考点2 人类对遗传物质的探索过程
一、肺炎双球菌的转化实验
1．体内转化实验（1928年，英国，格里菲思）
（1）实验材料：肺炎双球菌，小鼠
菌落（光滑、粗糙） 有无荚膜 有无毒性 S型细菌 光滑 有荚膜 有毒性 R型细菌 粗糙 无荚膜 无毒性 （2）实验过程
①无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，现象是小鼠存活。
②有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，现象是小鼠死亡。
③加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，现象是小鼠存活。
④无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到小鼠体内，现象是小鼠死亡。
（3）实验结论
S型菌可以杀死小白鼠,同时加热杀死的S型细菌中含有将R型细菌转化为S型细菌的转化因子。
2．体外转化实验（1944年，美国，艾弗里）
实验结论：S型细菌中只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质。
噬菌体侵染细菌的实验（1952年，赫尔希和蔡斯）
1．T2噬菌体的介绍
2．实验方法：同位素标记法
3．实验结果及分析
分组 结果 结果分析 对比实验（相互对照） 含32P的噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P32P主要分布在宿主细胞内 含32P的DNA进入了宿主细胞内 含35S的噬菌体＋细菌 宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中 含35S的蛋白质外壳未进入宿主细胞留在外面 4．实验结论：DNA是遗传物质
DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的证据——烟草花叶病毒侵染烟草实验
实验分析：如下表所示。
注射物 注射对象 症状 完整的TMV 烟草 TMV的病斑 TMV的蛋白质 烟草 正常，无病斑 TMV的RNA 烟草 TMV的病斑 TMV的蛋白质HRV的RNA 烟草 HRV的病斑 实验结论：在没有DNA的生物体内，RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
2对DNA是遗传物质的理解
（1）DNA是主要的遗传物质是对整个生物界而言的，因为绝大多数生物以DNA作为遗传物质，而少数病毒以RNA作为遗传物质，所以说DNA是主要的遗传物质。不可以误解为在一个生物体内或一个细胞内都有DNA和RNA两种核酸，而DNA是主要的遗传物质。
（2）生物体内核酸的种类及遗传物质的判别
生物类别 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 DNA和RNA DNA 酵母菌、玉米、人 原核生物 细菌、蓝藻 非细胞生物 大多数病毒 仅有DNA DNA T2噬菌体 极少数病毒 仅有RNA RNA HIV、SARS病毒
1．下列关于遗传物质探索历程的叙述，错误的是
A．若32P标记组的上清液有放射性，则可能原因是搅拌不充分
B．将S型菌的DNA、蛋白质、多糖等物质与R型活菌混合培养，培养基中均有R型菌出现
C．噬菌体侵染细菌实验成功的关键是采用同位素标记法将蛋白质与DNA分开研究
D．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
【参考答案】A
【解题思路】若32P标记组的上清液有放射性，则可能原因是培养时间太短，DNA还未全部注入大肠杆菌就被离心到上清液中去了，也可能是培养时间太长，大肠杆菌裂解使含放射性的噬菌体释放到上清液中去，A错误；将S型菌的DNA、蛋白质、多糖等物质与R型活菌混合培养，所有的培养基中均有R型菌出现，而只有加入S型菌DNA的培养基中有S型菌出现，B正确；赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中分别用35S或32P标记噬菌体，噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌，而蛋白质外壳留在外面，这样就可以把DNA与蛋白质分开，C正确；噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验，这两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质区分开，但是后者提取的DNA上仍然有0．02%的蛋白质，D正确。
2．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：
①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌
②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌
③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌
④用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，适宜时间后搅拌和离心
以上4个实验中检测到放射性的主要部位是
A．上清液、沉淀、沉淀和上清液、沉淀和上清液
B．沉淀、上清液、沉淀和上清液、上清液
C．沉淀、上清液、沉淀、沉淀和上清液
D．上清液、沉淀、沉淀和上清液、沉淀
【参考答案】D
【解题思路】①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，蛋白质外壳没有进入细菌，所以离心后主要在上清液中检测到放射性；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，35S将出现在新的噬菌体中，所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，由于15N标记噬菌体的DNA和蛋白质，蛋白质外壳出现在上清液中，15N标记的噬菌体DNA将出现在新的噬菌体中，所以离心后主要在沉淀物和上清液中检测到放射性；④用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，32P标记噬菌体的DNA，将出现在新的噬菌体中，所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性。故选D。
1．肺炎双球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较
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型菌混合培养 同位素标记：分别用32P和35S标记DNA和蛋白质 结论不同 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，不能证明蛋白质不是遗传物质（因蛋白质没有进入细菌体内） 相同点 ①使DNA和蛋白质区分开，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。 2．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：
①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。
②噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，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。
③搅拌过于剧烈，大肠杆菌被破坏，释放出其中的噬菌体，分布于上清液中使其含有放射性。
（2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，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。
1．（2016·江苏卷）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
（2013新课标全国卷II）在生命科学发展过程中证明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．②③ C．③④ D．④⑤
1．【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型细菌中存在一种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，B错误；T2噬菌体属于病毒，营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C错误；赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，D正确。【答案】C
【解析】孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和自由组合定律。摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上。DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的发现提供了重要依据。肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验均证明了DNA是遗传物质,C项正确。
1．下列有关遗传物质探宄的实验中，对应正确的一项是
实验名称 实验思路 实验结论 A 格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验 加热杀死的S型细菌与R型细菌混合 S型细菌中DNA是转化因子 B 艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验 从S型细菌分离出DNA等物质与R型细菌分别混合 S型细菌中含有转化因子 C 噬菌体侵染细菌实验 用放射性同位素35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA 噬菌体的DNA是主要遗传物质 D 烟草花叶病毒侵染烟草花叶片实验 用从烟草花叶病毒中分离出的RNA和蛋白质分别感染烟草叶片 烟草花叶病毒的RNA是遗传物质 2．下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是
A．DNA是绝大多数生物的遗传物质
B．有的生物的遗传物质是RNA
C．在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D．核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
3．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心，检测到上清液的放射性占10%，沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性的原因可能是
A．离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
B．搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C．噬菌体侵染大肠杆菌后，保温时间过长，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
D．32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
4．某研宄人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
②S型菌的DNA＋DNA酶→加入R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个实验中小鼠的情况依次是
A．存活、存活、存活、死亡 B．死亡、存活、存活、存活
C．死亡、死亡、存活、存活 D．存活、死亡、存活、死亡
5．某人在琼脂固体培养基上利用肺炎双球菌做了系列实验，实验结果如图所示。下列说法不正确的是
A．该实验能够证明加热杀死的S型菌体内有某种物质仍然具有生理活性
B．该实验证明了S型菌体内的DNA是遗传物质
C．1、2、3组实验是该实验的对照组
D．第3组与第4组对照说明了S型菌体内有某种物质能使R型菌转化成S型菌
6．甲、乙为两种不同的病毒，经人工重建形成“杂种病毒丙”，用丙病毒侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒就是A、B、C、D中的
7．图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化，图乙是利用同位素标记技术完成噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述正确的是
A．图甲中ab对应的时间段内，小鼠体内已形成大量的抗R型细菌的抗体
B．图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌直接转化而来的
C．图乙沉淀物中新形成的子代噬菌体没有放射性
D．图乙中若用32P标记亲代噬菌体，所得子代噬菌体没有放射性
8．噬菌体侵染细菌实验时，用放射性同位素标记一个噬菌体和细菌的有关物质（如下表）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。请回答：
噬菌体 细菌 脱氧核苷酸 32P标记 31P 氨基酸 32S 35S标记 （1）子代噬菌体中，只含有32P的有 个，含有31P的有 个，同时含有32P和31P的
有 个。
（2）子代噬菌体的蛋白质合成的场所是 ，子代噬菌体的蛋白质分子中，都有 元素。
（3）该实验能够说明（ ）
A．噬菌体比细菌高等 B．DNA是主要的遗传物质
C．细菌的遗传物质是DNA D．DNA能控制一定的性状
（4）实验中用放射性同位素标记噬菌体时，35S标记的是 ，32P标记的是 。
可否用14C和18O来标记？ 。说明理由： 。
1．【答案】D
【解析】格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验，将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后注射到小鼠体内，从死亡的小鼠体内检测出了S型细菌，推测加热杀死的S型细菌内有“转化因子”，促进R型细菌转化为S型细菌，但并没有证明S型细菌中DNA是转化因子，A项错误；艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验，将S型细菌中的物质进行提纯和鉴定，然后将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养R型细菌的培养基中，结果发现：只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，据此得出“S型细菌的DNA是转化因子”的实验结论，B项错误；噬菌体侵染细菌实验，用放射性同位素35S和32P分别标记一部分噬菌体的蛋白质外壳和另一部分噬菌体的DNA，然后分别让这两类噬菌体去侵染普通的大肠杆菌，其实验结果为噬菌体的DNA在亲代与子代之间具有连续性，从而得出“噬菌体的DNA是遗传物质”的结论，C项错误；用从烟草花叶病毒中分离出的RNA和蛋白质分别感染烟草叶片，发现只用RNA感染的烟草叶片出现病斑，说明烟草花叶病毒的RNA是遗传物质，D项正确。
2．【答案】C
【解析】具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，DNA病毒的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质，A正确；RNA病毒的遗传物质是RNA，B正确；真核生物的遗传物质是DNA，RNA不是遗传物质，C错误；核酸是一切生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质，D正确。
3．【答案】C
【解析】较重的大肠杆菌不会出现在上清液，A错误；搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体的蛋白质外壳未与细菌分离，而32P标记噬菌体的DNA，因此上清液中不会出现较多的放射性，B错误；噬菌体侵染大肠杆菌后，如果保温时间过长，就会使大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，使上清液中也出现放射性，C正确；蛋白质的元素组成主要是C、H、O、N，有的含有P、S，而且P元素的含量很少，因此不用P元素标记蛋白质，D错误。
4．【答案】B
【解析】①因S型菌有毒，所以小鼠死亡；②因DNA酶催化S型菌的DNA水解，所以小鼠存活；③因高温加热导致R型菌死亡，再加入S型菌的DNA，不能发生转化，所以小鼠存活；④S型菌因高温加热被杀死，加入R型菌的DNA，小鼠存活。综上分析， B项正确。
5．【答案】B
【解析】该实验证明加热杀死的S型菌体内有某种物质仍然具有生理活性，能将R型细菌转化为S型细菌，A正确；该实验证明S型菌中存在某种“转化因子”，能将R型菌转化为S型菌，B错误；该实验中，1、2、3组是对照组，4组是实验组，C正确；第3组与第4组对照说明了S型菌体内有某种物质能使R型菌转化成S型菌，D正确。
6．【答案】D
【解析】分析图示可知：杂种病毒丙的遗传物质核酸来自于乙病毒，蛋白质外壳来自于甲病毒，所以增殖产生的新病毒应该与乙相同，A、B、C三项均错误，D项正确。
7．【答案】C
【解析】小鼠产生抗体需要经过体液免疫过程，要一定的时间，所以甲图中ab时间段内，小鼠体内还没形成大量的抗R型细菌的抗体，R型细菌数目继续增多，A错误；由于是将杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内，所以甲图中最初的S型细菌是由R型细菌转化而来的，但后期产生的S型细菌有的是由转化形成的S型细菌增殖而来的，B错误；乙图中噬菌体被标记的成分是蛋白质，蛋白质不能进入细菌，所以新形成的子代噬菌体没有放射性，C正确；由于DNA分子进行半保留复制，所以用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性，D错误。
8．【答案】（1）0 n 2
（2）细菌的核糖体 35S
（3）D
（4）蛋白质 DNA 不能 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
【解析】（1）噬菌体侵染细菌时利用细菌的脱氧核苷酸进行DNA的复制，子代噬菌体中，有两个含有32P的DNA单链，所以子代噬菌体中，只含有32P的噬菌体有0个，每个噬菌体都含有31P，同时含有32P和31P的噬菌体有2个。（2）子代噬菌体是病毒，没有核糖体，它的蛋白质合成的场所是细菌的核糖体。子代噬菌体的蛋白质分子以细菌的氨基酸为原料，都有35S元素。（3）含32S的噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌内，子代噬菌体的外壳（或蛋白质）是在细菌内用35S标记的氨基酸为原料合成的；而噬菌体的脱氧核苷酸可以进入到细菌内，说明子代噬菌体DNA的复制是以噬菌体的DNA为模板进行的，D正确。（4）实验中用放射性同位素标记噬菌体时，35S标记的是蛋白质，32P标记的是DNA，因为S元素是蛋白质有而DNA没有的，同理P元素是DNA有而蛋白质没有的，不能用14C和18O来标记，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。
噬菌体侵染细菌实验中应注意的三个易误点
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，故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
2．不能标记C、H、O、N，因这些元素是蛋白质和DNA共有的，无法将DNA和蛋白质分开。
3．335S（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。
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