第21讲 DNA是主要的遗传物质Word文件下载.docx

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注射R型活细菌

注射S型活细菌

注射加热后杀死的S型细菌

注射R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合液

结果

小鼠

不死亡

小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌

A.对实验结果的分析，四组实验必须相互对照

B．实验说明活的R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化

C．该实验结论为“DNA是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子”

D．获得该实验结论的关键步骤是第四组小鼠死亡并分离出S型活细菌

答案　C

解析　四组实验必须相互对照，说明活的R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化；

该实验结论为加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成R型细菌转化的“转化因子”，而获得该实验结论的关键步骤是第四组实验结果，即小鼠死亡并分离出S型活细菌。

2．S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型（如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡的小鼠体内获得了具有活性的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　

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，小鼠患病并大量死亡，而且从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的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。

易错警示

细菌体内转化实验的2点提醒

（1）并非所有的R型细菌都能被转化

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，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都能被转化成S型细菌，而只是小部分R型细菌被转化成S型细菌。

（2）肺炎双球菌的体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠死亡

S型细菌与R型细菌混合培养时，S型细菌的DNA进入R型细菌体内。

结果在S型细菌DNA的控制下，利用R型细菌体内的化学成分合成了S型细菌的DNA和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S型细菌。

题组二　艾弗里实验的分析

3．艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如表所示。

由表可知（　　）

组号

接种菌型

加入S型细菌的物质

培养皿长菌情况

①

蛋白质

②

荚膜多糖

③

DNA

R型、S型

④

DNA（经DNA酶处理）

A.①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子

B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性

C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子

D．①～④说明DNA是主要的遗传物质

解析　实验过程中，①组加入的蛋白质和②组加入的荚膜多糖不能促进R型细菌的转化，说明二者不是转化因子，A错误；

③组加入的DNA能促进R型细菌的转化，④组加入的经DNA酶处理的DNA不能促进R型细菌转化，说明DNA是转化因子；

B、D选项均不能得到证明。

4．某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：

①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠

②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠

③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠

④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（　　）

A．存活、存活、存活、死亡

B．存活、死亡、存活、死亡

C．死亡、死亡、存活、存活

D．存活、死亡、存活、存活

答案　D

解析　能使小鼠死亡的是活的S型菌。

①DNA酶会将S型菌的DNA水解，从而失去转化作用，R型菌因此未发生转化，小鼠存活；

②虽然DNA酶存在，但因加入了S型菌，因此小鼠死亡；

③中没有R型活菌，S型菌的DNA不起作用，小鼠存活；

④高温加热使S型菌的蛋白质及DNA酶变性，虽然S型菌的DNA还存在，但由于后面加的是R型菌的DNA，所以不能发生转化作用，小鼠存活。

归纳提升

体内转化实验和体外转化实验的比较

项目

体内转化实验

体外转化实验

培养

细菌

用小鼠（体内）

用培养基（体外）

原则

R型细菌与S型细菌的毒性对照

S型细菌体内各成分的相互对照

加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌

S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌

结论

加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”

DNA是S型细菌的遗传物质

两实

验的

联系

①所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌；

②体内转化实验是基础，仅说明加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA；

③两实验都遵循对照原则、单一变量原则

考点二　噬菌体侵染细菌的实验

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。

3．实验过程

（1）标记噬菌体

（2）侵染细菌

4．实验结果分析

分组

结果分析

对比实验（相互对照）

含32P噬菌体＋细菌

上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内

32P—DNA进入了宿主细胞内

含35S噬菌体＋细菌

宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中

35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面

5.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。

[思维诊断]

（1）T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖（2013·

海南，13D）（　√　）

（2）T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质（2013·

新课标Ⅱ，5改编）（　√　）

（3）噬菌体的蛋白质可用32P放射性同位素标记（2012·

上海，11D）（　×

　）

（4）噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等（2012·

山东，5B）（　×

（5）32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质（2011·

江苏，12D）（　×

题组一　噬菌体侵染细菌实验的分析

1．如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素为（　　）

A．可在外壳中找到15N和35S

B．可在DNA中找到15N和32P

C．可在外壳中找到15N

D．可在DNA中找到15N、32P和35S

答案　B

解析　根据噬菌体的组成，其蛋白质含S而极少含P，其DNA含P而不含S，两者均含N；

但噬菌体在侵染时其蛋白质留在细菌外面不起作用，而DNA进入细菌体内进行复制，复制时是利用细菌细胞中的物质为原料进行的，故在子代噬菌体的DNA中会找到15N、32P。

2．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（T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内）。

下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。

下列关于本实验及病毒、细菌的叙述中，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

解析　图中锥形瓶中培养液内的营养成分应无放射性标记；

要证明DNA是遗传物质，还应设计一组用35S标记的噬菌体的侵染实验，两组相互对照，都是实验组；

大肠杆菌是原核生物，其遗传不遵循基因分离定律；

若本组实验B（上清液）中出现放射性，可能是实验时间较长，细菌裂解导致的。

技法提炼

噬菌体侵染细菌实验的误差分析

（1）32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌

①培养时间短⇒部分噬菌体还未吸附、侵染至大肠杆菌细胞⇒离心后未吸附至大肠杆菌细胞的噬菌体分布在上清液⇒32P标记的一组上清液中放射性也较高。

②培养时间过长⇒噬菌体在大肠杆菌内大量繁殖⇒大肠杆菌裂解死亡，释放出子代噬菌体⇒离心后噬菌体将分布在上清液⇒32P标记的一组上清液中放射性也较高。

（2）搅拌后离心，将吸附在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌细胞分离

①搅拌不充分⇒留在大肠杆菌细胞表面的噬菌体蛋白质外壳随大肠杆菌细胞分布在沉淀物中⇒35S标记的一组沉淀物放射性较高。

②搅拌过于剧烈⇒大肠杆菌细胞被破坏⇒释放出其中的噬菌体⇒32P标记的一组上清液中放射性较高。

特别提醒　①培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒必须寄生在活细胞内，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。

②因检测放射性时只能检测到部位，不能确定是何种元素的放射性，所以35S和32P不能同时标记在一组噬菌体上，应对两组分别标记。

题组二　艾弗里实验与噬菌体侵染细菌实验的比较分析

3．下列对肺炎双球菌和T2噬菌体的相关叙述中，正确的是（　　）

A．T2噬菌体可寄生在乳酸菌体内

B．T2噬菌体头部和尾部的外壳都由蛋白质构成

C．R型细菌在培养基上形成的菌落表面光滑

D．S型细菌可使人和小鼠患肺炎死亡

解析　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，其头部和尾部的外壳都由蛋白质构成，S型细菌的菌落表面光滑，R型细菌的菌落表面粗糙，S型细菌可使人患肺炎或使小鼠患败血症。

4．下列有关艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是（　　）

A．两者都运用了放射性同位素标记法

B．两者都运用了微生物作为实验材料

C．两者都证明了DNA是遗传物质，RNA等不是遗传物质

D．两者的实验思路均是设法把DNA与RNA分开，单独观察它们的作用

解析　艾弗里的肺炎双球菌转化实验没有运用同位素标记法；

艾弗里选择肺炎双球菌，赫尔希和蔡斯选择噬菌体、大肠杆菌作为实验材料，B项正确，噬菌体侵染细菌实验只证明了DNA是遗传物质，而不能证明RNA不是遗传物质；

噬菌体侵染细菌实验的设计思路是设法将DNA与蛋白质分开，而不是将DNA与RNA分开。

肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的异同

比较项目

肺炎双球菌体外转化实验

噬菌体侵染细菌实验

不

同

点

方法

不同

直接分离：

分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养

同位素标记法：

分别用32P和35S标记DNA和蛋白质

证明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质

证明DNA是遗传物质

相

①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用；

②都遵循了对照原则；

③都能证明DNA是遗传物质，但都不能证明DNA是主要的遗传物质

考点三　生物的遗传物质

1．RNA作为遗传物质的证据（烟草花叶病毒感染烟草的实验）

感染烟草

（1）过程

①完整的烟草花叶病毒烟草叶出现病斑

（2）结果分析与结论

烟草花叶病毒的RNA能自我复制，并控制其遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。

2．完善下表中生物体内核酸种类及遗传物质类型

生物类型

核酸种类

遗传物质

实例

有细胞结

构的生物

真核生物

DNA和

RNA

玉米、小

麦、人

原核生物

乳酸菌、

蓝藻

无细胞结

DNA病毒

噬菌体

RNA病毒

烟草花

叶病毒

（1）肺炎双球菌的转化实验，证明DNA是主要的遗传物质（　×

（2）病毒的遗传物质是RNA和DNA（　×

（3）DNA是噬菌体的主要遗传物质（　×

（4）生物的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（　√　）

（5）所有生物的遗传物质都是DNA（　×

（6）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（　√　）

题组　遗传物质的判断与分析

1．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（　　）

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型TMV感染植物

a型

b型TMV感染植物

b型

组合病毒（a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA）→感染植物

组合病毒（b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA）→感染植物

A．实验①B．实验②

C．实验③D．实验④

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。

2．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细胞质中的遗传物质是RNA　⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA

A．①②③B．②③④

C．②④⑤D．③④⑤

解析　真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；

细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA；

甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA。

关于如何确定遗传物质的2个要点

（1）细胞内既有DNA又有RNA，但只有DNA是遗传物质。

（2）病毒只含有一种核酸——DNA或RNA，遗传物质是DNA或RNA。

网络构建

要语强记

1．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。

探究高考　明确考向

1．（2013·

课标Ⅱ，5）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．①②B．②③C．③④D．④⑤

解析　①孟德尔的豌豆杂交实验证明了遗传的基本规律；

②摩尔根的果蝇杂交实验证明了基因在染色体上；

③肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质；

④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验也证明了DNA是遗传物质；

⑤DNA的X光衍射实验为DNA空间结构的构建提供了依据。

2．（2013·

海南，13）关于T2噬菌体的叙述，正确的是（　　）

A．T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素

B．T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中

C．RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质

D．T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量增殖

解析　核酸中不含硫元素，故A错误；

T2噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中，故B错误；

任何生物的遗传物质只能是DNA或RNA中的一种，T2噬菌体的遗传物质是DNA，故C错误；

T2噬菌体作为病毒，只能利用宿主细胞的物质进行增殖，D正确。

3．（2012·

江苏，2）人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是（　　）

A．孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质

B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力

C．沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数

D．烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA

解析　孟德尔发现了遗传因子并证实了其传递规律，但并没有证实其化学本质，A项错误；

证明DNA是遗传物质的实验中，因噬菌体侵染细菌的实验能通过同位素示踪技术将DNA和蛋白质彻底分离开来分析，故此实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力，B项正确；

DNA双螺旋结构中嘌呤数等于嘧啶数，C项错误；

烟草花叶病毒感染烟草的实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，但并不能说明所有病毒的遗传物质都是RNA，如噬菌体的遗传物质是DNA，D项错误。

4．（2012·

上海，11）赫尔希和蔡斯于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。

这项实验获得成功的原因之一是噬菌体（　　）

A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞

B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中

C．DNA可用15N放射性同位素标记

D．蛋白质可用32P放射性同位素标记

解析　噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N，C项错误；

蛋白质的组成元素中一般没有P，D项错误；

噬菌体侵染细菌时将DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，使实验结果更科学、更准确，故B项正确。

5．（2011·

江苏，12）关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（　　）

A．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

B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养

C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致

D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质

解析　放射性噬菌体的获取：

分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌，再用大肠杆菌去培养噬菌体，A项错误；

分别用35S和32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，进行适宜时间的保温培养，B项错误；

用35S标记噬菌体的侵染实验中，由于噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，如果搅拌不充分，则噬菌体的蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，导致沉淀物存在少量放射性，C项正确；

32P、35S标记的噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，D项错误。

练出高分

1．关于格里菲思和艾弗里完成的肺炎双球菌转化实验，下列叙述错误的是（　　）

A．加热杀死的S型菌的DNA进入R型菌细胞内，使R型菌转化为S型菌

B．R型菌转化后出现荚膜，反对者认为可能是突变所致，不能说明DNA是遗传物质

C．艾弗里提取的DNA掺杂有非常少量的蛋白质，实验中没有完全排除蛋白质的作用

D．艾弗里无法使DNA与蛋白质完全分开，故该实验证明DNA是主要的遗传物质

解析　由于技术所限，艾弗里未能将DNA与蛋白质完全分开，但通过体外转化实验证明了DNA就是肺炎双球菌的遗传物质。

2．（2014·

滨州一模）艾弗里将R型细菌置于含S型细菌DNA的培养基中培养，得到了S型肺炎双球菌，下列有关叙述中正确的是（　　）

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DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质

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　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，结果发现只有加入DNA时，R型细菌才能转化成S型细菌，这证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；

该实验中R型细菌转化为S型细菌的实质是基因重组；

生物的变异都是不定向的；

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。

3．用32P标记S型肺炎双球菌的DNA,35S标记其蛋白质，将其加热杀死后与未标记的R型活细菌混合并注入小鼠体内。

一段时间后，从死亡的小鼠体内提取到活的S型和R型细菌。

下列有关元素分布的分析，最可能的情况是（　　）

A．部分S型细菌含有32P，不含35S

B．部分R型细菌含有32P和35S

C．所有S型细菌都含有32P，不含35S

D．所有R型细菌都含有35S，不含32P

答案　A

解析　加热杀死的S型细菌利用自身的DNA的两条链为模板，用R型细菌的核苷酸和氨基酸为原料合成自身的DNA和蛋白质，因此部分S型细菌含有32P，不含35S。

4．下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　从图示分析，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，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。

5．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细菌实验都证明了DNA是遗传物质。

这两个实验在设计思路上的共同点是（　　）

A．重组DNA片段，研究其表型效应

B．诱发DNA突变，研究其表型效应

C．设法把DNA与蛋白质分开，研究它们各自的效应

D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递

解析　解答本题需要了解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细菌实验的过程以及二者设计上的异同。

两个实验在设计思路上的共同点是设法把DNA与蛋白质分开，研究它们各自的效应；

不同点是肺炎双球菌转化实验没有用同位素示踪技术，噬菌体侵染细菌实验利用了同位素示踪技术；

在整个过程中