专题3.1DNA是主要的遗传物质-2017-2018学年高一生物人教版（必修2）

3.1 DNA是主要的遗传物质
1．肺炎双球菌的转化实验：格里菲思的体内转化实验
实验材料：两种肺炎双球菌
种类
项目
S型细菌
R型细菌
菌落
___________________
表面粗糙
菌体
有多糖类的荚膜
_____________________
毒性
有毒性，使小鼠患败血症
______________________
2．肺炎双球菌的转化实验：艾弗里的体外转化实验
（1）过程及现象（如图）④
（2）结论：________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3．噬菌体侵染细菌的实验材料：________。
（1）结构（如图）
（2）生活方式：一种专门________在大肠杆菌体内的_________。
4．噬菌体侵染细菌的实验方法：________ 。
5．噬菌体侵染细菌的实验过程
（1）标记细菌
①细菌+含________的培养基→含35S的细菌。
②细菌+含________的培养基→含32P的细菌。
（2）标记噬菌体
①噬菌体+含________的细菌→含35S的噬菌体。
②噬菌体+含________的细菌→含32P的噬菌体。
（3）噬菌体侵染细菌
6．噬菌体侵染细菌的实验结果：
（1）T2噬菌体侵染细菌时，________进入到细菌的细胞中，而________留在外面。
（2）子代T2噬菌体的各种性状是通过________ 遗传的。
7．噬菌体侵染细菌的实验结论：________是遗传物质。
8．证明RNA是遗传物质的实验材料：________。
9．证明RNA是遗传物质的实验过程及结果：完成下图。
10．证明RNA是遗传物质的实验结论：________是遗传物质。
11．生物的遗传物质：________是主要的遗传物质。
1．表面光滑 没有多糖类的荚膜 无毒性
2．（1）①DNA S型细菌
②R型细菌
③荚膜多糖 R型细菌
④DNA DNA酶 R型细菌
（2）DNA
3．T2噬菌体
（1）①DNA ②蛋白质
（2）寄生 病毒
4．放射性同位素标记法
5．（1）①35S ②32 P??
（2）①35S ②32 P
（3）①没有??? ②32P标记
6．（1）DNA 蛋白质外壳
（2）亲代的DNA
7．DNA
8．烟草花叶病毒
9．RNA 不出现烟草花叶病
10．RNA
11．DNA
一、肺炎双球菌的转化实验：格里菲思的体内转化实验
1．过程及现象
①第一组实验
结果：小鼠不死亡，说明R型细菌无毒性。
②第二组实验
结果：小鼠死亡，说明S型细菌有毒性。
③第三组实验
结果：小鼠不死亡，说明被加热杀死的S型细菌无毒性。
④第四组实验
结果：小鼠死亡，并从小鼠体内分离出R型细菌和S型细菌，说明R型活细菌在与被加热杀死的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌。
2．结论：加热后杀死的S型细菌中含有转化因子，能将R型活细菌转化为S型活细菌。
1．肺炎双球菌中的S型细菌具有多糖类荚膜，R型细菌则不具有。下列叙述错误的是
A．培养R型活菌时加入S型细菌的多糖类荚膜，能够产生一些具有荚膜的细菌
B．培养R型活菌时加入S型细菌DNA的完全水解产物，不能够产生具有荚膜的细菌
C．培养R型活菌时加入S型细菌的DNA，能够产生具有荚膜的细菌
D．培养R型活菌时加入S型细菌的蛋白质，不能够产生具有荚膜的细菌
【参考答案】A
【试题解析】S型细菌的多糖类物质不能使R型活细菌转化成S型细菌，所以培养R型活细菌时加入S型细菌的多糖类物质，不可能产生一些有荚膜的细菌，A错误；S型细菌DNA的完全水解产物不携带遗传信息，所以培养R型活细菌时加入S型细菌DNA的完全水解产物，不能产生有荚膜的细菌，B正确；S型细菌的DNA能使R型活细菌转化成S型细菌，所以培养R型活细菌时加入S型细菌的DNA，能产生有荚膜的细菌，C正确；S型细菌的蛋白质不携带遗传信息，所以培养R型活细菌时加入S型细菌的蛋白质，不能产生有荚膜的细菌，D正确。
【知识拓展】肺炎双球菌转化实验包括格里菲斯体内转化实验和艾弗里体外转化实验，其中格里菲斯体内转化实验证明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；艾弗里体外转化实验证明DNA是遗传物质。
二、噬菌体侵染细菌实验
1．噬菌体的增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分。
2．进行噬菌体侵染细菌实验时要标记细菌的原因：
（1）T2噬菌体是在活细胞内寄生的一类细菌病毒，必须用活细菌作为T2噬菌体的培养基，因此进行噬菌体侵染细菌实验时首先要获得标记的细菌。
（2）噬菌体侵染细菌的过程：吸附→注入→复制合成→组装→释放。在合成子代噬菌体的DNA和蛋白质过程中，除模板DNA是亲代噬菌体提供的以外，原料、能量、酶、场所等都是由细菌提供的。
2．（1）在噬菌体侵染细菌的实验中，为什么用含有35S和32P的培养基标记大肠杆菌，而不直接标记T2噬菌体？
（2）在噬菌体侵染细菌的实验中，用35S和32P这两种同位素标记的噬菌体的成分分别是___________和_______。
【参考答案】（1）T2噬菌体是一种病毒，不能在培养基中独立生活，需寄生在大肠杆菌中才能生存。
（2）蛋白质 DNA
【知识链接】噬菌体侵染细菌实验：
1．实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DN和蛋白质，直接地单独地观察它们各自的作用。
2．标记噬菌体
用分别含35S和32P的培养基培养细菌，再用培养的细菌培养T2噬菌体，分别得到蛋白质被35S标记和DNA被32P标记的噬菌体。
3．侵染实验结果及分析
分组
结果
结果分析
对比实验（相互对照）
含32P的噬菌体＋细菌
上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内
含32P的DNA进入了宿主细胞内
含35S的噬菌体＋细菌
宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中
含35S的蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面
由上表分析可知：噬菌体的DNA是其亲代与子代之间联系的“桥梁”，即“DNA是遗传物质”（结论）。
4．（1）噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内、留在细菌体外的物质分别是DNA和蛋白质。
（2）用如图所示的噬菌体侵染大肠杆菌，得到的子代噬菌体的蛋白质和DNA的标记情况为，子代噬菌体的蛋白质全部被35S标记，DNA中既有32P又有31P。
三、DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的证据——烟草花叶病毒侵染烟草实验
实验分析：如下表所示。
注射物
注射对象
症状
完整的TMV
烟草
TMV的病斑
TMV的蛋白质
烟草
正常，无病斑
TMV的RNA
烟草
TMV的病斑
TMV的蛋白质+HRV的RNA
烟草
HRV的病斑
实验结论：在没有DNA的生物体内，RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
2．对DNA是遗传物质的理解
（1）DNA是主要的遗传物质是对整个生物界而言的，因为绝大多数生物以DNA作为遗传物质，而少数病毒以RNA作为遗传物质，所以说DNA是主要的遗传物质。不可以误解为在一个生物体内或一个细胞内都有DNA和RNA两种核酸，而DNA是主要的遗传物质。
（2）生物体内核酸的种类及遗传物质的判别
生物类别
所含核酸
遗传物质
举例
细胞生物
真核生物
DNA和RNA
DNA
酵母菌、玉米、人
原核生物
细菌、蓝藻
非细胞生物
大多数病毒
仅有DNA
DNA
T2噬菌体
极少数病毒
仅有RNA
RNA
HIV、SARS病毒
1．某同学做“肺炎双球菌侵染小鼠”的实验，下列叙述错误的是
A．注射R型细菌后，小鼠不死亡
B．注射S型细菌的DNA后，小鼠死亡
C．注射S型细菌及热处理的R型细菌后，小鼠死亡
D．注射S型细菌的DNA和R型细菌混合液，小鼠死亡
2．科学家格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的活体细菌转化实验，关于此实验的结论不正确的是
A．说明了R型活细菌是无毒性的
B．说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C．说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA
D．说明了加热杀死的S型细菌是无毒的
3．美国科学家艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验证明了
A．RNA是遗传物质
B．蛋白质是遗传物质
C．DNA是遗传物质
D．DNA是主要的遗传物质
4．现利用两种类型的肺炎双球菌（其中所用的R型细菌无毒性，S型细菌有毒性）进行相关转化实验，各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后，培养基中能出现S型细菌的实验组是
5．下列关于赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，不正确的是
A．该实验设计思路是单独观察蛋白质和DNA的作用
B．检测离心后试管中上清液和沉淀物中放射性的强弱可推测侵入细菌中的物质
C．标记蛋白质的实验组，离心后的试管中上清液有较高的放射性
D．噬菌体侵染细菌的实验和肺炎双球菌体内转化实验都证明了DNA是遗传物质
6．某生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，下列有关分析不正确的是
A．理论上，b中不应具有放射性
B．上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
C．若b中含有放射性，可能与①过程中培养时间的长短有关
D．b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
7．在遗传物质的科学探究中，格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验说明加热杀死的S型细菌可以使R型细菌发生转化，但不能证明转化因子（遗传物质）是DNA，艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌的实验都证明了DNA是遗传物质。请分析回答下列相关问题:
（1）艾弗里和赫尔希与蔡斯这两个实验在设计思路上的共同点是___________________。
（2）艾弗里和同事的实验中能说明S型细菌的DNA是转化因子的一组对照实验是_____________。
实验组号
接种菌型
加入S型肺炎双球菌物质
培养皿长菌情况
①
R型
蛋白质
R型
②
R型
多糖
R型
③
R型
DNA
R型和S型
④
R型
经DNA酶处理的DNA
R型
（3）赫尔希和蔡斯采用放射性同位素示踪技术首先用含有32P或35S的培养基培养获得含有32P或35S的_________________，再用它们分别培养获得含有32P或35S的_________________。
（4）两组侵染实验，一段时间后都需要用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液、沉淀物中的放射性。搅拌的目的是_________________。用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验组，如果保温时间过长，在搅拌离心后上清液也会出现较强的放射性，原因是_____________。
8．（2017江苏卷）下列关于探索DNA 是遗传物质的实验，叙述正确的是
A．格里菲思实验证明DNA 可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S 型肺炎双球菌中提取的DNA 可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P 标记
9．（2017?新课标Ⅱ卷）在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是
A．T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
10．（2016江苏卷）下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是
A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
1．【答案】B
【解析】A项对，R型细菌无毒，注射后小鼠不死亡；B项错，使小鼠死亡的是S型活细菌，单独注射其DNA不能使小鼠死亡；C项对，S型活细菌能使小鼠死亡；D项对，S型细菌DNA能使R型细菌转化成S型活细菌，使小鼠死亡。
2．【答案】C
【解析】格里菲思的肺炎双球菌转化实验得出的结论是已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型细菌的“转化因子”，并没有证明遗传物质就是DNA．
3．【答案】C
4．【答案】A
【解析】S型细菌的DNA是转化因子，能使R型细菌转化为S型细菌，因此A中能出现S型细菌。
5．【答案】D
【解析】在T2噬菌体侵染细菌的实验中，用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，直接单独去观察它们的作用，A正确；离心后检测到35S标记的一组放射性主要集中在上清液中，32P标记的一组放射性主要集中在沉淀物中，则可推测侵入细菌中的物质是DNA，噬菌体的蛋白质外壳留在细菌的外面，B正确；标记蛋白质的实验组，蛋白质外壳没有进入细菌，所以离心后的试管中上清液有较高的放射性，C正确；肺炎双球菌体内转化实验证明了S型细菌中存在某种转化因子，并没有证明DNA是遗传物质，D错误。
6．【答案】C
【解析】35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，所以离心后，理论上b中不应具有放射性，A正确；由于蛋白质外壳没有进入细菌，题中实验又没有标记DNA，所以不能证明DNA是遗传物质，B正确；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，若b中含有放射性，可能的原因是搅拌不充分，C错误；②过程中搅拌的目的是将蛋白质外壳和细菌分开，若该过程搅拌不充分，则可能导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，并随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中含有少量的放射性，D正确。
7．【答案】（1）设法把DNA与蛋白质分开，单独研究各自的作用
（2）③和④
（3）大肠杆菌 噬菌体
（4）将噬菌体和大肠杆菌分离 被侵染的大肠杆菌裂解，子代噬菌体被释放出来
8．【答案】C
【解析】格里菲思证明了S型菌中存在转化因子，能够使R型菌转化为S型菌，但没有提出转化因子是什么，A错误；艾弗里没有利用小鼠，是将肺炎双球菌在培养基中培养，根据菌落特征进行判断，证明了DNA是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯实验中离心的目的是让上清液析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的细菌，C正确； 32P标记亲代噬菌体的DNA，复制形成的子代噬菌体中有的带有32P标记，有的不带有32P标记，D错误。
【考点定位】肺炎双球菌转化实验，噬菌体侵染细菌实验。
【名师点睛】本题主要考查DNA是遗传物质的实验证据，要求学生理解肺炎双球菌体内转化实验、肺炎双球菌体外转化实验以及噬菌体侵染细菌实验。
9．【答案】C
【解析】T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，只能在大肠杆菌中复制和增殖，A错误；T2噬菌体病毒要借助宿主细胞合成mRNA和蛋白质，B错误；用含有32P培养基培养大肠杆菌，再用含32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，能将T2噬菌体的DNA标记上32P，即培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒为HIV，它的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
【考点定位】病毒的遗传物质、生活方式、增殖过程以及其分类
【名师点睛】解题关键是理解并掌握赫尔希和蔡斯获得32P标记的T2噬菌体的方法。本题比较容易。
10．【答案】D
【考点定位】肺炎双球菌转化实验，T2噬菌体侵染细菌实验
【名师点睛】此题是对DNA是遗传物质的实验证据的考查，解答本题的关键在于理解格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验、艾弗里肺炎双球菌体外转化实验、赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验；切记T2噬菌体属于病毒，不能进行独立新陈代谢，只能寄生在活细胞中，不能直接用培养基培养。