DNA是主要的遗传物质
一、选择题
1．下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是( )
A．豌豆的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．烟草花叶病毒的遗传物质水解能产生4种脱氧核苷酸
答案 B
解析 豌豆的遗传物质是DNA，A错误；酵母菌是真核生物，其遗传物质主要分布在染色体上，B正确；T2噬菌体的遗传物质是DNA，其中不含硫元素，C错误；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，其水解能产生4种核糖核苷酸，D错误。
2．肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的S型菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型菌无毒性。如图为所做的细菌转化实验。下列相关说法错误的是( )
A．C组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡
B．能导致小鼠患败血症死亡的有A、D两组
C．E组实验表明，加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌
D．D组产生的有毒性的肺炎双球菌不能将该性状遗传给后代
答案 D
解析 C组没有处理，肺炎双球菌无荚膜，为空白对照，实验结果为小鼠不死亡，A正确；含有荚膜的肺炎双球菌是A、B、D三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎双球菌失去活性，所以只有A、D两组能导致小鼠死亡，B正确；E组加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌，C正确；D组产生的有毒性的肺炎双球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代，D错误。
3．在肺炎双球菌的转化实验中，向培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是( )
A．3和4 B．1、3和4
C．2、3和4 D．1、2、3和4
答案 D
解析 2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型活细菌的DNA，所以都不会发生转化。1号试管因为有S型活细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。
4．(2018·东北育才学校第三次模拟)如果用15N、32P共同标记噬菌体后，让其侵染用35S、14C标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的标记元素为( )
A．在外壳中找到14C和35S、32P
B．在DNA中找到15N和32P、14C
C．在外壳中找到15N、14C
D．在DNA中找到15N、35S、32P
答案 B
解析 子代噬菌体的繁殖需要细菌提供原料，大肠杆菌中有35S和14C，所以子代噬菌体外壳中含35S和14C，而不含32P、15N，A、C错误；由于15N在亲代噬菌体的DNA与蛋白质中都有，而32P只存在于亲代噬菌体中的DNA，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌，其DNA进入细菌，以自身DNA为模板，利用细菌提供的原料合成DNA,35S不标记DNA，所以可在子代噬菌体的DNA中找到15N、32P、14C，找不到35S，B正确，D错误。
5．(2019·福建宁德模拟)关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是( )
A．实验都运用了同位素标记技术
B．实验都证明了DNA是主要遗传物质
C．艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有对照
D．实验思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的作用
答案 D
解析 肺炎双球菌转化实验没有运用同位素标记技术，A错误；这两个实验都证明DNA是遗传物质，没有证明DNA是主要的遗传物质，B错误；艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验存在两个实验组的相互对照，C错误；这两个实验的思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的作用，D正确。
6．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌；④用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后(细菌未裂解)离心，以上4个实验中检测到放射性的主要位置依次是( )
A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
答案 D
解析 在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①③都直接对细菌进行了标记，放射性主要出现在沉淀物中；②用32P标记噬菌体，只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性也主要出现在沉淀物中；④用15N标记噬菌体，可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内，而DNA可以进入细菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。
7．(2019·广州模拟)用32P或35S标记T2噬菌体并分别与无标记的细菌混合培养，保温一定时间后经搅拌、离心得到上清液和沉淀物，并测量放射性。对此实验的叙述，不正确的是( )
A．实验目的是研究遗传物质是DNA还是蛋白质
B．保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏低
C．搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高
D．实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P
答案 B
解析 蔡斯、赫尔希用32P或35S标记的噬菌体侵染无标记的大肠杆菌，从而可将DNA和蛋白质分开，单独研究是哪种物质在起遗传效应，A正确；32P标记组的离心结果是试管底部出现大量的放射性，说明DNA是进入到大肠杆菌细胞内的物质，如果保温时间过长，子代噬菌体会因为大肠杆菌裂解而被释放，从而使上清液放射性偏高，B错误；如果搅拌不充分，吸附在大肠杆菌表面的被35S标记的噬菌体随着大肠杆菌一起离心到试管底部，从而使沉淀物的放射性偏高，C正确；实验结果表明DNA才是真正进入大肠杆菌的物质，是噬菌体的遗传物质，被32P标记的噬菌体DNA会因为半保留复制使得部分子代噬菌体带有32P标记，但被标记的蛋白质不进入大肠杆菌，故子代噬菌体不会含有35S，D正确。
8．为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验。下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的圆圈代表大肠杆菌。下列关于本实验及病毒、细菌的有关叙述正确的是( )
A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐
B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照，都是实验组
C．噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律
D．若本组实验B(上清液)中出现放射性，则不能证明DNA是遗传物质
答案 B
解析 由于亲代噬菌体已用32P标记，要研究该标记物出现的部位，因此培养大肠杆菌的培养液不应含有32P标记的无机盐，A错误；由题中的一组实验能够证明DNA是遗传物质，但是不能证明蛋白质不是遗传物质，因此应设置用35S标记噬菌体的实验作为相互对照，两组都是实验组，B正确；基因分离定律适用于进行有性生殖的真核生物的核基因的遗传，病毒和细菌的遗传均不遵循该规律，C错误；正常情况下，实验B(上清液)中也会出现少量放射性，可能是培养时间较短，部分噬菌体没有侵入大肠杆菌，仍存在于培养液中，也可能是保温时间过长，子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，导致上清液中也会出现放射性，也能证明DNA是遗传物质，D错误。
9．(2018·黑龙江哈六中第二次模拟)下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述中，错误的是( )
A．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
B．格里菲思和艾弗里所做的转化实验都能证明DNA是遗传物质
C．离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒
D．将S型菌的DNA与R型活菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落
答案 B
解析 培养基中的32P经宿主摄取后，可以作为噬菌体DNA复制的原料，因此可出现在T2噬菌体的核酸中，A正确；格里菲思的转化实验只能证明转化因子的存在，B错误；离心的目的是将噬菌体与大肠杆菌分离，让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，C正确；将S型菌的DNA与R型活菌混合培养，S型菌的DNA可以将部分R型菌转化为S型菌，因此将S型菌的DNA与R型活菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落，D正确。
二、非选择题
10．感受态R型细菌与S型细菌之间的转化过程如图2所示，请回答下列有关问题：
图1
(1)青霉素是一种常用的广谱抗菌素，通过抑制细菌细胞壁的合成起杀菌作用，无青霉素抗性的细菌与青霉素接触，易导致细菌死亡的原因最可能是______________________________。
(2)在实验4死亡的小鼠中能够分离出________型细菌。
(3)除了用显微镜观察细菌有无荚膜或在固体培养基中培养，以观察菌落特征外，据图1可知，你还可以通过怎样的方法来区分R型和S型细菌？____________________________。
(4)图2中步骤________是将S型细菌加热杀死的过程；S型细菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在________酶的作用下分解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型细菌细胞内；C细胞经DNA复制和细菌分裂后，产生大量的S型细菌导致小鼠患败血症死亡，S型细菌的致病性与紧贴在细胞壁外侧的________(一种结构)有关，细菌此结构的有无受________控制。
(5)科学家证实生物界基因表达基本机制是相同的。性状的表达需经过________和________过程。
答案 (1)细菌细胞吸水过多，细胞膜过度膨胀发生破裂
(2)S型和R
(3)用注射法，通过观察小鼠的生活情况来区分
(4)① DNA水解 荚膜 DNA(或控制荚膜合成的基因)
(5)转录 翻译
解析 (1)由于青霉素能抑制细菌细胞壁的合成，所以无青霉素抗性的细菌与青霉素接触，不能合成细胞壁，细菌细胞吸水过多，细胞膜因没有细胞壁的保护而过度膨胀发生破裂，导致细菌死亡。
(2)S型细菌中存在某种“转化因子”，能将部分R型细菌转化成S型细菌，因此，在实验4中死亡的小鼠中能够分离出S型和R型细菌。
(3)根据题意和图1分析可知，可以用注射法，通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌。
(4)图2中步骤①是将S型细菌加热杀死的过程；S型细菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在DNA水解酶的作用下分解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型细菌细胞内；C细胞经DNA复制和细胞分裂后，产生大量的S型细菌，导致小鼠患败血症死亡，S型细菌的致病性与紧贴在细胞壁外侧的荚膜有关，细菌此结构的有无受DNA控制。
(5)性状的表达都需经过转录和翻译两个过程。
11．如图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，请据图回答：
(1)该实验是________所做的肺炎双球菌转化实验的图解。
(2)该实验是在________________________实验的基础上进行的，其目的是证明____________的化学成分。
(3)在对R型菌进行培养之前，必须首先进行的工作是___________________。
(4)依据上图所示实验，可以作出______________的假设。
(5)为验证上面的假设，他们又设计了右面的实验：实验中加入DNA酶的目的是________________________，他们观察到的实验现象是_______________。
(6)通过上面两步实验，仍然不能说明__________，为此他们设计了下面的实验：
他们观察到的实验现象是__________________，该实验能够说明____________________。
答案 (1)艾弗里及其同事
(2)格里菲思肺炎双球菌转化 “转化因子”
(3)分离并提纯S型菌的DNA、蛋白质、多糖等物质
(4)DNA是遗传物质
(5)分解从S型菌中提取的DNA 培养基中只长R型菌
(6)蛋白质、多糖等不是遗传物质 培养基中只长R型菌 蛋白质、多糖等不是遗传物质
解析 (1)由实验图解可看出，这是在R型菌的培养基中加入R型菌和S型菌的DNA，是艾弗里及其同事所做的肺炎双球菌的转化实验的部分图解。
(2)该实验是在格里菲思实验的基础上为进一步证明“转化因子”的化学成分而设计的。
(3)该实验首先是将S型菌打碎，分离并提纯其DNA、蛋白质、多糖等物质后分别加入到R型菌培养基中，再进行后续实验。
(5)为了验证所作假设，又将能够水解DNA的DNA酶与S型菌DNA混合后加入到培养基中，结果培养基中只长R型菌。
(6)要进一步证明DNA是遗传物质，而蛋白质、多糖等不是遗传物质，还需将这些物质分别加入培养基中，看结果是否只长R型菌。
12．结合遗传物质的相关实验，请据图回答：
(1)图甲为艾弗里及其同事进行肺炎双球菌转化实验的部分图解，该实验成功的最关键的实验设计思路是____________________。
(2)为了充分证明DNA是遗传物质，艾弗里还在培养R型细菌的培养基中加入________，验证实验结果。
(3)后来，赫尔希和蔡斯用________法，进一步证明DNA是噬菌体的遗传物质。实验包括4个步骤：①噬菌体与大肠杆菌混合培养；②用35S和32P分别标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。该实验步骤的正确顺序是________(用数字表示)。
(4)________(填“能”或“不能”)在子代噬菌体中找到两条链都被32P标记的DNA分子。________(填“能”或“不能”)在子代噬菌体中找到两条链都是31P的DNA分子。
(5)用被35S标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质存在于________(填“上清液”或“沉淀物”)中。
(6)噬菌体的DNA连续复制n次后，含亲代噬菌体DNA链的子代噬菌体个体应占总数的________。
答案 (1)将DNA和蛋白质分开
(2)S型细菌的DNA和DNA酶
(3)(放射性)同位素标记 ②①④③
(4)不能 能
(5)上清液 (6)1/2n－1
解析 (1)艾弗里实验成功的最关键的实验设计思路是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质，单独研究它们各自的功能。
(2)S型细菌的DNA和DNA酶不能使得R型细菌转化成S型细菌，从反面证明使R型细菌转化为S型细菌的物质是DNA。
(3)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验采用了(放射性)同位素标记法，进一步证明DNA是噬菌体的遗传物质。该实验的步骤为：②用35S和32P分别标记噬菌体；①噬菌体与大肠杆菌混合培养；④离心分离；③放射性检测。
(4)由于DNA分子复制时进行半保留复制，1个32P标记的亲代噬菌体复制n次形成的子代噬菌体中，没有两条链都被32P标记的DNA分子，有2个DNA分子1条链是32P，另一条链是31P，(2n－2)个DNA分子中两条链都是31P。
(5)35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌，经过搅拌离心后分布在上清液中。因此，用被35S标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质主要存在于上清液中。
(6)噬菌体的DNA连续复制n次后，得到2n个DNA，含亲代噬菌体的DNA链有2个，所以含亲代噬菌体的DNA链的子代噬菌体个体应占总数的1/2n－1。
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考点1 肺炎双球菌的转化实验
考点2 噬菌体侵染细菌的实验
考点3 生物体内遗传物质的分析
高考热点突破
第18讲 DNA是主要的遗传物质
[考纲明细] 人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)
考点1 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：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。
(2)实验过程及结果
(3)结论：加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”使R型活细菌转化为S型活细菌。
2．艾弗里的体外转化实验
(1)实验目的：探究S型细菌中的“转化因子”是DNA、蛋白质还是多糖？
(2)方法：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。
(3)实验过程及结果
(4)结果分析：S型菌的DNA使R型菌发生转化，其他物质不能使R型菌发生转化。
(5)结论：DNA是“转化因子”，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
深挖教材
体外转化实验中R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？
提示 R型细菌转化为S型菌的遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌，转化实质为“基因重组”。
题组 肺炎双球菌的转化实验
1．格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下：
①将无毒的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；②将有毒的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡；③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；④将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
根据上述实验，下列说法正确的是( )
A．整个实验证明了DNA是转化因子
B．实验①、实验③可作为实验④的对照
C．实验④中的死亡小鼠体内S型活细菌毒性不能稳定遗传
D．实验④中部分R型活细菌突变形成S型活细菌
答案 B
解析 格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明S型细菌中存在转化因子，但没有证明转化因子是何种物质，A错误；实验①、实验④的自变量为是否加入加热杀死的S型细菌，实验③、实验④的自变量为是否加入R型活细菌，实验①、实验③可作为实验④的对照，B正确；实验④中的死亡小鼠体内出现S型活细菌，该活细菌的毒性能够稳定遗传，C错误；实验④中S型活细菌是由部分R型活细菌发生基因重组转化而来的，不是突变的结果，D错误。
2．(2019·黑龙江月考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知( )
A．①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
答案 C
解析 在含有R型菌的培养基中加入S型菌的蛋白质，R型菌没有转化成S型菌，说明S型菌的蛋白质不是转化因子，A错误；表中实验结果不能说明S型菌的荚膜多糖有酶活性，B错误；③和④形成对照，说明DNA是S型菌的转化因子，C正确；①～④说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。
3．将R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况是如图1所示还是如图2所示以及对此相关的叙述，正确的是( )
A．最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降
B．最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化
C．最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌
D．最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系
答案 B
解析 随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈“S”型曲线，而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，S型细菌有毒，会破坏小鼠的免疫系统，随着小鼠免疫系统的破坏，R型细菌数量又开始增加。
题后归纳
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。
题组 肺炎双球菌转化过程及机理的拓展分析
4．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
答案 B
解析 艾弗里实验中将S型细菌中的多糖、蛋白质和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，C错误；该实验中的变异属于基因重组，生物的变异都是不定向的，A错误、B正确；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，D错误。
知识拓展
对“转化”的两点理解
(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
加热使生命活动的承担者——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。
考点2 噬菌体侵染细菌的实验
1．实验方法
放射性同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
2．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌
(1)噬菌体的结构
(2)噬菌体的生活方式：活细胞寄生。
(3)噬菌体的复制增殖
3．实验过程
(1)标记噬菌体
(2)噬菌体侵染细菌
①搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
②离心的目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
(3)上清液和沉淀物中放射性分析
(4)细菌裂解，释放出子代噬菌体，并检测子代噬菌体放射性，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记的蛋白质。
说明：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。
4．结论：DNA是遗传物质。
深挖教材
(1)(必修2 P46思考与讨论)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？
提示 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。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。②繁殖快。细菌20～30 min 就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
(2)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的设计思路却有共同之处，你能否具体指出？
提示 最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。
(3)此实验为什么只能证明“DNA是遗传物质”，而不能证明“蛋白质不是遗传物质？”
提示 因为蛋白质没有进入细菌体内，不能明确其是否有遗传效应。
1．(必修2 P45相关信息)在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA，且仅蛋白质中含有S，磷几乎都存在于DNA分子中。
2．(必修2 P45旁栏思考)标记蛋白质和DNA的元素分别是35S和32P，用14C和18O标记蛋白质和DNA不可行(填“可行”或“不可行”)，原因是蛋白质和DNA都含有C和O。
1．噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验的比较
2．噬菌体侵染细菌的实验中应注意的两个关键点
(1)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
(2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
3．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌
题组 噬菌体侵染细菌的实验分析
1．(2019·成都经开区实验中学月考)赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括以下5个步骤，其先后顺序为( )
①标记大肠杆菌 ②分别标记噬菌体 ③放射性检测
④离心分离 ⑤侵染未标记的大肠杆菌
A．①②⑤④③ B．④⑤②①③
C．⑤②①④③ D．⑤②①③④
答案 A
解析 噬菌体侵染细菌的实验步骤为：①分别在含有35S或32P的培养基中培养大肠杆菌→②噬菌体与被标记的大肠杆菌混合培养，得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体→⑤用被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌→经短时间的保温培养→④在搅拌器中搅拌，然后离心→③检测上清液和沉淀物中的放射性物质，A正确。
2．(2018·浙江嘉兴高三测试)噬菌体侵染细菌实验是研究DNA是遗传物质的经典实验，其中的部分实验如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．①中噬菌体DNA复制的模板、原料、能量、酶均由细菌提供
B．适当时间保温后进行②操作，使细菌外的噬菌体与细菌分离
C．③后进行放射性检测，悬浮液中有少量放射性属于操作失误
D．细菌最终裂解后释放的子代噬菌体中，大多数含有放射性32P
答案 B
解析 ①中噬菌体DNA复制的模板由噬菌体自身提供，A错误；适当时间保温后进行②操作，使细菌外的噬菌体与细菌分离，B正确；③的结果是在沉淀物中检测到较强的放射性，但是由于部分噬菌体的DNA可能没有侵入，在上清液中也会有少量的放射性，C错误；细菌最终裂解后释放的子代噬菌体中，大多数不含放射性32P，D错误。
题组 同位素示踪法及标记问题
3．(2018·黄山“八校联考”)用32P标记的一个噬菌体侵染用15N标记的大肠杆菌，一段时间后大肠杆菌裂解释放出100个子代噬菌体。下列有关叙述不正确的是( )
A．所有子代噬菌体的蛋白质外壳中都含15N
B．所有子代噬菌体的核酸中都含15N
C．含32P的子代噬菌体占所有子代噬菌体的1/50
D．所有子代噬菌体只含15N不含32P
答案 D
解析 噬菌体增殖的模板是由噬菌体自身提供的，细菌提供了原料、酶、场所等，所以所有子代噬菌体的蛋白质外壳中都含有15N，A正确；核酸的组成元素有C、H、O、N、P，且原料都来自细菌，所以所有子代噬菌体的核酸中都含15N，B正确；由于释放出的100个子代噬菌体中，含32P的有2个，所以含32P的子代噬菌体占所有子代噬菌体的，C正确；所有子代噬菌体都含15N，只有2个子代噬菌体含32P，D错误。
4．(2019·吉林梅河口五中月考)为了探究T2噬菌体的遗传物质，用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经保温培养、搅拌离心，检测放射性，预计上清液中应没有放射性，但结果出现了放射性。则标记的元素及误差原因是( )
A．S；培养时间过长 B．P；培养时间过长
C．P；搅拌不够充分 D．S；搅拌不够充分
答案 B
解析 噬菌体侵染细菌时，只有DNA(特征元素是P)进入细菌，并随着细菌离心到沉淀物中，而蛋白质外壳(特征元素是S)留在细胞外，离心到上清液中，用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，预计上清液中应该没有放射性物质，说明标记的元素是P；用32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，预期上清液中没有放射性物质，但结果上清液中出现了放射性物质，可能是培养时间过长，子代噬菌体释放出来，离心到上清液，导致上清液出现放射性。
技法提升
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
考点3 生物体内遗传物质的分析
1．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(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．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染
(1)实验过程及结果
(2)结果分析与结论
重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。
3．不同生物的遗传物质
4．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。
深挖教材
DNA是主要的遗传物质，其“主要”两字如何理解？
提示 就生物个体而言，其遗传物质是唯一的，即真核生物与原核生物等细胞生物，遗传物质是DNA，DNA病毒的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA；从整个生物界来说，绝大多数种类的生物遗传物质是DNA，只有少数生物(RNA病毒)的遗传物质是RNA，因此，DNA是主要的遗传物质是对生物界而言，而不是某一特定的生物个体。
题组 RNA是遗传物质的有关实验
1．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
答案 A
解析 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，一种生物的遗传物质只有一种，没有主次之分，D错误。
2．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组实验结果(见下表)中，不可能出现的是( )
A．实验① B．实验②
C．实验③ D．实验④
答案 C
解析 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。③中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型就应该是b型。
题组 生物体遗传物质的判断
3．下列关于遗传物质的说法，错误的是( )
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核中的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
答案 C
解析 真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA，①正确，②错误；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA，③正确，④错误；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA，⑤错误。
4．某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验。回答下列问题：
(1)材料用具：该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等渗生理盐水、注射器等。
(2)实验步骤
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。
②补充完整下表，并将配制溶液分别注入小白鼠体内。
③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。
(3)结果预测及结论
①A、C组发病，________，说明DNA是该病毒的遗传物质；
②____________________，说明____________________。
(4)从注射的物质看，该探究实验所依据的生物学原理是________；从实验现象预测和相关判断看，该实验依据的生物学原理是________________。
(5)若该病毒的遗传物质为DNA，则其彻底水解产物有________种。
答案 (2)②DNA酶 生理盐水
(3)①B、D组未发病 ②B、C组发病，A、D组未发病 RNA是该病毒的遗传物质
(4)酶具有专一性 核酸控制生物的性状
(5)6
解析 (2)②根据酶的专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，DNA酶可以催化DNA的水解，最终产物中没有DNA；RNA酶可以催化RNA的水解，最终产物中没有RNA。因此表中B处加入的是DNA酶。探究实验要遵循对照原则和单一变量原则，因此还需要设置对照组，即D组应该加入的是生理盐水。
(3)结果预测及结论：①若DNA是该病毒的遗传物质，则B组DNA被水解，而A、C组DNA完好，因此A、C组发病，B、D组未发病；②若RNA是该病毒的遗传物质，则A组RNA被水解，而B、C组RNA完好，因此B、C组发病，A、D组未发病。
(4)由第(2)问可知，注射物质依据的原理是酶的专一性原理；从实验现象预测和相关判断看，该实验依据的生物学原理是核酸控制生物的性状。
(5)若该病毒的遗传物质为DNA，则其初步水解产物是4种脱氧核苷酸，其彻底水解产物有6种，即磷酸、脱氧核糖、四种碱基。
题组 探究遗传物质的思路和方法
5．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但两者致病病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是( )
A．a过程表示用TMV蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用
C．c、d过程表示用TMV外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒
D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
答案 D
解析 a过程中烟叶没有出现病斑，表示用TMV蛋白质外壳感染烟叶，TMV的蛋白质外壳没有侵染作用，A正确；b过程中烟叶出现病斑，表示用HRV的RNA单独接种烟叶，其有侵染作用，B正确；c、d过程表示用TMV外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶出现病斑，并能从中分离出车前草病毒，说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，C正确；该实验证明了烟草花叶病毒的蛋白质外壳不是遗传物质，车前草病毒的RNA是遗传物质，不能证明车前草病毒的蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质，D错误。
6．下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是( )
A．三个实验的设计思路是一致的
B．三个实验都用到了同位素标记法
C．三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论
D．三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
答案 D
解析 三个实验中，只有肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同，A错误；肺炎双球菌的体内和体外转化实验都没有用到放射性同位素标记法，B错误；肺炎双球菌的体外转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论，C错误；三个实验所涉及生物有噬菌体、小鼠、细菌，它们的遗传物质都是DNA，D正确。
技法提升
“遗传物质”探索的4种方法
高考热点突破
1．(2018·全国卷Ⅲ)下列研究工作中由我国科学家完成的是( )
A．以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验
B．用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验
C．证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验
D．首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成
答案 D
解析 以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验是奥地利科学家孟德尔完成的，A错误；用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验是美国科学家卡尔文完成的，B错误；证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验是美国科学家艾弗里完成的，C错误；首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成是我国科学家在1965年完成的，D正确。
2．(2017·全国卷Ⅱ)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
答案 C
解析 T2噬菌体只能寄生在大肠杆菌中，并在其细胞中复制和增殖，A错误；T2噬菌体只有在宿主细胞内才能合成mRNA和蛋白质，B错误；培养基中的32P经宿主摄取后进入宿主细胞内部，在宿主细胞内，T2噬菌体以自身DNA为模板，以宿主细胞内的物质(含32P的脱氧核苷酸)为原料合成子代噬菌体的DNA，因此培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人类免疫缺陷病毒所含的核酸是RNA，T2噬菌体所含的核酸是DNA，故两者的核酸类型不同，增殖过程不完全相同，D错误。
3．(2017·江苏高考)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
答案 C
解析 格里菲思实验证明加热杀死的S型细菌中，含有某种可使无毒性的R型活细菌转化为有毒性S型活细菌的“转化因子”，A错误；艾弗里实验证明只有S型细菌体内的DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，该实验属于肺炎双球菌体外转化实验，并没有涉及肺炎双球菌对小鼠的作用，B错误；赫尔希和蔡斯实验中，细菌比重较大，离心后存在于沉淀中，C正确；赫尔希和蔡斯实验中，噬菌体进入细菌后，以自身DNA为模板，以细菌细胞内的物质为原料，遵循半保留复制原则，合成子代噬菌体的DNA，进而实现个体增殖，因此细菌裂解后得到的噬菌体中只有少量的噬菌体含有32P标记，D错误。
4．(2016·江苏高考)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
答案 D
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，艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，B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错误，D正确。
5．(2015·全国卷Ⅰ)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是( )
A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
答案 C
解析 据题中信息可知朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的，因此还属于蛋白质，宿主细胞的基因组属于DNA范畴，朊粒不可能整合到宿主细胞的基因组中，A错误；细菌增殖方式为二分裂，与朊粒不相同，B错误；由题中信息可知，PrP基因编码的蛋白质与朊粒间因空间结构的不同而功能不同，C正确；PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变，D错误。
6．(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即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
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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，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
解析 该实验的目的是鉴定一种病毒的遗传物质是DNA还是RNA，要求使用的实验方法是同位素标记法。DNA和RNA的元素组成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只标记化学元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之处在于含氮碱基不同，因此可在培养基中分别加入含有放射性标记的胸腺嘧啶和含有放射性标记的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性标记的胸腺嘧啶来合成DNA，还是利用含有放射性标记的尿嘧啶来合成RNA。
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