遗传的物质基础
21讲 DNA是主要的遗传物质（原卷版）
本节内容在第三章知识点的复习中中占有重要地位，两个经典实验的过程和方法是本节的重点，关于遗传物质探索实验的分析在高考的选择题和非选择题中都有可能出现。考查的内容主要包括肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验过程和结果的分析、DNA是遗传物质的实验设计与分析等，在非选择题中一般与可遗传变异结合进行考查。
一、肺炎双球菌转化实验
1．体内转化实验——格里菲思
(1)实验过程及结果
(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，将无毒性的R型活细菌转化为__________________。
2．体外转化实验——艾弗里
(1)实验思路：将组成____________的各种物质分离提纯，并使其分别与____________混合培养，单独观察各种物质的作用。
(2)实验过程及结果
(3)实验结论：S型细菌的__________是使R型细菌发生转化并产生稳定遗传的物质。
二、噬菌体侵染细菌实验
1．实验方法：_____________________。
(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。
2．实验过程及结果
3．结论：__________是噬菌体的遗传物质。
三、RNA是遗传物质的实验
1．过程及结果
2．结论：__________是烟草花叶病毒的遗传物质。
答案RNA
四、DNA是主要的遗传物质
因为绝大多数生物的遗传物质是__________，所以DNA是主要的遗传物质。
知识拓展
一．肺炎双球菌的转化实验
格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)3个“不同”
误区防范
“转化”的2个易错点
(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)发生转化的只是少部分R型细菌。由于转化受到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，而是只有少部分R型细菌转化成S型细菌。
二.噬菌体侵染细菌的实验分析
2．实验结果分析
(1)用35S标记噬菌体侵染细菌的分析
①放射性存在于上清液的原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中。
②沉淀物中有放射性物质的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
(2)用32P标记噬菌体侵染细菌的分析
①放射性存在于沉淀物的原因：DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中。
②上清液中有放射性物质的原因。
a．保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
b．保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。
误区防范
标记噬菌体的3大误区
正确标记法：应该用35S和32P分别标记细菌，再分别用含35S和32P的细菌培养噬菌体。
错误标记法1：用含35S和32P的培养基培养噬菌体。
分析：没有明确噬菌体的生活方式。噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞内，不能利用培养基直接培养。
错误标记法2：用3H、14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体。
分析：没有明确DNA和蛋白质的组成元素。DNA和蛋白质都含有H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。
错误标记法3：用35S和32P标记同一噬菌体。
分析：35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为进行放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
三．聚焦生物的遗传物质
1．作为遗传物质必须具备的四个条件
(1)能够精确地自我复制，使前后代具有一定的连续性。
(2)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。
(3)具有贮存大量遗传信息的潜在能力。
(4)具有相对稳定性，可产生可遗传的变异。
2．DNA是主要的遗传物质
答题模板
DNA是主要遗传物质的结论性语句
(1)肺炎双球菌转化实验分为体内转化和体外转化实验，格里菲思实验的结论是：加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。
(2)艾弗里实验的结论是：DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传物质。
(3)在T2噬菌体的化学组成中，仅蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子中。
(4)证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路是：设法将DNA与蛋白质等其他物质分离开，单独地、直接地观察它们的生理作用。
(5)病毒的遗传物质是DNA或RNA；细胞生物的遗传物质是DNA。
(6)DNA是遗传物质的实验，RNA也是遗传物质的实验，共同证明DNA是主要的遗传物质。
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)肺炎双球菌的转化实验采用了同位素标记法。( )
(2)格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是遗传物质。( )
。
(3)将活的R型肺炎双球菌与加热杀死的S型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内，小鼠体内出现活的S型菌，说明DNA是主要的遗传物质。( )
(4)肺炎双球菌体外转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用。( )
(5)肺炎双球菌转化实验的原理是基因突变。( )
[例1] 20世纪70年代，科学家利用小鼠进行了体内转化实验，探究遗传物质。
请回答下列相关问题。
(1)在实验4中死亡的小鼠中能够分离出__________型细菌。
(2)除了用上述注射法，通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？
______________________________________________________________________________________________________________。
(3)下图示为实验4中小鼠体内R型细菌增长曲线，请在图中绘出S型细菌的增长情况。
(4)该实验获得的结论是________________________。
(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型细菌，请预测该小鼠的存活情况。______；并分析其原因：____________ ___________________________________________________。
[例2] 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液
[例3] 下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是( )
A．DNA是绝大多数生物的遗传物质
B．有的生物的遗传物质是RNA
C．在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D．核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
1．(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( C )
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
2．(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( D )
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
3.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
阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率?
4．(2017·全国卷Ⅰ)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)
3
遗传的物质基础
21讲 DNA是主要的遗传物质（解析版）
本节内容在第三章知识点的复习中中占有重要地位，两个经典实验的过程和方法是本节的重点，关于遗传物质探索实验的分析在高考的选择题和非选择题中都有可能出现。考查的内容主要包括肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验过程和结果的分析、DNA是遗传物质的实验设计与分析等，在非选择题中一般与可遗传变异结合进行考查。
一、肺炎双球菌转化实验
1．体内转化实验——格里菲思
(1)实验过程及结果
答案 死亡 不死亡 死亡
(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，将无毒性的R型活细菌转化为__________________。
答案 有毒性的S型活细菌
2．体外转化实验——艾弗里
(1)实验思路：将组成____________的各种物质分离提纯，并使其分别与____________混合培养，单独观察各种物质的作用。
(2)实验过程及结果
答案 S型活细菌 R型活细菌 R型活细菌 R型活细菌
(3)实验结论：S型细菌的__________是使R型细菌发生转化并产生稳定遗传的物质。
二、噬菌体侵染细菌实验
1．实验方法：_____________________。
(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。
2．实验过程及结果
答案 含35S的噬菌体 普通大肠杆菌 存在32P
3．结论：__________是噬菌体的遗传物质。
三、RNA是遗传物质的实验
1．过程及结果
答案 RNA 蛋白质
2．结论：__________是烟草花叶病毒的遗传物质。
答案RNA
四、DNA是主要的遗传物质
因为绝大多数生物的遗传物质是__________，所以DNA是主要的遗传物质。
答案 DNA
知识拓展
一．肺炎双球菌的转化实验
格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)3个“不同”
误区防范
“转化”的2个易错点
(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)发生转化的只是少部分R型细菌。由于转化受到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，而是只有少部分R型细菌转化成S型细菌。
二.噬菌体侵染细菌的实验分析
2．实验结果分析
(1)用35S标记噬菌体侵染细菌的分析
①放射性存在于上清液的原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中。
②沉淀物中有放射性物质的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
(2)用32P标记噬菌体侵染细菌的分析
①放射性存在于沉淀物的原因：DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中。
②上清液中有放射性物质的原因。
a．保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
b．保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。
误区防范
标记噬菌体的3大误区
正确标记法：应该用35S和32P分别标记细菌，再分别用含35S和32P的细菌培养噬菌体。
错误标记法1：用含35S和32P的培养基培养噬菌体。
分析：没有明确噬菌体的生活方式。噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞内，不能利用培养基直接培养。
错误标记法2：用3H、14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体。
分析：没有明确DNA和蛋白质的组成元素。DNA和蛋白质都含有H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。
错误标记法3：用35S和32P标记同一噬菌体。
分析：35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为进行放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
三．聚焦生物的遗传物质
1．作为遗传物质必须具备的四个条件
(1)能够精确地自我复制，使前后代具有一定的连续性。
(2)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。
(3)具有贮存大量遗传信息的潜在能力。
(4)具有相对稳定性，可产生可遗传的变异。
2．DNA是主要的遗传物质
答题模板
DNA是主要遗传物质的结论性语句
(1)肺炎双球菌转化实验分为体内转化和体外转化实验，格里菲思实验的结论是：加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”。
(2)艾弗里实验的结论是：DNA才是使R型细菌产生稳定性变化的物质，即DNA是遗传物质。
(3)在T2噬菌体的化学组成中，仅蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子中。
(4)证明DNA是遗传物质的相关实验的实验思路是：设法将DNA与蛋白质等其他物质分离开，单独地、直接地观察它们的生理作用。
(5)病毒的遗传物质是DNA或RNA；细胞生物的遗传物质是DNA。
(6)DNA是遗传物质的实验，RNA也是遗传物质的实验，共同证明DNA是主要的遗传物质。
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)肺炎双球菌的转化实验采用了同位素标记法。( )
答案 ×
解析 赫尔希，蔡斯实验才用到同位素标记法。
(2)格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是遗传物质。( )
答案 ×
解析 格里菲思的肺炎双球菌转化实验只证明了加热杀死的S型细菌有某种转化因子。
(3)将活的R型肺炎双球菌与加热杀死的S型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内，小鼠体内出现活的S型菌，说明DNA是主要的遗传物质。( )
答案 ×
解析 活的R型肺炎双球菌与加热杀死的S型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内，小鼠体内出现活的S型菌，说明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，是遗传物质。
(4)肺炎双球菌体外转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用。( )
答案 √
(5)肺炎双球菌转化实验的原理是基因突变。( )
答案 ×
解析 肺炎双球菌转化实验的原理是基因重组。
[例1] 20世纪70年代，科学家利用小鼠进行了体内转化实验，探究遗传物质。
请回答下列相关问题。
(1)在实验4中死亡的小鼠中能够分离出__________型细菌。
(2)除了用上述注射法，通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？
______________________________________________________________________________________________________________。
(3)下图示为实验4中小鼠体内R型细菌增长曲线，请在图中绘出S型细菌的增长情况。
(4)该实验获得的结论是________________________。
(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型细菌，请预测该小鼠的存活情况。______；并分析其原因：____________ ___________________________________________________。
解析 (1)S型和R
(2)显微镜下观察细菌有无荚膜，或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若表
面光滑，则为S型；若菌落表面粗糙，则为R型
(3)如图
(4)S型细菌中存在着转化因子
(5)存活 加热杀死的S 型细菌相当于疫苗，刺激小鼠产生大量的抗体和记忆细胞
[例2] 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是( )
A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液
解析 ①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，32P标记噬菌体的DNA，将进入细菌细胞中，所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，35S主要存在于细菌细胞中，所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，由于15N标记噬菌体的DNA和蛋白质，蛋白质外壳出现在上清液中，15N标记的噬菌体DNA将出现在沉淀物中，所以离心后在沉淀物和上清液中都能检测到放射性。
答案 B
[例3] 下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是( )
A．DNA是绝大多数生物的遗传物质
B．有的生物的遗传物质是RNA
C．在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D．核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
解析 生物的遗传物质是核酸，有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质。没有细胞结构的病毒只含有DNA或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。
答案 C
1．(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( C )
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
解析 格里菲思的体内转化实验证明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，但并没有证明“转化因子”是什么，A项错误；艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质，并没有证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡，B项错误；由于噬菌体没有细胞结构，所以离心后，有细胞结构的大肠杆菌在试管底部，而噬菌体及噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中，C项正确；赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体只有少部分带有32P标记，因为噬菌体在进行DNA复制的时候，模板是亲代噬菌体中带有32P标记的DNA分子，而原料是大肠杆菌中没有带32P标记的脱氧核苷酸，D项错误。
2．(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( D )
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
解析 格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果，A项错误；格里菲思实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子，艾弗里实验仅证明了DNA是遗传物质，B项错误；赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的，该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，C项错误，D项正确。
3.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
阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率?
解析 A项烟草花叶病毒是RNA病毒，可以提取到RNA ;B项错误：T2噬菌体可感染大肠杆菌，不会感染肺炎双球菌；C项HIV主要攻击人的T淋巴细胞，使人得获得性免疫缺陷综合征；D控制传染源、切断传播途径、保护易感人群都可降低其所致疾病的发病率
4．(2017·全国卷Ⅰ)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)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为DNA病毒。
答案 (1)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)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；反之为DNA病毒。
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