首先通过用含________或________的培养基分别培养大肠杆菌，再用未标记的噬菌体侵染上述细菌，可以获得__________的噬菌体。然后用获得的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
(3)侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，离心得到上清液和沉淀物，然后检测“被侵染的细菌”的存活率，以及上清液中的放射性，实验结果如下图所示。
①搅拌的目的是_______________________。
②当搅拌时间少于1分钟时，上清液中35S和32P的放射性较低，而搅拌时间足够长以后，上清液中35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，由此证明了________________________________。
③图中表明“被侵染的细菌”存活率保持在__________，通过该数据可以判断出，被侵染的细菌__________(填“未”或“已”)裂解，否则胞外____________放射性会增高。
(4)本实验证明病毒复制和传递遗传信息的过程中______起着作用。
解析：(1)与肺炎双球菌相比，在赫尔希和蔡斯实验中，以噬菌体作为实验材料，该实验材料的优点是结构简单，仅含有DNA和蛋白质。(2)噬菌体没有细胞结构，不能独立代谢，故实验中首先通过用含35S或32P的培养基分别培养大肠杆菌，再用未标记的噬菌体侵染上述细菌，可以获得35S 或32P标记的噬菌体。然后用获得的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。(3)①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。②由于搅拌的目的是将吸附在细菌上的噬菌体(蛋白质外壳)和细菌分离，所以搅拌时间过短时，含有放射性的蛋白质外壳就会留在细菌表面存在于沉淀物中，从而使得上清液中的放射性较低。由于32P标记的是噬菌体的DNA,35S标记的是噬菌体的蛋白质，实验结果表明当搅拌时间足够长以后，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，可证明DNA进入了细菌，蛋白质没有进入细菌。③图中表明“被侵染的细菌”存活率基本保持在100%，通过该数据可以判断出，被侵染的细菌未裂解，否则子代噬菌体释放出来会使胞外32P放射性增高。(4)本实验结果显示病毒的DNA进入了细胞，而蛋白质没有进入细胞，可证明病毒的复制和传递遗传信息的过程中DNA起着重要的作用。
答案：(1)结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)　(2)35S(或32P)　32P(或35S)　35S或32P标记　(3)①使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离　②DNA进入了细菌，蛋白质没有进入细菌　③100%　未　32P　(4)DNA