1、第1节DNA是主要的遗传物质一、肺炎双球菌的转化实验1.格里菲思实验(1)实验过程及实验现象：R型活细菌小鼠_S型活细菌小鼠_加热杀死的S型细菌小鼠_R型活细菌+加热杀死的S型细菌注射不死亡注射死亡注射不死亡小鼠_ _注射死亡分离S型活细菌(2)分析实验现象：根据实验a、b，说明R型活细菌无毒性，S型活细菌_。根据实验c，说明加热杀死的S型细菌_。根据实验d，说明无毒性的R型活细菌在与加热杀死的S型细菌混合后，转化为_，并且这种性状的转化是_的。(3)得出实验结论：_。有毒性无毒性有毒性的S型活细菌可以遗传加热杀死的S型细菌中有转化因子2.艾弗里实验(1)实验过程：R型R型S型(2)分析实验过
2、程：只有加入_，R型细菌才能转化为S型细菌。S型细菌的DNA加入_后不能使R型活细菌发生转化。(3)得出实验结论：_是“转化因子”，即_。S型细菌的DNADNA酶S型细菌的DNADNA是遗传物质二、噬菌体侵染细菌的实验1.实验者赫尔希和蔡斯。2.实验材料_。3.实验方法同位素示踪法，该实验中用35S、32P分别标记_。T2噬菌体和大肠杆菌蛋白质和DNA4.实验步骤及结果和结论含32P和含35S 含32P和35S的大肠杆菌含32P和含35S 含32P的DNA和含35S的蛋白质细菌被感染的大肠杆菌沉淀物上清液DNA 蛋白质外壳DNA 5.实验结论_。DNA是噬菌体的遗传物质三、RNA也是遗传物质的
3、实验1.实验材料烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒的组成是_。2.过程及结果蛋白质和RNA正常患病RNA3.实验结果分析与结论烟草花叶病毒的_能自我复制，控制生物的遗传性状，因此_是它的遗传物质。4.生物的遗传物质绝大多数生物(具有细胞结构的生物和大部分病毒)的遗传物质是_，所以说_是主要的遗传物质。RNARNADNADNA1.(2012江苏T2D)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA。()【分析】烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而不能说明所有病毒的遗传物质是RNA。2.格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。()【分析】格里菲思认为加
4、热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成转化的活性物质，即转化因子，但是，格里菲思并未确定转化因子到底是什么物质。3.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明DNA是主要的遗传物质。()【分析】肺炎双球菌转化实验证明S型菌中存在转化因子，噬菌体侵染细菌实验只是证明DNA是遗传物质，它们都没有证明DNA是主要的遗传物质。4.(2009江苏T5A)豌豆的遗传物质主要是DNA。()【分析】豌豆含有DNA和RNA，但其遗传物质只有一种，即DNA。5.体内转化实验的实质是S型细菌的DNA可使小鼠致死。()【分析】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，整合到R型细菌的基因组中。结果
5、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，即无毒的R型细菌转化成了有毒的S型细菌，从而使小鼠致死。6.(2011海南T16A)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。()【分析】细胞生物和病毒均有核酸，而且都能携带遗传信息。考点 一 肺炎双球菌转化实验【高考警示】肺炎双球菌转化实验的实质和分析(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是指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)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
6、、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型细菌都转化成S型细菌，而只是小部分R型细菌转化成S型细菌。【典例1】(2013天水模拟)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()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型菌转化为S型菌的转化因子”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型活菌【解析】选C。四组实验必须相互对照，说明活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型菌必然含有某种促使R型菌转化的转化因子，而获得该实验结论的关键步骤是第四
7、组实验结果，即小鼠死亡并分离出S型活菌。【变式训练】若用DNA酶处理S型细菌，使之与活的R型细菌一起感染小鼠，结果或结论错误的是()A.小鼠死亡B.多糖不是遗传物质C.能证明DNA是否为遗传物质D.能证明蛋白质不是遗传物质【解析】选A。DNA酶具有专一性，只分解S型细菌的DNA，而对蛋白质、糖类等不产生影响。这一处理的结果是：S型的蛋白质+S型多糖+活的R型细菌感染小鼠，因此小鼠应该是活的。考点 二 噬菌体侵染细菌的实验1.噬菌体的增殖(1)模板：噬菌体DNA。(2)合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。(3)合成蛋白质原料：大肠杆菌的氨基酸场所：大肠杆菌的核糖体2.实验结果分析(1
8、)用35S标记噬菌体，上清液中放射性很高的原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中。(2)用35S标记的噬菌体，沉淀物中有放射性的原因：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。(3)用32P标记噬菌体，沉淀物中放射性很高的原因：DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中。(4)用32P标记的噬菌体，上清液中含放射性的原因：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，上清液中出现放射性。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，也会使上清液中出现放射性。【高考警示】标记噬菌体侵染细菌实
9、验中的误区(1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。(2)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。【典例2】(2011江苏高考)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，沉淀物中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D
10、NA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质【解析】选C。噬菌体必须寄生在活细胞中，一般的培养基无法培养噬菌体；在用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时，保温培养的时间不能过长，否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放，从而影响实验结果；用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中有少量放射性是因为搅拌不充分，使含35S的蛋白质外壳残留在细菌上；噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质是否为遗传物质。【互动探究】(1)按B选项所述的标记方法，进入大肠杆菌体内的成分是什么？提示：用32P标记噬菌体的DNA。因为用35S标记噬菌体的蛋白质，32P标记噬菌体的DNA，在侵染过程中蛋白
11、质外壳留在外面，DNA进入大肠杆菌体内。(2)将C选项中的35S改为32P，若实验结果的上清液中含有放射性，其原因是什么？提示：噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内或噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代。【变式训练】(2013亳州模拟)关于T2噬菌体侵染细菌实验的叙述正确的是()A.选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一是其成分只有蛋白质和DNAB.被35S标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中直接获得的C.实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分离D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质【解析】选A。选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一是其成分只有蛋白质和DNA；被35S标记的噬菌体是接种在
12、被35S标记的大肠杆菌中获得的；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把噬菌体和细菌分离开；该实验证明了DNA是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验中子代噬菌体元素来源的判断方法【典例】某科学家在做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的_和_元素。(2)子代噬菌体的蛋白质分子中，都没有_元素，由此说明_；子代噬菌体的蛋白质分子都含_元素，这是因为_。(3)实验中用放射性同位素标记噬菌体时，选取35S和32P，这两种同位素分别标记蛋白质和DNA的原因是_。可否用14C
13、和18O标记(并说明原因)？_。【解析】(1)因为噬菌体增殖是以自身DNA为模板，以细菌内核苷酸为原料，所以两种P都会在子代中出现。(2)噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌，因此，子代噬菌体的蛋白质分子中，都没有35S；子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用32S标记的氨基酸为原料合成的，子代噬菌体的蛋白质分子都含32S。(3)因为S仅存在于蛋白质外壳中，而P仅存在于DNA中，所以实验中用放射性同位素标记噬菌体时，选取35S和32P这两种同位素分别标记蛋白质和DNA。因为噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素，侵染细菌后无法确认放射性物质的来源，所以不能用14C和18O标记。答案：(1)3
14、2P 31P(2)35S 噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入32S 子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内用32S标记的氨基酸为原料合成的(3)因为S仅存在于蛋白质外壳中，而P仅存在于DNA中不能用14C和18O标记，因为噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素，侵染细菌后无法确认放射性物质的来源【方法归纳】T2噬菌体侵染细菌时，用放射性元素标记的物质不同，放射性在子代出现情况不同：(1)若用32P和35S标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记，相当于间接地将核酸和蛋白质分开，只在部分子代T2噬菌体的核酸中有32P标记。(2)若用32P和35S标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记，则在子代T2噬菌体的核酸和
15、蛋白质外壳中均有标记元素。(3)若用C、H、O、N等标记T2噬菌体而宿主细胞未被标记，则只在部分子代T2噬菌体的核酸中有标记元素。(4)若用C、H、O、N等标记宿主细胞而T2噬菌体未被标记，则在子代T2噬菌体的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。【易错提醒】解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌，若是噬菌体则标记蛋白质的元素在子代不会出现；若是细菌则在子代噬菌体中都会出现。生物体遗传物质的判断方法【备选典例】回答下列有关遗传物质的问题：(1)人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中遗传物质的核苷酸分别有多少种()A.8、4、4、8 B.4、4、4、4 C.5、4、4、5 D.8、4、5、4(2)上
16、述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种类分别是()，这些核酸中含氮碱基种类分别是()答案仍从(1)选项中选择(3)下列有关遗传物质的叙述正确的是()A.DNA是所有生物的遗传物质B.真核生物的DNA都以染色体为载体C.遗传物质在亲代与子代之间传递性状D.核酸是生物的遗传物质【解析】凡是细胞生物，不论原核生物或真核生物，细胞中均有DNA和RNA两种核酸，但真正起遗传作用的只有DNA，在无DNA的病毒(如烟草花叶病毒、艾滋病病毒等)中，RNA才起遗传作用。在真核细胞中，由于DNA主要存在于染色体上，故染色体是遗传物质的主要载体，但因线粒体、叶绿体中也有少量DNA，所以线粒体、叶绿体也可作为遗传物质的
17、载体，遗传物质在亲代与子代之间传递的是基因，而非性状。答案：(1)B (2)A C (3)D【方法归纳】不同生物体内遗传物质有区别，具体归纳如表所示【易错提醒】(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。1.在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，在图中标记元素所在部位依次是()A.B.C.D.【解析】选D。32P存在于脱氧核苷酸的磷酸基团上，即图中的部位，35S存在于氨基酸的R基上，即图中的部位。图中的分别代表脱氧核糖、碱基和肽键。2.下列有关生物体遗传物质的叙
18、述，正确的是()A.DNA是人体的主要遗传物质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产生4种脱氧核苷酸【解析】选B。人体是具备细胞结构的生物，其遗传物质为DNA；酵母菌是真核生物，其遗传物质为DNA，主要分布于细胞核内的染色体上，少量在细胞质内；T2噬菌体的遗传物质为DNA，其中不含硫元素；烟草花叶病毒的遗传物质为RNA，水解产物应是4种核糖核苷酸。3.(2013德州模拟)格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果()A.证明了DNA是遗传物质B.证明了RNA是遗传物质C.证明了蛋白质是遗传物质D.没有证明具体
19、哪一种物质是遗传物质【解析】选D。格里菲思用两种肺炎双球菌在小鼠体内进行了细菌转化实验，证明了加热杀死的S型细菌内含有某种“转化因子”，它可将R型细菌转化为S型细菌，但当时并未确认该物质的化学本质。真正确认S型细菌中“转化因子”化学本质的实验应为艾弗里等人的肺炎双球菌体外转化实验。4.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型细菌中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DNA水解为脱氧核苷酸，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型细菌中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【
20、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型细菌体内，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。5.1928年，英国科学家格里菲思所做的“肺炎双球菌的转化实验”基本实验过程如下：将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡；将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡；将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡；将R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。就其实验，回答下列问题：(1)步骤、对照，可得
21、出的结论是_。(2)如果没有步骤，能否得出格里菲思的结论加热杀死后的S型细菌中含有促成“R型活细菌转化成S型活细菌”的转化因子：_。理由是_。(3)如果让你完成该实验过程，你认为应该注意哪些问题？_。(4)在用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验的实际最终结果显示：在离心后的上清液中，也具有一定的放射性，而沉淀物的放射性强度比理论值略低。试分析：在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是_。由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：a.在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量_，原因是_。b.在实验中，如果有一部分噬
22、菌体没有侵入大肠杆菌细胞内，是否是误差的来源？_。理由是_。【解析】(1)R型细菌无荚膜无毒性，不会使小鼠死亡，S型细菌有荚膜有毒性，会使小鼠死亡；(2)如果没有步骤，就无对照实验，不能说明实验结论。(3)实验设计要遵循对照原则、单一变量原则和重复原则，而且要注意选材和安全性。(4)理论上讲，DNA已全部注入细菌细胞内，因此上清液不具有放射性；如果时间过长，由于噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中会使上清液的放射性升高。没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，会使上清液出现放射性。答案：(1)S型细菌有毒性，可使小鼠患败血症死亡；R型细菌无毒性，不致死(2)不能无对
23、照实验(3)四组实验所用的小鼠应选用年龄、体重相同(近)且健康的，所用的R型活菌液、S型活菌液的浓度、注射量应该相同。动物实验应注意实验的安全性；所用的S型活细菌不仅可使小鼠患败血症死亡，对人也有强致病性，应注意消毒及自身防护，杜绝S型活细菌对人的感染；实验用品及实验后的动物应妥善处理，严防病菌扩散(4)噬菌体已将含32P的DNA全部注入到大肠杆菌体内a.升高噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中b.是没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性6.(2012上海高考)赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的
24、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】选B。噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有的元素，即分别用35S和32P进行标记，而不能用共有的元素15N进行标记。噬菌体侵染大肠杆菌时把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，实验结果更科学、更准确。7.(2011广东高考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如表。由表可知()A.不能证明S型细菌
25、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。组：R+S型细菌的蛋白质，只长出R型细菌，说明蛋白质不是转化因子。组：R+S型细菌的荚膜多糖，只长出R型细菌，说明荚膜多糖不是转化因子。无法证明S型细菌的荚膜多糖有酶活性。组：R+S型细菌的DNA，结果既有R型细菌又有S型细菌，说明DNA可以使R型细菌转化为S型细菌。组：用DNA酶将DNA水解，结果只长出R型细菌，说明DNA的水解产物不能使R型细菌转化为S型细菌，从一个反面说明了只有DNA才能使R型细菌发生转化。D项此实验只涉及R型和S型肺炎双球菌两种生物，没有
26、涉及RNA病毒，无法证明DNA是主要的遗传物质。8.(2010江苏高考)探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括()A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异B.蛋白质与生物的性状密切相关C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息【解析】选C。本题借助科学发展史考查蛋白质的多样性等特点。蛋白质不具备热稳定性，也不能复制，故选C项。其他选项所述的蛋白质的特点，与遗传物质应具备的特征一致，可作为遗传物质的理由。9.(2010海南高考)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和
27、DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见下表。其中预测正确的是()A.1、3 B.1、4 C.2、3 D.2、4【解题指南】(1)知识储备：噬菌体是DNA病毒，其遗传物质是DNA。生物体的性状由遗传物质控制。(2)解题关键：本题通过表格的形式呈现了重新组合的“杂合”噬菌体以及用该噬菌体侵染大肠杆菌后对于后代大肠杆菌的表现型的预测。因为DNA是遗传物质，所以判断子代噬菌体的表现型应该分析亲本“杂合”噬菌体的DNA来自哪种噬菌体的DNA。【解析】选B。DNA和蛋白质这两种物质中DNA是噬菌体的遗传物质。所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。
