高中生物高考1 第17讲 DNA是主要的遗传物质

7

遗传的物质基础

DILIUD

第17讲DNA是主要的遗传物质

^眉目曾

知识体系---ZE内谷核心素养——提能力

向客林准说明DNA是主要的遗传物质

.a结构与功能观：认识DNA分子作为遗传物质

所应具备的特征

等大多数生物是主要

[DNA}DNA

"的遗传物质分析与综合：总结肺炎双球菌转化实验和噬

证I据科学思维菌体侵染细菌实验的原理和过程，培养逻辑

肺炎双球菌噬菌体侵染烟草花叶病毒分析能力

转化实验细菌实验侵染烟卓实验

结［论

实验设计与实验结果分析：通过同位素标

是遗传物质，是遗传RNA是遗

DNADNA科学探究记法在实验中的应用，培养实验设计与对

蛋白质等物质不是人物质,传物质

实验结果分析的能力

考点1肺炎双球菌的转化实验

应值研教材•重拾遗♦

1.格里菲思的体内转化实验

实验s型细菌1菌落光滑、有荚膜、有毒性

材料

R型细菌小菌落粗糙、无荚膜、无毒性

不死亡

体处,分离出S型活细菌

过

程

内

结

果

转不死亡

化

实处,分离出S型活细菌

验

「实验①②对比说明R型细菌无毒性，S型细菌有毒性

象

现

析

分-实验②③对比说明被加热杀死的S型细菌无毒性

-实验②③④对比说明R型细菌能转化为S型细菌

结论

加热杀死的S型细菌中含有某种转幽壬使R型

活细菌转化为S型活细菌

2.艾弗里的体外转化实验

S型细菌

|分离

过程

荚膜多糖蛋白质DNADNA+DNAW

分别与R型活细菌混合培养

R型R型R型、S型R型

厂实验①②④分别说明荚膜多糖、蛋白质、脱氧

现象

核行酸没有转化作用

」实验③④说明以屋有转化作用

结论S型细菌的更幽是使R型细菌发生转化并产生稳定

遗传变化的物质

道踪高考动向

研考法•通热点♦

【真题例证・体验】

（2019•浙江4月选考）为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA

还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示:

DNA酶

培养

S型菌的含R型菌

提取物的培养液

丙组

下列叙述正确的是（）

A.甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性

B.乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质

C.丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA

D.该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA

解析：选C。甲组培养皿中有S型菌落，推测加热通常不会破坏转化物质的活性，但培

养皿中也有未转化的R型菌，A错误；乙组培养皿中有R型及S型菌落，由于加入了蛋白

酶，所以可推测转化物质不是蛋白质，B错误；丙组培养皿中只有R型菌落，由于加入了

DNA酶，所以可推测转化物质是DNA,C正确；该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是

DNA,而不是主要遗传物质是DNA,D错误。

【考法纵览・诊断】

（1）证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验由我国科学家完成

[2018•全国卷III,T1C](X)

(2)肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质

[2018•江苏卷，T3C](X)

(3)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

[2017・江苏卷，T2A](X)

(4)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

[2017・江苏卷，T2B](X)

(5)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

[2016•江苏卷，T1A](X)

【长句应答•特训】

依据肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析，回答以下问题：

图1体内转化实验中S型细菌、图2肺炎双球菌体外转化

R型细菌含量变化图实验中的部分图解

⑴据图1回答：

①be段R型细菌数量减少的厚国是o

②cd段R型细菌数量增多的厚国是o

③后期出现的大量S型细菌是由而来的。

(2)据图2回答：

①在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是

②依据上述实验，可作出的假设是O

答案：(1)①小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少

②c之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R

型细菌大量繁殖

③R型细菌转化成的S型细菌繁殖

(2)①分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质

②DNA是遗传物质

颌悟热考重点要抓牢

提升

关注格里菲思实验(实验一)与艾弗里实验(实验二)的3个“不同”

A实验।实验一」观察小鼠的存活情况］

指标匡灯观察培养基中菌落种类।

将无毒性的R型活细菌、有毒性的S型

活细菌、加热后杀死的S型细菌、无毒

性的R型活细菌与加热后杀死的S型

细菌混合后分别注射到小鼠体内

分离提取S型细菌的荚膜多糖、蛋白质、

DNA等分别与R型活菌混合培养并

设置DNA+DNA酶的对照组

被加热杀死的S型细菌含有'转化因子”,

能使R型活细菌转化为S型活细菌

DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化

的物质

突破核心素养

精准练・提素养♦

1.（2020•济南高三期末）肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述错误

的是（）

A.R型菌转化为S型菌后，DNA中的喋吟与喀咤碱基比例不变

B.整合到R型菌内的DNA分子片段，可以直接表达出产物荚膜多糖

C.进入R型菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点

D.S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组

解析：选B。DNA为双链，R型菌转化为S型菌后的DNA中虽然整合了S型菌的DNA

片段，但嘿吟与喀噫碱基比例不变，仍然是1,A正确；DNA中的基因表达产物为蛋白质,

不会直接表达出荚膜多糖，B错误；进入R型菌的DNA片段上有多个基因，也就可能有多

个RNA聚合酶结合位点，C正确；S型菌的DNA整合到R型菌内属于基因重组，D正确。

2.（202。江西上高二中月考）科学家为探究转化因子的本质，进行了如图所示的一组实

验。该组实验不能得到的结果或结论是（）

实验嚼常MA酶-口

实验2：:落嘴瞽盘＞NA酶一袋

实验3,"学+加热杀死的+

,R型菌S型菌的DNA

A.实验2只出现R型菌落

B.实验1、3均出现R型和S型菌落

C.DNA是转化因子

D.DNA纯度越高转化效率就越高

解析：选D。三个实验中，自变量是培养基中加入的酶的种类，实验1中加入RNA酶,

由于R型菌的遗传物质是DNA,加入的是加热杀死的S型菌的DNA,所以RNA酶不起作

用，R型菌可能发生转化，出现R型和S型菌落，同理推出实验3也出现R型和S型菌落。

实验2中加入DNA酶，破坏了DNA,R型菌不发生转化，只出现R型菌落。三个实验说

明DNA是转化因子。本实验未涉及DNA纯度这种变量，故不能得出“DNA纯度越高转化

效率就越高”的结论。

考点2噬菌体侵染细菌的实验

构建核心知识研教M•重拾遗♦

1.实验材料：噬菌体和大肠杆菌等。

结构蛋白质外壳:含特征元素W

DNA：含特征元素F

—噬菌体的DNA

增殖原料大肠杆菌提供的四种脱氧

条件核昔酸、氨基酸、ATP等

大肠杆菌的核糖体

合成场所

2.实验过程

藉放射性同位素标记法

培

海

标

的

记

一

天

一

含35s的大一35

箱

肠

l噬s

菌

体

标

到

养

肠杆菌一

菌培养基菌

杆

得

培

麻

记

菌体

噬

一

B的

一

一

菌含32P的细

菌

体

含的大到

32P养32

噬

Jp噬

.菌培养基肠杆菌

菌

体上清液放射

实验含32P的一普通大

侵性低；沉淀

过程噬菌体肠杆菌

染物放射性高

m

搅拌、离心后

A噬菌体侵

侵染检测放射性

U染细菌

V上清液放射

含35s的普通大

性高；沉淀

噬菌体肠杆菌

物放射性低

噬菌体侵染细菌时，"A进入细菌细胞中，

结果［-而蛋白质外壳留在外面

分析L子代噬菌体的各种性状是通过亲佳处遗传的

蟹-DNA是遗传物质

◎教材拾遗

(必修2P46"思考与讨论”改编)(1)以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优

点？

(2)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之

处，请具体指出。

答案：(1)以细菌或病毒作为实验材料，具有的优点：①个体很小，结构简单，容易观

察到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20〜30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量增殖。

(2)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。

犯蓍法二尊热点♦

【真题例证•体验】

(2019•高考江苏卷)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物

质，下列关于该实验的叙述正确的是()

A.实验中可用15N代替32P标记DNA

B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的

C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌

D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

解析：选C。本实验巧妙地运用32P标记DNA,将DNA与蛋白质区分开，单独、直接

地观察DNA的遗传作用，DNA和蛋白质中都含有N,故不可用&N代替32P标记DNA,A

错误；子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体的DNA控制合成的，B错误；T?噬菌体的

DNA的合成原料由大肠杆菌提供，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D

错误。

【考法纵览・诊断】

(1)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。

T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖

[2017•全国卷n,T2A](X)

(2)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中

[2017•江苏卷，T2C](V)

(3)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

[2017•江苏卷，T2D](X)

(4)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质

[2016•全国卷III,T2③](J)

(5)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等

[2016•山东卷，T5B](X)

(6)赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的

[2016•江苏卷，T1C](X)

(7)赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质

[2016•江苏卷，T1D](J)

【长句应答•特训】

下图1、图2为噬菌体侵染细菌实验的图解及实验数据，据图回答下列问题:

(1)选择35s和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记,而不选择14C和180进

行标记的原因是

(2)搅拌、离心的目的在于o图2中被侵染的细菌的存活率

基本保持在100%,本组数据的富义是,细胞外的32P含量有

30%,愿«是。

(3)用35s标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实验中含有少量

放射性的厚用是o

(4)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原国是

答案：(DS是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14c和180进行标记，

由于蛋白质和DNA都含有C和O,因此无法确认被标记的是何种物质

(2)把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性作为对照组，以证明细菌未裂解

有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌

(3)可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因，有少量含35s的噬菌体外壳

仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性

(4)①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中,

使上清液出现放射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心

后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高

领唔热考重点要抓牢

1.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析

(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌

上清液为噬

——|无放射性|

菌体夕魔

合全部噬菌体侵染熨

理-细菌且未释放不

沉淀物为包含噬菌

上有放射性|

体DNA的趣杆菌

部分噬菌体未侵染大肠杆菌

色上清液有放射性I

部分噬菌体增殖后释放出来

(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌

2.比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验

项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验

设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能

直接分离：分离S型细菌的DNA、荚膜多同位素标记法：分别用同位素35S、

处理方法

糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养32P标记蛋白质和DNA

检测方式观察菌落类型检测放射性同位素存在位置

证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传证明DNA是遗传物质，但不能证

结论

物质明蛋白质不是遗传物质

突破核心素养

精准练•提素养♦

突破1

核心素养

噬菌体侵染细菌的实验分析

生命观念、科学探究

1.(2020•江苏扬州调研)某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌

的实验，过程如图所示，下列有关分析正确的是()

实验1

与大肠杆菌搅拌后

混合培养,离心,

上清液a

①②

-沉淀物b、优,检测子代噬

丫菌体放射性

用3ss标记噬菌体

实验2

与大肠杆菌

混合培养.

检测子代噬

菌体放射性

用32P标记噬菌体

A.实验1中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关

B.实验2中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关

C.理论上，a、d中有大量的放射性，b、c中有少量的放射性

D.该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质，而蛋白质不是

解析：选Co35s标记的是噬菌体的蛋白质外壳，经搅拌、离心后位于上清液a中，b

中有放射性，是因为搅拌不充分，A错误；32P标记噬菌体的DNA,经搅拌、离心后存在于

沉淀物中，c中有放射性，是因为保温时间过短或过长，上清液中存在具有放射性的噬菌体,

B错误；实验1中35s标记的蛋白质外壳主要存在于上清液a中，故a中放射性较高，实验

2中32P标记的噬菌体DNA注入大肠杆菌内,经搅拌、离心后主要存在于沉淀物d中，故d

中放射性较高，C正确；该实验证明DNA是遗传物质，但是实验中蛋白质外壳没有进入大

肠杆菌体内，无法证明蛋白质不是遗传物质，D错误。

2.（2020•山东淄博高三模拟）有a、b两类噬菌体，它们均已被32P或35s中的一种标记

过。将a、b噬菌体分别侵染甲、乙两管大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后，检测离心管内

放射性物质的位置，结果如下图。下列叙述正确的是（）

放/3±

射^

一

性\21通

2

3放­

、>

1射--

*性--

甲

乙

A.实验结果表明a的蛋白质外壳和b的DNA均有放射性

B.可以确定甲管的放射性来自32p,乙管的放射性来自35s

C.检测结果表明噬菌体的DNA和蛋白质外壳可侵入大肠杆菌内

D.伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强

解析：选A。根据题干信息和题图可知，实验结果表明a的蛋白质外壳具有放射性，而

DNA没有放射性，说明其标记的是蛋白质外壳；b的DNA具有放射性，而蛋白质外壳没有

放射性，说明其标记的是DNA,A正确。根据以上分析可知，甲管的放射性来自35S,乙管

的放射性来自32p,B错误。检测结果表明噬菌体的DNA可侵入大肠杆菌内，而蛋白质外

壳留在了外面，C错误。伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性总量不变，而

比例将逐渐减小，即放射性逐渐降低，D错误。

突破2

核心素养

两个经典实验的比较

科学思维

3.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，者隋凯正明DNA

是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效

应；②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是（）

A.两者都运用了①和②

B.前者运用了①，后者运用了②

C.前者只运用了②，后者运用了①和②

D.前者只运用了①，后者运用了①和②

解析：选D。艾弗里的肺炎双球菌转化实验是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的

效应。而赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，

并且运用了放射性同位素标记法。

4.（不定项）下列关于“肺炎双球菌的体外转化实验”和“T2噬菌体侵染细菌的实验”

的叙述，错误的是（）

A.将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中只有一种菌落

B.在用35s标记的T2噬菌体侵染细菌实验中，细菌裂解后得到的T2噬菌体大多数有

放射性

C.在用32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中，保温时间太长或太短均可导致上清液放

射性升高

D.两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应

解析：选AB。S型细菌的DNA会使部分R型细菌转化为S型细菌，一段时间后，培

养基中会有两种菌落，A错误；35s标记的是噬菌体的蛋白质外壳，在T2噬菌体侵染细

菌实验中，只有DNA进入大肠杆菌中，蛋白质外壳留在外面，细菌裂解后得到的子代噬菌

体没有放射性，B错误；用32P标记的噬菌体侵染细菌时，保温时间太长，细菌将会裂解,

保温时间太短，T2噬菌体没有完全侵入，两种情况均可导致上清液放射性升高，C正确；两

个实验的设计思路均是设法将DNA和蛋白质分开后单独研究各自的效应，D正确。

考点3DNA是主要的遗传物质

研教材•重拾遗♦

1.RNA是遗传物质的实验

实验一烟草花叶病毒和烟草。烟草花叶病毒的组成

材料成分是蛋白质和RNA

蛋白质外壳一囱现氢不出现病斑

烟

花

过程叶RNA------------j网驾出现病斑

病

RNA+RNA酶一阖理级不出现病斑

实验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.生物体内的核酸种类及遗传物质

核酸

有细胞胸函DNA和RNA

结构遗传.

DNA

物质

也遗心只含DNA,遗传物质为DNA

无细胞

结构%NA病毒》只含RNA,遗传物质为RNA

一绝大多数生物的遗传物质是

DNA-nDNA是主要

的遗传物质

一只有少部分生物的遗传物质是RNA」

突破核心素养

精准练•提素养♦

1.（2020•黑龙江牡丹江高三期中）下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒（TMV）的遗传

物质”的实验过程，由此可以判断下列说法正确的是（）

接种国

・感染病毒

放在水和常

TMV

琴酚中振荡接种

烟未感染病毒

草

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：选A。从图示分析，TMV放入水和苯酚中振荡后，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。

2.（2021•预测）下列关于颤藻和黑藻这两种生物的遗传物质的叙述，正确的是（）

A.遗传物质都是DNA

B.既分布于细胞核中，也分布于细胞质中

C.均含有四种碱基、两种五碳糖

D.转录时都必须有DNA聚合酶、四种核昔酸、能量等

解析：选A。颤藻属于原核生物，黑藻属于真核生物，原核生物和真核生物的遗传物质

都是DNA,A正确；颤藻属于原核生物，没有被核膜包被的成形的细胞核，其遗传物质主

要分布在拟核中，B错误；二者的遗传物质均含有四种碱基（A、C、G、T）、一种五碳糖（脱

氧核糖），C错误；转录时都必须有RNA聚合酶、四种核糖核甘酸、能量等，D错误。

0技法点拨

探究遗传物质的思路和方法

思

路

和

易错•盲点•清零

［易误警示］

易错点1肺炎双球菌转化实验的三个误区

［点拨］（1）转化的实质是基因重组而非基因突变

肺炎双球菌转化是将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）并非所有的R型细菌都被转化

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型细菌都被转化成S型细菌，只是少部分R型细菌被转化成S

型细菌。

（3）加热导致DNA变性后可复性

加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随

温度的降低又逐渐恢复活性。

易错点2噬菌体侵染细菌实验的三次涉及大肠杆菌和两个关键环节

［点拨］(1)三次涉及大肠杆菌

,一、壁►先用含"p、"s的培养基分别培养大肠杆菌

第一次:

旦虬获得具有放射性的大肠杆菌

再用

+噬菌体侵染上述带放射性的大肠杆菌

第二次

目的-获得分别被32P与"S标记的噬菌体

最后用分别用"P、"S标记的噬菌体侵染普通