新人教生物一轮复习学案：第17讲 DNA是主要的遗传物质（教师版）

新人教生物一轮复习学案
第17讲 DNA是主要的遗传物质
【素养目标】　1.认识DNA分子作为遗传物质应具备的特征，形成结构决定功能的观念。(生命观念)　2.总结肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程，学习科学探究方法。(科学探究)　3.分析人类对遗传物质探究的实验设计思路，培养探究意识。(科学思维)
考点一　肺炎链球菌转化实验的分析
1．肺炎链球菌的类型
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌体
有无致病性 有 无
2.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
实验过程 结果分析 结论
第一组：R型活细菌小鼠不死亡 R型细菌无致病性 已经加热致死的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
第二组：S型活细菌小鼠死亡S型活细菌 S型细菌有致病性
第三组：加热致死的S型细菌小鼠不死亡 加热致死的S型细菌已失活
小鼠死亡S型活细菌 R型细菌转化为S型细菌，且性状可以遗传
3.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
(2)结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(3)减法原理：在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素称为“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
(1)从格里菲思第四组实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌(　　)
(2)S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化(　　)
(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(　　)
(4)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验是通过观察菌落的形态来判断是否发生转化(　　)
(5)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，氢键断开，但缓慢冷却时，其结构可恢复(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较
比较项目 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)
实验构思 用加热致死的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 利用不同的酶，每一实验组特异性地去除一种物质，从而观察这种物质对转化的影响
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
联系 ①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌；②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA；③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则
[典例剖析]
(2021·全国乙卷，5)在格里菲思所做的肺炎双(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型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．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
D　[与R型菌相比，S型菌具有荚膜多糖，S型菌有毒，故可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；S型菌的DNA进入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状，可知S型菌的DNA进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成，B正确；加热杀死的S型菌不会使小白鼠死亡，说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C正确；将S型菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型菌混合，不能得到S型菌，D错误。]
【名师点拨】　掌握信息转化能力
信息提取 信息1：无毒性的R型活细菌
信息2：加热杀死的S型细菌
信息3：分离出了有毒性的S型活细菌
信息转化 1.无荚膜的R型活细菌无致病性
2.加热杀死的S型细菌无致病性
3.R型活细菌可能发生了转化
素养考查 生命观念：结构与功能观 科学思维：分析与综合能力
【角度转换】　提升语言表达能力
上题D项中，若将S型细菌的DNA经RNA酶处理后与R型细菌混合，能(填“能”或“不能”)得到S型细菌，原因是酶具有专一性，RNA酶不能催化DNA水解，因此加热杀死的S型细菌的DNA仍可使R型活细菌发生转化。
考向一　肺炎链球菌转化实验的分析
1．(2023·福州学高三检测)如下图是以肺炎链球菌为实验材料探究生物遗传物质的实验。下列相关分析错误的是(　　)
A．乙组获得的菌体注入小鼠体内后会导致小鼠死亡，推测蛋白质可能不是转化物质
B．R型菌转化为S型菌是由于转移到R型菌内的DNA片段直接表达出荚膜多糖
C．该实验的设计思路是单独探究S型菌的DNA和蛋白质等成分的作用
D．甲组获得的菌体注入小鼠体内后会导致小鼠死亡，推测高温加热不会破坏转化物质的活性
B　[乙组蛋白酶水解蛋白质，获得的菌体注入小鼠体内后会导致小鼠死亡，说明产生了S型细菌，故推测蛋白质可能不是转化物质，A正确；R型菌转化为S型菌是由于转移到R型菌内的DNA片段整合到R菌基因组中，控制表达出荚膜多糖，而非基因直接表达出荚膜多糖，B错误；该实验的设计思路是设法将DNA和蛋白质等成分分开，单独、直接的探究S型菌的DNA和蛋白质等成分的作用，C正确；甲组获得的菌体注入小鼠体内后会导致小鼠死亡说明产生了S型细菌，故推测高温加热不会破坏转化物质的活性，D正确。]
2．(2022·广州高三检测)某科研小组利用小鼠、R型和S型肺炎链球菌在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．该实验中细菌甲和乙分别对应R型细菌和S型细菌
B．经过步骤②后，鼠2血液中含有活菌甲和活菌乙
C．加热致死菌乙中的某种转化因子能使活菌甲转化成活菌乙
D．鼠5经过步骤⑤后死亡的原因是死菌甲中某种物质使活菌乙转化为活菌甲
D　[注射活菌甲的鼠1存活，说明细菌甲无致病性，对应R型细菌；注射活菌乙的鼠4死亡，说明细菌乙有致病性，对应S型细菌，A正确；步骤②是将活菌甲与加热致死的细菌乙混合后注射到小鼠体内，结果鼠2死亡，将从鼠2体内分离出的活菌乙注射到鼠4体内，导致鼠4死亡，说明有部分活菌甲转化为活菌乙，且转化的性状能够遗传，因此鼠2血液中含有的活菌类型有甲和乙，B正确；结合对B选项的分析可推知：死菌乙中的某种转化因子能使活菌甲转化成活菌乙，C正确；鼠5经过步骤⑤后死亡的原因是活菌乙能使鼠致死，活菌甲不具有致死效应，D错误。]
考向二　肺炎链球菌转化实验拓展分析
3．(2022·惠州高三模拟)细菌转化是指游离的DNA分子(同源或异源)被处于感受态的细菌摄取并且在细菌内部表达的过程。以下叙述正确的是(　　)
A．细菌自然转化现象的发现为基因工程的兴起提供了思路
B．S型细菌和R型细菌出现的根本原因是基因选择性表达的结果
C．肺炎链球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D．R型细菌与加热致死的S型细菌混合后绝大多数均被转化为S型细菌
A　[“艾弗里的肺炎链球菌”可证明基因可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，这一发现为基因转移找到了一种运载工具，A正确；生物变异的根本来源是基因突变，S型细菌和R型细菌的出现是基因突变的结果，B错误；肺炎链球菌体内转化实验证明了加热杀死的S型细菌体内存在某种转化因子，C错误；R型细菌与加热致死的S型细菌混合后只有少数被转化为S型细菌，D错误。]
4．(2023·泰州高三检测)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示：
下列叙述正确的是(　　)
A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解
B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果
C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
D　[步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同，否则会影响实验结果，B错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D正确。]
考点二　噬菌体侵染细菌实验的分析
1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)噬菌体的增殖
增殖需要的条件 内容
模板 噬菌体噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA原料 大肠杆菌大肠杆菌提供的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
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，再用标记的噬菌体侵染大肠杆菌。
【拾遗补缺】　源于必修2 P45相关信息：仅蛋白质分子中含有硫(S)，磷(P)几乎都存在于DNA中。
3．实验过程
(1)标记T2噬菌体
(2)侵染大肠杆菌
4．实验分析
(1)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。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。
5．实验结论：DNA才是噬菌体的遗传物质。
【拾遗补缺】　(1)源于必修2 P46“思考·讨论”：以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料优点有①②(填序号，下同)。
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具有相对的稳定性　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
(1)为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，用32P和35S分别标记一组噬菌体的DNA和蛋白质外壳(　　)
(2)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体(　　)
(3)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①②(　　)
(4)用1个含35S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35S(　　)
(5)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
1．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
2．比较艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
项目 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
处理方法 直接分离：在S型细菌的细胞提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA
检测方式 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置
结论 证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
[典例剖析]
(2023·内江高三检测)为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是(　　)
搅拌时间(min) 1 2 3 4 5
上清液35S百分比(%) 50 70 75 80 80
上清液32P百分比(%) 21 25 28 30 30
被侵染细菌成活率(%) 100 100 100 100 100
A．通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离
B．进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3 min
C．搅拌5 min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体
D．32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P
B　[上清液35S百分比都没有达到100%，说明通过搅拌不可能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A错误；进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间短于3 min，上清液35S百分比会减小；达到4 min后，上清液35S百分比不再增大，说明搅拌时间不能短于3 min，B正确；被侵染细菌成活率100%，说明被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体，放射性物质还在沉淀物中；搅拌5 min时，上清液含32P的原因是有部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中，C错误；由于DNA具有半保留复制的特点，母链含32P，新合成的子链含31P，所以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体中只有少数含32P，D错误。]
【名师点拨】　掌握信息转化能力
信息提取 信息1：搅拌时间对实验结果的影响
信息2：用35S和32P分别标记的T2噬菌体
信息3：搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性＋表格
信息转化 1.搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
2.35S标记噬菌体的蛋白质外壳，32P标记噬菌体的DNA
3.随搅拌时间的延长，上清液35S、32P的百分比都增加，但多于4 min不再增加；细菌成活率都是100%，说明细菌没有裂解
素养考查 科学思维：比较与分类能力 科学探究：数据处理能力
【角度转换】　提升语言表达能力
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，沉淀物有较高放射性的原因是可能由于搅拌不充分，有含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。
考向一　噬菌体侵染细菌的标记问题分析
5．(2022·深圳一模)下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，错误的是(　　)
A．T2噬菌体利用大肠杆菌的核糖体合成其蛋白质外壳
B．该实验的结果可以证明大肠杆菌的主要遗传物质是DNA
C．大肠杆菌在含有35S的培养基中培养若干代的目的是获得35S标记的大肠杆菌
D．搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与其分离，利于离心环节的进行
B　[T2噬菌体属于细菌病毒，营寄生生活，因此T2噬菌体利用大肠杆菌的核糖体以及原料和能量等合成其蛋白质外壳，A正确；该实验的结果可以证明噬菌体的遗传物质是DNA，B错误；大肠杆菌在含有35S的培养基中培养若干代的目的是获得35S标记的大肠杆菌，C正确；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与大肠杆菌分离，利于离心环节的进行，D正确。]
6．(2022·海南卷，13)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
C　[15N是稳定同位素，不含放射性。T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆菌内，蛋白质外壳留在细胞外，经实验处理后主要分布于上清液中，而沉淀物主要为含有亲代T2噬菌体DNA的大肠杆菌，故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中，③组的上清液和沉淀物均有放射性，④组的放射性物质主要分布在上清液中。并且想要验证DNA是遗传物质，应使用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质外壳进行侵染实验，故选C。]
【题后归纳】　“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考向二　肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
7．(2022·岳阳高三模拟)如图甲是将加热杀死的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，图乙是利用放射性同位素标记技术完成噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列叙述错误的是(　　)
A．图甲实验中，R型细菌的菌体表面没有多糖类荚膜，对小鼠无毒性
B．图甲实验中，后期出现的大量S型细菌大多并不是由R型细菌直接转化而来
C．图乙中沉淀物的放射性随着培养的子代噬菌体代数的增多而越来越强
D．图乙实验中，若换用35S标记亲代噬菌体，所得子代噬菌体一般没有放射性
C　[R型细菌的菌体表面没有多糖类荚膜，对小鼠无毒性，A正确；加热杀死的S型细菌可以使部分R型活细菌转化为S型活细菌，但后期大部分的S型细菌应该是由转化而来的S型活细菌增殖产生的，B正确；随着培养的子代噬菌体代数的增多，部分细菌可能裂解，子代噬菌体释放出来，导致放射性出现在上清液中，而且大肠杆菌中的原料没有放射性，所以沉淀物中的放射性不一定会随着子代噬菌体代数的增多而增强，C错误；图乙实验中，若换用35S标记亲代噬菌体，因为标记的蛋白质没有进入细菌体内，合成子代噬菌体蛋白质的氨基酸由细菌提供，而细菌中的氨基酸没有进行同位素标记，因此所得子代噬菌体一般没有放射性，D正确。]
【题后归纳】　格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)的3个“不同”
8．(2022·潍坊三模)用T2噬菌体分别侵染培养在含32P或35S培养基上的两组大肠杆菌，大肠杆菌裂解后，收集裂解液，再分别感染培养在普通培养基上的甲、乙两组大肠杆菌，感染后培养10 min，再搅拌离心，得到上清液(内有噬菌体)和沉淀(大肠杆菌，未破裂)，同位素测定结果如下表。下列说法错误的是(　　)
离心管 放射强度/%
上清液 沉淀
甲组 30 70
乙组 80 20
A．噬菌体的DNA可侵入到大肠杆菌细胞内
B．甲组上清液中含有尚未完成侵染的噬菌体
C．乙组沉淀中部分大肠杆菌带有噬菌体外壳
D．甲、乙两组的对照说明DNA是大肠杆菌的遗传物质
D　[实验结果表明噬菌体的DNA可侵入大肠杆菌内，而蛋白质外壳留在了外面，A正确；甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，P元素存在于DNA中，在侵染过程中，DNA进入大肠杆菌中，因此放射性主要存在于沉淀中，而甲组上清液中有少量放射性，可能是有少量噬菌体尚未完成侵染，B正确；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌中，所以乙组的上清液中含较多35S标记的噬菌体蛋白质，不会产生含35S的子代噬菌体，但乙组沉淀中仍有少量放射性，原因可能是搅拌不充分导致沉淀中部分大肠杆菌带有噬菌体外壳，C正确；该实验中甲、乙两组形成相互对照，甲组用来探究噬菌体的DNA是否进入大肠杆菌内，乙组用来探究噬菌体的蛋白质外壳是否进入大肠杆菌内，最后证明了噬菌体的DNA是遗传物质，D错误。]
【题后归纳】　噬菌体侵染实验三次涉及大肠杆菌
考点三　烟草花叶病毒感染实验及遗传物质
1．烟草花叶病毒对烟草叶的感染实验
(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。
2．探索结论
DNA是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。
(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质(　　)
(2)细胞生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸(　　)
(3)所有生物的遗传物质都是DNA(　　)
(4)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA(　　)
(5)细菌的遗传物质主要是DNA(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
[典例剖析]
(2023·滨州高三检测)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中的蛋白质和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
A　[据图示分析，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，病毒的遗传物质只有一种，D错误。]
【名师点拨】　掌握信息转化能力
信息提取 信息：探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”＋题图
信息转化 接种RNA→感染；接种蛋白质→未感染，说明RNA是遗传物质
素养考查 生命观念：结构与功能观 科学思维：设计并实施方案的能力
【角度转换】　提升语言表达能力
探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验中，自变量是接种物质的种类(蛋白质或RNA)。
考向　遗传物质的思路和方法
9．(2022·广州二模)烟草花叶病毒(TMV)和车前草花叶病毒(HRV)是两种亲缘关系较近的RNA病毒。将TMV和HRV的RNA与蛋白质分离后，用两种RNA分别感染烟草植株的叶片，叶片上出现不同形状的病灶，用两类蛋白质分别感染则叶片上均不出现病灶。将一种RNA与另一种病毒的蛋白质重组，得到两种杂交体，再用杂交体分别感染烟叶，烟叶上也出现病灶，病灶类型与杂交体的RNA种类有关而与蛋白质种类无关。下列叙述正确的是(　　)
A．实验结果说明病毒RNA也可独立完成完整的生命活动
B．因两种病毒RNA的亲缘关系较近，故二者的核苷酸含量相同
C．在被杂交体感染的烟叶上所形成的病灶中能收集到子代杂交体
D．实验证明了RNA是TMV和HRV的遗传物质而蛋白质不是
D　[病毒没有独立生存能力，生活离不开细胞，所以病毒的RNA也不能独立完成完整的生命活动，A错误；TMV和HRV虽然亲缘关系较近，但二者遗传物质不同，所以无法判断二者核苷酸的含量，B错误；由于病灶类型与杂交体的RNA种类有关而与蛋白质种类无关，所以被杂交体感染的烟叶上所形成的病灶中不能收集到子代杂交体，只能收集到TMV或HRV，取决于RNA的来源，C错误；根据题干信息“将TMV和HRV的RNA与蛋白质分离后，用两种RNA分别感染烟草植株的叶片，叶片上出现不同形状的病灶，用两类蛋白质分别感染则叶片上均不出现病灶”，说明RNA是TMV和HRV的遗传物质而蛋白质不是，D正确。]
10．(2022·福建百校高三联考)某种感染动物细胞的病毒M主要由核酸和蛋白质组成。为探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA，某研究小组展开了相关实验，如下表所示。回答下列问题：
组别 处理方式 实验结果
A 病毒M＋活鸡胚培养基 分离得到大量的病毒M
B 病毒M＋DNA水解酶＋活鸡胚培养基
C
(1)该实验运用了________(填“加法”或“减法”)原理。
(2)C组的处理方式是______________________________________________________。
(3)若鉴定结果表明病毒M是DNA病毒，则B组和C组的实验结果分别是________________________________________________________________________。
(4)若鉴定结果表明病毒M是单链RNA病毒，通过自我复制产生遗传物质，则让病毒M的遗传物质进行复制，至少经过________次复制才能得到病毒M的遗传物质，原因是________________________________________________________________________。
答案　(1)减法　(2)病毒M＋RNA水解酶＋活鸡胚培养基　(3)不能分离得到病毒M　分离得到大量的病毒M　(4) 2　RNA复制时遵循碱基互补配对原则，单链RNA第1次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的互补，经过第2次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的相同
解析　(1)该实验的目的是“探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA”，实验的自变量是使用的酶的种类，DNA酶能催化DNA水解，RNA酶能催化RNA水解，所依据的生物学原理是酶具有专一性，实验中通过加入的水解酶使核酸分解，因此，该实验运用的是减法原理。
(2)根据实验设计的单一变量原则可推测，C组的处理方式是病毒M＋RNA水解酶＋活鸡胚培养基。
(3)若鉴定结果表明病毒M是DNA病毒，则B组由于DNA被水解，实验分离结果中没有病毒M的出现，而C组中由于RNA水解酶不能将DNA水解掉，因而实验分离的结果中会得到大量的病毒M出现。
(4)若鉴定结果表明病毒M是单链RNA病毒，通过自我复制产生遗传物质，由于该病毒的遗传物质是单链RNA，则让病毒M的遗传物质进行复制，至少经过2次复制才能得到病毒M的遗传物质，这是因为RNA复制时遵循碱基互补配对原则，单链RNA第1次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的互补，经过第2次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的相同。
【归纳总结】　“遗传物质”探索的3种方法
(十七)同位素标记法与荧光蛋白标记法
1．同位素标记法
(1)同位素标记法的应用原理
同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。
(2)教材中的应用
研究方向 标记元素或物质 结果分析
分泌蛋白的合成和分泌 一次性给予3H标记的某一氨基酸，如亮氨酸 放射性不同时间依次出现的细胞结构：核糖体→内质网→高尔基体
光合作用中某些物质的变化过程 18O标记水(HO) 生成的氧气(18O2)
光合作用过程中某些物质的变化过程 18O标记二氧化碳(C18O2) 生成的葡萄糖(C6HO6)、部分水(HO)
18O、14C标记二氧化碳(14C18O2) 生成的三碳化合物(14C3)、葡萄糖(14C6HO6)、水(HO)
细胞呼吸过程中某些物质的变化过程 18O标记氧气(18O2) 生成的水(HO)，即18O2→HO
18O标记葡萄糖(C6HO6) 生成的二氧化碳(C18O2)，即C6HO6→C18O2
有丝分裂过程 3H标记胸腺嘧啶 确定DNA合成期的起始点和持续时间
有丝分裂过程 32P和35S分别标记核苷酸和氨基酸 确定分裂间期DNA复制、蛋白质合成
噬菌体侵染细菌的实验 32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳 根据上清液或沉淀物中的放射性来“区别”蛋白质、DNA在进入细胞并产生子代中的作用
DNA复制方式 15N标记DNA双链(原料为14N) 复制1次后离心，均为中带(15N/14N)为半保留复制；1/2重带(15N/15N)、1/2轻带(14N/14N)为全保留复制
基因的转录和翻译 标记尿嘧啶核糖核苷酸(RNA的特征碱基为U)、氨基酸 依据放射性位置确定转录、翻译的场所
2.荧光标记法
(1)荧光蛋白的种类
①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，蓝光或近紫外光照射，发射绿色荧光。
②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发射红色荧光。
(2)教材中的应用
①必修1 P67“细胞融合实验”：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
②必修2 P30“基因在染色体上的实验证据”：通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。
[对点训练]
1．(2022·华南师大附中高三期末)赫尔希和蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无32P标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物，分别检测上清液、沉淀物及子代病毒的放射性。下列叙述不正确的是(　　)
A．搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离
B．32P主要集中在沉淀物中，上清液中也能检测到少量的放射性
C．如果搅拌前混合培养时间过长，会导致上清液中放射性降低
D．本实验结果说明DNA在生物亲子代之间的传递具有连续性
C　[在噬菌体侵染细菌的过程中，噬菌体只将自身的DNA注入到细菌内，而蛋白质外壳留在外面，所以搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体外壳与大肠杆菌分离，A正确；用32P标记T2噬菌体的DNA，与无标记的细菌培养液混合，一段时间后经过搅拌、离心，32P主要集中在沉淀物中，也有可能有少量噬菌体没有侵入到细菌中，导致上清液有少量放射性，B正确；如果搅拌前混合培养时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放，会导致上清液中放射性升高，C错误；噬菌体DNA注入到细菌内，会产生许多同样的子代噬菌体，说明DNA在亲子代之间的传递具有连续性，DNA是遗传物质，D正确。]
2．(2022·重庆二模)某研究实验小组用小球藻(一种单细胞绿藻)，在适宜温度光照强度下向小球藻培养液中通入足量14CO2，在不同的时间间隔取出一定量的小球藻杀死，分析放射性物质种类及含量，结果如下表。下列有关实验分析不合理的是(　　)
取样时间(s) 放射性物质种类
2 大量3 磷酸甘油酸(三碳化合物)
15 12种磷酸化糖类
50 除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸等
A．本实验可用于研究暗反应阶段CO2中碳的转移途径
B．降低温度，获得12种磷酸化糖类的取样间隔时间可能会延长
C．提高14CO2的浓度，获得放射性氨基酸的间隔时间将会明显缩短
D．实验结果可初步判断光合作用产生的有机物还包括氨基酸等
C　[本实验采用同位素示踪法研究暗反应阶段CO2中的碳的转移途径，A正确；降低温度，光合酶的活性降低，获得12种磷酸化糖类的取样间隔时间可能会延长，B正确；培养液中14CO2的量是足够的，提高14CO2的浓度，获得放射性氨基酸的间隔时间不会有明显变化，C错误；实验结果可初步判断光合作用产生的有机物还包括氨基酸等，D正确。]
1．(2022·湖南卷，2)T2(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
C　[T2(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(T2)噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2(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；合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，合成蛋白质，D正确。]
2．(2022·浙江6月选考，22)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
C　[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，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含子代噬菌体的大肠杆菌，使其与菌体外的噬菌体及噬菌体的蛋白质外壳分离，便于放射性检验，C正确；该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。]
3．(2020·江苏卷，20)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是(　　)
A．卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B．赫尔希(A．D．Hershey)等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C．梅塞尔森(M.Meselson)等证明DNA进行半保留复制
D．温特(F．W.Went)证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
D　[卡尔文探究CO2中碳的转移途径时，采用14C标记了CO2；赫尔希等做噬菌体侵染细菌的实验时，用32P标记了噬菌体的DNA、用35S标记了噬菌体的蛋白质；梅塞尔森等证明DNA进行半保留复制时，用15N标记了DNA，上述三个实验都用到了同位素标记法。温特的实验用到了琼脂块和胚芽鞘尖端，没有用到同位素标记法，D项符合题意。]
4．(2020·浙江7月选考改编)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是(　　)
A．格里菲思的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
B格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的荚膜物质使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌
C．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，蛋白质也能使部分R型细菌转化成S型细菌且可实现稳定遗传
D．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，经DNA酶处理的S型细菌提取物不能使R型细菌转化成S型细菌
D　[格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，由R型细菌转化成的S型细菌能稳定遗传，A项错误；格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的DNA使R型细菌转化成有荚膜的S型细菌，B项错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，蛋白质不能使R型细菌转化成S型细菌，C项错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，经DNA酶处理的S型细菌提取物中的DNA被水解，因此其不能使R型细菌转化成S型细菌，D项正确。]
5．(2020·浙江1月选考)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，并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析错误的是(　　)
A．甲组的上清液含极少量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．乙组的上清液含极少量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
C　[由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的上清液含较多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。]