1、第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 考点一 肺炎双球菌的转化实验【核心知识通关】1.肺炎双球菌类型：特点 类型 菌落荚膜毒性S型_有_R型粗糙_无光滑 有 无 2.格里菲思的体内转化实验：(1)过程及结果：不死亡 S型活细菌 不死亡 S型活细菌和 R型活细菌(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有_，将R 型活细菌转化为_。转化因子 S型活细菌 3.艾弗里的体外转化实验：(1)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_混合培养，研究它们各自的遗传功能。R型细菌(2)过程与结果：R型细菌 S型细菌 R型细菌 R型细菌 R型细菌(3)结论：_才是使R型细菌产生
2、稳定遗传变化的物 质，即_是“转化因子”，是遗传物质。DNA DNA【特别提醒】(1)格里菲斯实验只能证明加热杀死的S型细菌中含有转化因子，不能证明DNA是遗传物质。(2)S型细菌的DNA与R型细菌混合培养，后代中既有R型细菌，又有S型细菌，且大多数为R型细菌。【思维拓展】转化实验实质分析(1)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。(2)转化实质：类似于转基因技术，属于可遗传变异中的基因重组。【高考模拟精练】1.(2013全国卷)在生命科学发
3、展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是()孟德尔的豌豆杂交实验 摩尔根的果蝇杂交实验 肺炎双球菌转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA的X光衍射实验 A.B.C.D.【解题指南】解答本题需关注以下两点：(1)三大遗传规律的经典实验：豌豆杂交实验和果蝇杂交实验，分别研究遗传规律，基因与染色体的关系。(2)DNA是遗传物质的经典实验：肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，研究生物的遗传物质。【解析】选C。本题考查对经典实验的识记。孟德尔的豌豆杂交实验证明了遗传的基本规律；摩尔根的果蝇杂交实验证明基因在染色体上；肺炎双球菌转化实验中，格里菲思证明了转化因子的存在，艾弗里等证明DNA是
4、遗传物质；T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明DNA是遗传物质；DNA的X光衍射实验为DNA空间结构的构建提供依据。2.(2016济宁模拟)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：S型菌的DNA+DNA酶加入R型菌注入小鼠 R型菌的DNA+DNA酶加入S型菌注入小鼠 R型菌+DNA酶高温加热后冷却加入S型菌的DNA注入小鼠 S型菌+DNA酶高温加热后冷却加入R型菌的DNA注入小鼠 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【解析】选D。能使小鼠死亡的是活的S型菌。DNA酶会将S型菌
5、的DNA水解，使其失去转化作用，R型菌未发生转化，小鼠存活；虽然DNA酶存在，但加入了S型菌，小鼠死亡；中没有R型活菌，S型菌的DNA不起作用，小鼠存活；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，但由于后面加入R型菌的DNA，所以不能发生转化作用，小鼠存活。3.(2016太原模拟)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()实验 组号接种 菌型加入S型细菌的物质培养皿 长菌情况R型蛋白质R型R型荚膜多糖R型R型DNAR型、S型R型DNA(经DNA酶处理)R型A.不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子 B.说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性 C.和说明
6、S型细菌的DNA是转化因子 D.说明DNA是主要的遗传物质【解析】选C。在实验过程中，组加入的蛋白质和组加入的荚膜多糖都不能促进R型细菌的转化，说明二者不是转化因子，A错误。实验中没有证明S型细菌的荚膜多糖有酶活性，B错误。组加入的DNA能促进R型细菌的转化，组加入的经DNA酶处理的DNA不能促进R型细菌转化，通过对照实验说明DNA是转化因子，C正确。说明DNA是遗传物质，但是没有说明它是主要的遗传物质，D错误。【易错提醒】本题易错选D，错因在于未能正确理解“DNA是主要的遗传物质”的含义，如果证明这一结论，需要单独设计实验证明，但题干中的实验不能得出这一结论。4.(2016武汉模拟)格里菲思
7、将加热杀死的S-型菌与R-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-型菌；而单独注射加热杀死的S-型菌，小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是()A.S-型菌经突变形成了耐高温型菌 B.S-型菌是由R-型菌突变形成的 C.R-型菌经过转化形成了S-型菌 D.加热后S-型菌可能未被完全杀死【解题指南】(1)题干信息：“单独注射加热杀死的S-型菌，小鼠未死亡”。(2)关键知识：S-型菌被加热杀死后，可以发生转化。【解析】选C。加热杀死的S-型菌与R-型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S-型菌；而单独注射加
8、热杀死的S-型菌，小鼠未死亡，说明R-型菌经过转化形成了S-型菌。【加固训练】1.格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验，下列关于此实验的分析，错误的是()第一组第二组第三组第四组实验 处理注射 R型 活细菌注射S型 活细菌注射加热 后杀死的 S型细菌将R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合实验 结果小鼠 不死亡小鼠死亡，从小鼠体 内分离出 S型活细菌小鼠 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
9、并分离出S型活细菌【解析】选C。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”，但没有证明DNA是转化因子，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.下列关于肺炎双球菌转化实验的叙述中，正确的是()A.加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性 B.在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化 C.在转化过程中，加热杀死后的S型细菌的DNA没有进入R型活细菌的细胞中 D.加热杀死的S型细菌也能使小鼠的体细胞发生转化
10、【解析】选B。加热杀死的S型细菌的DNA仍具有活性；DNA酶能将DNA水解成脱氧核苷酸，DNA不再存在，因此不能使R型细菌发生转化；加热杀死的S型细菌的DNA进入R型细菌的细胞中，使之转化成了S型细菌；S型细菌的DNA与动物细胞内的DNA结构不同，一般不能进行转化。考点二 噬菌体侵染细菌实验 【核心知识通关】1.实验材料：_ 2.实验方法：_，该实验中用35S、32P分 别标记_。T2噬菌体和大肠杆菌。同位素标记法 蛋白质和DNA 3.实验过程：(1)标记噬菌体：噬菌体 噬菌体 大肠杆菌 大肠杆菌(2)侵染细菌：高 低 低 高(3)结果分析：分组实验(相互对照)结果结果分析含32P噬菌体+细菌
11、上清液中几乎无32P，32P主要分布在_内32PDNA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_ 未进入宿主细胞，留在外面 宿主细胞 35S蛋白质外壳 4.实验结论：在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有 连续性的物质是_，即_是遗传物质。DNA DNA【特别提醒】标记噬菌体的三大误区 误区一：用含35S和32P的培养基培养噬菌体。错因：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。误区二：用3H、14C标记细菌，再用被标记的细菌来培养噬菌体。错因：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
12、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。误区三：用35S和32P标记同一噬菌体。错因：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。【深化探究】(1)32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌：若培养时间短，则上清液的放射性会较高。原因是 _ _ 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中。若培养时间过长，则上清液的放射性会较高。原因 是_ _ _ 噬菌体在大肠杆菌
13、内大量繁殖，大肠杆菌裂解死 亡，释放出子代噬菌体，离心后子代噬菌体分布在 上清液中。(2)若用35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，搅拌 不充分，则沉淀物放射性较高。原因是_ _ _ 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。【典题技法归纳】(2013海南高考)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【解题指南】解答本题时需关注以下两点：(1)病毒只有一种核酸，DNA或RNA。(2)T2噬菌体是寄生在细菌
14、中的DNA病毒。【解析】选D。本题考查T2噬菌体的结构、病毒的增殖特点。A项，核酸中的元素只有C、H、O、N、P，不含S元素，故错误。B项，T2噬菌体寄生在细菌中，不能寄生在酵母菌中，故错误。C项，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，故错误。D项，T2噬菌体作为病毒，只能在寄主细胞中增殖，故正确。【母题变式】(1)题干中涉及生物的物质组成上的共同点是均含有 _。(2)列举至少三项D项中“寄主体内的物质”：_ _等。DNA和蛋白质 脱氧 核苷酸、氨基酸、酶、ATP、核糖体【方法规律】子代噬菌体的组成物质来源分析方法(1)从蛋白质外壳方面分析：由寄主细胞提
15、供原料氨基酸，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体无关。(2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。(3)从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数(两个)含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成，与亲代噬菌体无关。【高考模拟精练】1.(2016西安模拟)噬菌体的遗传物质有的是单链RNA，有的是单链DNA，有的是双链RNA，还有的是双链DNA。有些噬菌体具有将基因插入宿主DNA内的特性，使得它成为重要的分子和遗传学研究工具。下列相关叙述正确的是()A.不同噬菌体的可遗传
16、变异类型有突变和基因重组 B.噬菌体与人体细胞都能进行细胞增殖和细胞分化 C.将基因插入宿主DNA的噬菌体的遗传物质为双链DNA D.所有的噬菌体都可以用于“验证DNA是遗传物质”的实验【解析】选C。突变包括基因突变和染色体变异，噬菌体不具有细胞结构，不能发生染色体变异和细胞的增殖和分化，A、B错误；噬菌体的宿主应为细胞生物，而细胞生物的DNA均为双链DNA，所以具有能将基因插入宿主DNA内特性的噬菌体的遗传物质应为双链DNA，C正确；遗传物质是RNA的噬菌体不能用于“验证DNA是遗传物质”的实验，D错误。2.(2016大同模拟)某生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，下列有关分
17、析不正确的是()A.理论上，b中不应具有放射性 B.b中放射性的高低，与过程中搅拌是否充分有关 C.若b中具有放射性，说明与过程中培养时间的长短有关 D.上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质【解析】选C。用35S只能标记噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，其蛋白质外壳只能留在细菌外。搅拌越充分，蛋白质外壳与细菌分离得越彻底，沉淀物b中放射性越低，如果使蛋白质外壳与细菌彻底分离，则沉淀物b中不含放射性。沉淀物b中具有放射性的原因为搅拌不充分，与过程中培养时间的长短无关。本实验并没有“示踪”DNA在遗传中的作用，因此不能证明DNA是遗传物质。3.(2016青岛模拟)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的
18、噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；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【解题指南】解答本题的关键是明确下列两个方面：(1)放射性同位素的具体标记对象。(2)在对噬菌体侵染细菌后的混合物进行离心时，DNA和蛋白质的存在位置。【解析】选A。中32P标记了噬菌体的DNA，放射性主要集中在沉淀物中；35S用于蛋白质的合成，放射性主要集中
19、在上清液中；15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质，放射性在沉淀物和上清液中均出现。【延伸探究】本题实验中，子代噬菌体的DNA和蛋白质中是否含有15N，为什么？提示：子代噬菌体的DNA中含有15N，而蛋白质中不含15N。因为合成DNA的模板来自亲代DNA，亲代DNA中含有15N，而合成蛋白质的原料来自细菌，细菌内不含15N。【加固训练】1.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
20、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】选B。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。2.下列对肺炎双球菌和T2噬菌体的相关叙述中，
21、正确的是()A.T2噬菌体可寄生在人体内 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】选B。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，使小鼠患败血症。考点三 烟草花叶病毒感染实验及遗传物质 【核心知识通关】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：出现病斑 不出现病斑(2)结论。_是烟草花叶病毒的遗传物质，_不是烟草花叶病毒的遗传物质。RNA 蛋白质 2.生物体内核酸种类及遗传物质类
22、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 结构的 生物DNA病毒DNA_T2噬菌体RNA病毒RNA_烟草花 叶病毒DNA DNA RNA【特别提醒】(1)细胞中的核酸：包括DNA和RNA两种，其中只有DNA是遗传物质，细胞质中的遗传物质也是DNA，RNA只是作为DNA的信使或合成蛋白质时的工具。(2)病毒中的核酸：DNA或RNA，病毒不会同时含有两种核酸。病毒含有哪种核酸，哪种核酸即作为其遗传物质。【高考模拟精练】1.(2016长沙模拟)下列关于遗传物质的说法，错误的是()真核生物的遗传物质是DNA 原核生物的遗传物
23、质是RNA 细胞核中的遗传物质是DNA 细胞质中的遗传物质是RNA 甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA A.B.C.D.【解析】选C。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。2.(2016洛阳模拟)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组实验的结果(见下表)中，不可能出现的是()A.实验 B.实验 C.实验 D.实验 实验 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a型b型TMV感染植物b型b型组合病
24、毒(a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA)感染植物b型a型组合病毒(b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA)感染植物a型a型【解题指南】(1)明确蛋白质不是遗传物质，子代类型由RNA决定。(2)明确组合病毒的蛋白质和RNA来源。【解析】选C。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。中的RNA是b型TMV的，分离出的病毒类型应该是b型，因此C项符合题意。3.(2016淄博模拟)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.孟德尔提出遗传因子的概念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
25、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】选B。孟德尔提出了遗传因子的概念并证实了 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 验能通过同位素标记法将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T2噬菌体的遗传物质是DNA，D项错误。【易错提醒】
26、本题易错选A。错因在于未能完整理解A项的表述。A项的表述前半部分正确，后半部分错误。孟德尔提出遗传因子，只是一种逻辑推理的产物，后来的科学家证明了遗传因子是基因。4.如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，通过分析可知这种病原体()A.寄生于细胞内，其遗传物质为RNA B.可单独生存，其遗传物质为蛋白质 C.寄生于细胞内，其遗传物质为蛋白质 D.可单独生存，其遗传物质为RNA【解析】选A。题中提到的病原体由RNA和蛋白质组成，为病毒，而病毒只有寄生在活细胞内才能表现出生命现象；由题图可知，RNA能将亲代病毒的特征遗传给后代，而蛋白质不能，所以这种病原体的遗传物质是RNA。【加固训练】1.下图
27、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能使人类患病 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】选A。分析图示，TMV放入水和苯酚中振荡后，RNA和蛋白质分离，A正确；烟草花叶病毒只能感染烟草叶片，不会感染人类细胞，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，D错误。2.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.T2噬菌体的遗传物质不含S元素 C.玉米的遗传物质全部分布在染色体上 D.HIV的遗传物质水解产生四种脱氧核苷酸【解析】选B。豌豆的遗传物质是DNA，A项错误；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含有硫元素，B项正确。玉米的遗传物质分布在染色体、线粒体和叶绿体上，C项错误；HIV的遗传物质为RNA，水解产物是4种核糖核苷酸，D项错误。
