《3.1 DNA是主要的遗传物质（第2课时）》学与练

学而优·教有方PAGEPAGE1第3章第1节第2课时基因的本质课程标准学习目标概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上1.通过对艾弗里实验的学习，说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”2.说明DNA是主要的遗传物质。3.举例说明有些病毒的遗传物质是RNA。自主梳理1.噬菌体侵染细菌的实验：实验人：和；实验方法。T2噬菌体病毒结构特点（有/无）细胞结构，组成成分是和。只能在体内。增殖特点侵染大肠杆菌后，在自身的作用下，利用来合成自身的组成成分，进行大量。2.用放射性同位素标记噬菌体：用放射性同位素标记→用侵染→收集。①获取35S标记的噬菌体：用含培养基培养→→→35S标记的噬菌体。②获取32P标记的噬菌体：用含培养基培养→→→32P标记的噬菌体。3.噬菌体侵染大肠杆菌实验步骤35S噬菌体侵染大肠杆菌实验32P噬菌体侵染大肠杆菌实验①②③④实验结果新噬菌体放射性检测实验结论4.烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验①结构特点：(有/无)细胞结构，组成成分是和。②实验方法及现象：将TMV的组成成分提取出来，分别注入烟草体内。结果发现只有注入才能使烟草表现出花叶病。③实验结论：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。5.细胞生物(包括真核、原核生物)体内的核酸有，但遗传物质是。DNA病毒体内的核酸是，遗传物质是；RNA病毒体内的核酸是，遗传物质是。6.是生物的遗传物质。所有细胞生物(包括真核、原核生物)和大部分病毒(如噬菌体)的遗传物质是，少部分病毒(如TMV、HIV、流感病毒)的遗传物质是，所以是主要的遗传物质。预习检测（限时10分钟）1．以下关于T2噬菌体和大肠杆菌说法正确的是（）A．二者都含磷脂、蛋白质和DNAB．T2噬菌体在大肠杆菌内分裂增殖C．子代噬菌体的成分全部来自大肠杆菌D．T2噬菌体不是独立的生命系统2．用35S或32P标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经短时间保温后进行搅拌、离心，放射性物质分别主要分布在（

）A．上清液和上清液 B．沉淀物和沉淀物C．上清液和沉淀物 D．沉淀物和上清液3．“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验示意图如图所示。已知在以下实验条件中，该噬菌体在大肠杆菌中每20分钟复制一代，不考虑大肠杆菌裂解，下列叙述正确的是（）A．该实验证明了DNA的复制方式为半保留复制B．离心前应充分搅拌使大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体C．提取A组试管III沉淀中的子代噬菌体DNA，仅少量DNA含有32PD．B组试管III上清液中的放射性强度与接种后的培养时间成正比4．悠悠百年，人们对遗传物质进行了不懈地探索。对此有关叙述，错误的是（）A．最初认为氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息B．格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验得出DNA是遗传物质的结论C．噬菌体侵染细菌的实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA能分开研究D．艾弗里提出了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质5．下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是（

）A．艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质B．赫尔希和蔡斯实验中，培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中C．赫尔希和蔡斯实验中35S标记的一组感染实验，保温时间过长可致上清液放射性增强D．T2噬菌体侵染细菌后，利用自身携带的解旋酶催化DNA的复制6．人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述错误的是（

）A．格里菲思的实验不能证明DNA是肺炎链球菌的遗传物质B．艾弗里利用“减法原理”控制肺炎链球菌转化实验中的自变量C．T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质D．烟草花叶病毒感染烟草实验说明该病毒的遗传物质是RNA7．如图为T₂噬菌体侵染细菌实验的部分步骤和结果，请据图回答下列问题：(1)T₂噬菌体的化学成分是，用放射性32P标记的是T₂噬菌体的。(2)要获得P标记的T₂噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养，而不能用含32P的培养基直接培养，原因是。(3)实验过程中搅拌的目的是。离心后放射性较高的是(填“上清液”或“沉淀物”)。(4)接种噬菌体后培养时间过长，发现上清液中放射性增强，最可能的原因是。(5)赫尔希和蔡斯还设计了35S的一组实验，理论上放射性只出现在上清液，而实际上沉淀物中也有少量放射性，原因可能是。噬菌体侵染细菌的实验结论是。►探究噬菌体侵染大肠杆菌实验【情景材料】赫尔希和蔡斯在噬菌体侵染细菌实验中，赫尔希和蔡斯分别培养得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的T2噬菌体。通过检测32P和35S的放射性，就能追踪噬菌体的DNA和蛋白质外壳。他们发现，在噬菌体感染未被同位素标记的大肠杆菌后，35S的蛋白质外壳留在细菌外面，而32P的DNA则出现在细菌内部。如果让噬菌体与细胞碎片混合，35S就吸附于细胞的碎片上，溶液中则出现了32P的DNA。接着，他们用32P或35S标记的T2噬菌体分别感染大肠杆菌，经过短时间的温育，再用搅拌器搅拌、离心。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质发现：用35S标记的一组感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中，子代噬菌体几乎都不含35S；用32P标记的一组实验，放射性的同位素主要分布在试管的沉淀物中，约有30%的32P出现在子代噬菌体中。【问题探究】1.为什么要分开标记P和S?2.搅拌时间过长会怎样？过短会怎样？3.离心时间过长会怎样？过短会怎样？要点归纳1.噬菌体侵染细菌的实验(1)实验材料T2噬菌体和大肠杆菌。①T2噬菌体的结构及生活方式②T2噬菌体的增殖(2)实验方法不用14C和18O，也不能用35S、32P标记同一噬菌体放射性同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。(3)实验过程及结果①标记噬菌体②噬菌体侵染细菌对比实验(相互对照)2.烟草花叶病毒感染烟草的实验【注意问题】1.T2噬菌体不能直接用培养基培养，若要标记T2噬菌体，需先标记大肠杆菌。2.噬菌体侵染细菌实验中，搅拌的目的是把吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离；离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。3.真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。4.赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中不能用15N代替32P标记DNA。5.常见的RNA病毒有：SARS病毒、新冠病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。6.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体并不是都带有32P标记。因为只有含有母链DNA的才有32P标记。典例精讲【例1】为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是()搅拌时间/min12345上清液35S百分比/%5070758080上清液32P百分比/%2125283030被侵染细菌成活率/%100100100100100A.通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离B.进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3minC.搅拌5min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体D.32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P【答案】B【解析】上清液35S百分比都没有达到100%，说明通过搅拌不可能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A错误；进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间短于3min，上清液35S百分比会减小；达到4min后，上清液35S百分比不再增大，说明搅拌时间不能短于3min，B正确；被侵染细菌成活率100%，说明被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体，放射性物质还在沉淀物中；搅拌5min时，上清液含32P的原因是有部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中，C错误；由于DNA具有半保留复制的特点，母链含32P，新合成的子链含31P，所以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体中只有少数含32P，D错误。【例2】某研究人员分别进行了如下三组实验：①35S标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；②32P标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；③14C标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌。下列相关分析正确的是()A.T2噬菌体在含35S、32P和14C的培养基中培养可获取含放射性标记的T2噬菌体B.若第②组保温时间过短或过长，则离心后上清液中放射性均偏高C.若第③组进行充分搅拌，则离心后沉淀物中没有放射性D.比较第①组与第②组的实验结果，说明DNA是主要的遗传物质【答案】B【解析】T2噬菌体是病毒，病毒只能在宿主细胞中增殖，在普通培养基中无法培养和标记，A错误；若第②组保温时间过短或过长，T2噬菌体没有完全侵染细菌或子代T2噬菌体从细菌细胞中释放出来，经离心后会造成上清液中放射性偏高，B正确；14C可标记DNA和蛋白质，无论第③组是否充分搅拌，离心后上清液和沉淀物中均有放射性，C错误；对比两组实验，只能说明DNA是遗传物质，D错误。【例3】如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RNAB.蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质C.侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程D.TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同【答案】A【解析】分析实验过程图可知，将TMV放在水和苯酚中振荡，可使RNA和蛋白质分离开，A正确；据图可知，RNA是使TMV产生稳定遗传变化的物质，B错误；此实验不能说明TMV的RNA侵入烟草细胞后进行了逆转录过程，C错误；据题中信息可知，TMV的遗传物质是单链RNA，因此，TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数不一定相同，D错误。1.噬菌体侵染细菌对比实验(相互对照)2.烟草花叶病毒感染烟草的实验1．某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示（实验②和⑤分别为两种菌混合后注射到小鼠体内）。下列有关叙述正确的是（

）A．活菌甲在培养基上形成的菌落表面光滑B．通过实验②，鼠2的血液中只能分离出活菌乙C．加热致死菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙D．鼠5死亡的原因是死菌甲中的某种物质能使死菌甲转化成活菌乙2．图一为“噬菌体侵染大肠杆菌的实验”中32P标记的实验组，图二为“肺炎链球菌体内转化实验”中加热致死的S型细菌与活的R型细菌混合注入小鼠体内后，小鼠体内两种细菌可能的数量变化趋势。下列对于图示实验的分析中，正确的是（）A．图一中保温时间越长，子代噬菌体带放射性的比例越高。B．图一中若省去搅拌操作，图示结果将发生明显变化C．图二中②能正确表示上述肺炎链球菌体内转化实验中两种细菌数量变化。D．图一和图二中的实验均不可以证明DNA是主要的遗传物质3．烟草花叶病毒重建和感染的实验示意图如下。下列叙述正确的是（）A．烟草花叶病毒中的核苷酸有8种B．图中A型后代的外壳是蛋白质BC．若用DNA酶处理该病毒，会使其失去感染力D．该实验证明RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质4．下列关于遗传物质的叙述正确的是（

）A．人的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传物质是RNAB．艾弗里及其同事通过实验证明了肺炎链球菌的遗传物质主要是DNAC．除了动物、植物、真菌和细菌，其他生物的遗传物质都是RNAD．所有具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA5.某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是（

）T2噬菌体大肠杆菌①未标记15N标记②32P标记35S标记③3H标记未标记④35S标记未标记A．①和④ B．②和③ C．②和④ D．④和③6.T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（）A．新的噬菌体DNA合成B．新的噬菌体蛋白质外壳合成C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNAD．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合7.下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（

）A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA8.（2022·浙江·统考高考真题）S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示下列叙述正确的是（

）A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果9.（2021·全国·高考真题）在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（

）A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌10．20世纪中叶开始，科学家不断通过实验探究遗传物质的本质，使生物学研究进入分子生物学领域。请回答下列问题：(1)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验：①在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的方法是，他们没有用14C和3H来分别标记蛋白质和DNA，原因是。②用35S标记的组和用32P标记的组中，放射性分别主要分布于试管的，这表明噬菌体侵染细菌时，。(2)某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验，回答下列问题：Ⅰ．实验步骤：①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号为A、B、C、D。②将下表补充完整，并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。组别ABCD注射溶液该病毒核酸提取物和RNA酶该病毒核酸提取物生理盐水③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。Ⅱ．结果预测及结论：①若，则DNA是该病毒的遗传物质；②若，则RNA是该病毒的遗传物质。11．为了寻找烟草花叶病毒的遗传物质，科学家进行了以下实验：本实验的结论为：烟草花叶病毒的遗传物质是。但由于RNA在体外很不稳定，仅用RNA感染的成功率不高，请根据以下信息尝试改进实验并预期实验结果：①存在S型和HR型两种烟草花叶病毒，感染烟草形成的病斑不同。②两种病毒可以完成RNA的互换，并具有正常的致病能力。改进方案：。预期结果：。12．按照图示1→2→3→4进行实验，本实验验证了朊病毒是蛋白质（几乎不含P元素）侵染因子，它是一种只含蛋白质而不含核酸的病原微生物，题中所用牛脑组织细胞为无任何标记的活体细胞。请据图回答下列问题：(1)本实验采用的方法是。(2)从理论上讲，离心后上清液中（填“能大量”或“几乎不能”）检测到32P，沉淀物中（填“能大量”或“几乎不能”）检测到32P，出现上述结果的原因是。(3)如果添加试管5，从试管2中提取朊病毒后先加入试管5，同时添加35S标记的（NH4）235SO4，连续培养一段时间后，再提取朊病毒加入试管3，培养适宜时间后离心，检测放射性应主要位于中，少量位于中，产生实验误差的原因是。第3章第1节第2课时基因的本质课程标准学习目标概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上1.通过对艾弗里实验的学习，说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”2.说明DNA是主要的遗传物质。3.举例说明有些病毒的遗传物质是RNA。自主梳理1.噬菌体侵染细菌的实验：实验人：和；实验方法。T2噬菌体病毒结构特点（有/无）细胞结构，组成成分是和。只能在体内。增殖特点侵染大肠杆菌后，在自身的作用下，利用来合成自身的组成成分，进行大量。2.用放射性同位素标记噬菌体：用放射性同位素标记→用侵染→收集。①获取35S标记的噬菌体：用含培养基培养→→→35S标记的噬菌体。②获取32P标记的噬菌体：用含培养基培养→→→32P标记的噬菌体。3.噬菌体侵染大肠杆菌实验步骤35S噬菌体侵染大肠杆菌实验32P噬菌体侵染大肠杆菌实验①②③④实验结果新噬菌体放射性检测实验结论4.烟草花叶病毒(TMV)感染烟草实验①结构特点：(有/无)细胞结构，组成成分是和。②实验方法及现象：将TMV的组成成分提取出来，分别注入烟草体内。结果发现只有注入才能使烟草表现出花叶病。③实验结论：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。5.细胞生物(包括真核、原核生物)体内的核酸有，但遗传物质是。DNA病毒体内的核酸是，遗传物质是；RNA病毒体内的核酸是，遗传物质是。6.是生物的遗传物质。所有细胞生物(包括真核、原核生物)和大部分病毒(如噬菌体)的遗传物质是，少部分病毒(如TMV、HIV、流感病毒)的遗传物质是，所以是主要的遗传物质。【答案】1.赫尔希蔡斯放射性同位素标记法无蛋白质DNA寄生大肠杆菌遗传物质大肠杆菌的氨基酸和核苷酸繁殖2.大肠杆菌噬菌体标记的大肠杆菌标记的大肠杆菌①35S大肠杆菌35S标记的大肠杆菌噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌收集释放的噬菌体②32P大肠杆菌32P标记的大肠杆菌噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌收集释放的噬菌体3.步骤35S噬菌体侵染大肠杆菌实验32P噬菌体侵染大肠杆菌实验①获取35S标记的噬菌体获取32P标记的噬菌体②用35S标记的噬菌体侵染未表示的大肠杆菌用32P标记的噬菌体侵染未表示的大肠杆菌③温育温育④搅拌离心搅拌离心实验结果上清液放射性很高，沉淀物放射性很低上清液放射性很低，沉淀物放射性很高新噬菌体放射性检测新形成噬菌体检测不到35S新形成噬菌体检测到32P实验结论蛋白质外壳没有进入大肠杆菌DNA进入大肠杆菌4.①无蛋白质RNA②RNA③RNA蛋白质5.DNA和RNADNADNADNARNARNA6.核酸DNARNADNA预习检测（限时10分钟）1．以下关于T2噬菌体和大肠杆菌说法正确的是（）A．二者都含磷脂、蛋白质和DNAB．T2噬菌体在大肠杆菌内分裂增殖C．子代噬菌体的成分全部来自大肠杆菌D．T2噬菌体不是独立的生命系统【答案】D【解析】T2噬菌体是病毒，没有细胞结构，因此不含有磷脂，大肠杆菌是原核生物，含有磷脂、蛋白质和DNA，A错误；T2噬菌体在大肠杆菌内利用宿主细胞的原料可以合成子代病毒，将宿主细胞裂解后释放出子代病毒，其不分裂，B错误；合成子代噬菌体的原料来自大肠杆菌，但是子代噬菌体的遗传物质来自于亲代噬菌体，C错误；T2噬菌体是病毒，必须寄生在活细胞才能完成增殖，因此其不是独立的生命系统，D正确。2．用35S或32P标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经短时间保温后进行搅拌、离心，放射性物质分别主要分布在（

）A．上清液和上清液 B．沉淀物和沉淀物C．上清液和沉淀物 D．沉淀物和上清液【答案】C【解析】32P标记的是噬菌体的DNA，35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，由于噬菌体的DNA侵入进了大肠杆菌，而蛋白质外壳留在外面，一段时间后，经过搅拌和离心，35S主要出现在上清液中，而32P主要出现在沉淀物中，即C正确，ABD错误。3．“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验示意图如图所示。已知在以下实验条件中，该噬菌体在大肠杆菌中每20分钟复制一代，不考虑大肠杆菌裂解，下列叙述正确的是（）A．该实验证明了DNA的复制方式为半保留复制B．离心前应充分搅拌使大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体C．提取A组试管III沉淀中的子代噬菌体DNA，仅少量DNA含有32PD．B组试管III上清液中的放射性强度与接种后的培养时间成正比【答案】C【解析】噬菌体侵染大肠杆菌实验，主要是证明DNA是遗传物质，同时也证明了DNA能自我复制，能控制蛋白质的合成，但不能证明DNA是以半保留方式复制的，A错误；搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体、蛋白质外壳与大肠杆菌分离，释放出子代噬菌体，搅拌不充分，35S标记的噬菌体及蛋白质外壳没有和大肠杆菌分离而随大肠杆菌到了沉淀物中，这样会造成沉淀物放射性偏高，B错误；35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内，32P标记的DNA进入了宿主细胞内。经多次半保留复制，A组试管中沉淀中少量DNA含有32P，C正确；当用噬菌体侵染大肠杆菌后,如果培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中有放射性，最可能的原因是复制增殖后的噬菌体从大肠杆菌体内释放出来；若培养时间过短，则上清液中放射性强度会变大，即培养时间过短或过长都会导致放射性强度变大，D错误。4．悠悠百年，人们对遗传物质进行了不懈地探索。对此有关叙述，错误的是（）A．最初认为氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息B．格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验得出DNA是遗传物质的结论C．噬菌体侵染细菌的实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA能分开研究D．艾弗里提出了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质【答案】B【解析】最初认为遗传物质是蛋白质，是因为推测蛋白质中氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息，A正确；格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验得出S型细菌中存在某种转化因子，能将R型细菌转化为S型细菌，B错误；噬菌体侵染细菌时只有DNA进入细菌，其蛋白质外壳留在细菌外，导致DNA和蛋白质彻底分开，因此该实验比艾弗里体外转化实验更有说服力，C正确；艾弗里体外转化实验证明S型细菌的DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，D正确。5．下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是（

）A．艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质B．赫尔希和蔡斯实验中，培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中C．赫尔希和蔡斯实验中35S标记的一组感染实验，保温时间过长可致上清液放射性增强D．T2噬菌体侵染细菌后，利用自身携带的解旋酶催化DNA的复制【答案】B【解析】艾弗里实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质，A错误；T2噬菌体繁殖时利用的原料来自大肠杆菌，因此培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，B正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质，T2噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌，经过搅拌离心后分布在上清液中，因此，保温时间过长不会影响上清液的放射性，C错误；T2噬菌体侵染细菌后，其DNA复制所需要的解旋酶由宿主细胞提供，D错误。6．人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述错误的是（

）A．格里菲思的实验不能证明DNA是肺炎链球菌的遗传物质B．艾弗里利用“减法原理”控制肺炎链球菌转化实验中的自变量C．T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质D．烟草花叶病毒感染烟草实验说明该病毒的遗传物质是RNA【答案】C【解析】格里菲思的实验只得出了S型细菌中存在某种“转化因子”的结论，不能证明转化因子就是DNA，即不能证明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，A正确；艾弗里运用“减法原理”进行实验，即通过逐步加入不同的酶排除不同物质的作用，进而证明了DNA是遗传物质，B正确；T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，C错误；烟草花叶病毒的感染和重建实验，证明了RNA是该病毒的遗传物质，D正确。7．如图为T₂噬菌体侵染细菌实验的部分步骤和结果，请据图回答下列问题：(1)T₂噬菌体的化学成分是，用放射性32P标记的是T₂噬菌体的。(2)要获得P标记的T₂噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养，而不能用含32P的培养基直接培养，原因是。(3)实验过程中搅拌的目的是。离心后放射性较高的是(填“上清液”或“沉淀物”)。(4)接种噬菌体后培养时间过长，发现上清液中放射性增强，最可能的原因是。(5)赫尔希和蔡斯还设计了35S的一组实验，理论上放射性只出现在上清液，而实际上沉淀物中也有少量放射性，原因可能是。噬菌体侵染细菌的实验结论是。【答案】(1)蛋白质和DNADNA(2)T₂噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须生活在活细胞中(3)使吸附在细菌表面的噬菌体与细菌分离沉淀物(4)培养时间过长，增殖形成的子代噬菌体会从细菌体内释放出来(5)搅拌不充分，一部分吸附在细菌表面的噬菌体未与细菌分离DNA是噬菌体的遗传物质【解析】（1）T₂噬菌体的化学成分是蛋白质和DNA，T₂噬菌体仅蛋白质分子中含有S，P几乎都存在与DNA分子中，用放射性32P标记的是T₂噬菌体的DNA。（2）T₂噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须生活在活细胞中，因此要获得P标记的T₂噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养。（3）实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌表面的噬菌体与细菌分离；离心后放射性较高的是沉淀物，原因是32P存在于噬菌体DNA中，噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌体内，所以沉淀物中放射性较高。（4）若接种噬菌体后培养时间过长，增殖形成的子代噬菌体会从细菌体内释放出来，导致上清液中放射性增强。（5）35S的一组实验，理论上放射性只出现在上清液，而实际上沉淀物中也有少量放射性，原因可能是搅拌不充分，一部分吸附在细菌表面的噬菌体未与细菌分离；噬菌体侵染细菌的实验结论是：DNA是噬菌体的遗传物质。►探究噬菌体侵染大肠杆菌实验【情景材料】赫尔希和蔡斯在噬菌体侵染细菌实验中，赫尔希和蔡斯分别培养得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的T2噬菌体。通过检测32P和35S的放射性，就能追踪噬菌体的DNA和蛋白质外壳。他们发现，在噬菌体感染未被同位素标记的大肠杆菌后，35S的蛋白质外壳留在细菌外面，而32P的DNA则出现在细菌内部。如果让噬菌体与细胞碎片混合，35S就吸附于细胞的碎片上，溶液中则出现了32P的DNA。接着，他们用32P或35S标记的T2噬菌体分别感染大肠杆菌，经过短时间的温育，再用搅拌器搅拌、离心。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质发现：用35S标记的一组感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中，子代噬菌体几乎都不含35S；用32P标记的一组实验，放射性的同位素主要分布在试管的沉淀物中，约有30%的32P出现在子代噬菌体中。【问题探究】1.为什么要分开标记P和S?2.搅拌时间过长会怎样？过短会怎样？3.离心时间过长会怎样？过短会怎样？【答案】1.放射性只能检测部位，不能确定是何种元素的放射性，因此要分组标记分组实验。2.搅拌时间过长，会导致细胞破裂，噬菌体释放，会影响到离心后观察到上清液放射很高，对被32P标记的DNA那组检测结果造成影响，搅拌时间过短，会导致菌体与噬菌体分离不充分，沉底物放射性高，对被35S标记的蛋白质那组检测结果造成影响。3.离心时间过长，会导致细胞破裂，噬菌体释放，会影响到离心后观察到上清液放射很高，对被32P标记的DNA那组检测结果造成影响，离心时间过短，会导致未分层。要点归纳1.噬菌体侵染细菌的实验(1)实验材料T2噬菌体和大肠杆菌。①T2噬菌体的结构及生活方式②T2噬菌体的增殖(2)实验方法不用14C和18O，也不能用35S、32P标记同一噬菌体放射性同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。(3)实验过程及结果①标记噬菌体②噬菌体侵染细菌对比实验(相互对照)2.烟草花叶病毒感染烟草的实验【注意问题】1.T2噬菌体不能直接用培养基培养，若要标记T2噬菌体，需先标记大肠杆菌。2.噬菌体侵染细菌实验中，搅拌的目的是把吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离；离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。3.真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。4.赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中不能用15N代替32P标记DNA。5.常见的RNA病毒有：SARS病毒、新冠病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。6.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体并不是都带有32P标记。因为只有含有母链DNA的才有32P标记。典例精讲【例1】为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是()搅拌时间/min12345上清液35S百分比/%5070758080上清液32P百分比/%2125283030被侵染细菌成活率/%100100100100100A.通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离B.进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3minC.搅拌5min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体D.32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P【答案】B【解析】上清液35S百分比都没有达到100%，说明通过搅拌不可能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A错误；进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间短于3min，上清液35S百分比会减小；达到4min后，上清液35S百分比不再增大，说明搅拌时间不能短于3min，B正确；被侵染细菌成活率100%，说明被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体，放射性物质还在沉淀物中；搅拌5min时，上清液含32P的原因是有部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中，C错误；由于DNA具有半保留复制的特点，母链含32P，新合成的子链含31P，所以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体中只有少数含32P，D错误。【例2】某研究人员分别进行了如下三组实验：①35S标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；②32P标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；③14C标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌。下列相关分析正确的是()A.T2噬菌体在含35S、32P和14C的培养基中培养可获取含放射性标记的T2噬菌体B.若第②组保温时间过短或过长，则离心后上清液中放射性均偏高C.若第③组进行充分搅拌，则离心后沉淀物中没有放射性D.比较第①组与第②组的实验结果，说明DNA是主要的遗传物质【答案】B【解析】T2噬菌体是病毒，病毒只能在宿主细胞中增殖，在普通培养基中无法培养和标记，A错误；若第②组保温时间过短或过长，T2噬菌体没有完全侵染细菌或子代T2噬菌体从细菌细胞中释放出来，经离心后会造成上清液中放射性偏高，B正确；14C可标记DNA和蛋白质，无论第③组是否充分搅拌，离心后上清液和沉淀物中均有放射性，C错误；对比两组实验，只能说明DNA是遗传物质，D错误。【例3】如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RNAB.蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质C.侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程D.TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同【答案】A【解析】分析实验过程图可知，将TMV放在水和苯酚中振荡，可使RNA和蛋白质分离开，A正确；据图可知，RNA是使TMV产生稳定遗传变化的物质，B错误；此实验不能说明TMV的RNA侵入烟草细胞后进行了逆转录过程，C错误；据题中信息可知，TMV的遗传物质是单链RNA，因此，TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数不一定相同，D错误。1.噬菌体侵染细菌对比实验(相互对照)2.烟草花叶病毒感染烟草的实验1．某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示（实验②和⑤分别为两种菌混合后注射到小鼠体内）。下列有关叙述正确的是（

）A．活菌甲在培养基上形成的菌落表面光滑B．通过实验②，鼠2的血液中只能分离出活菌乙C．加热致死菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙D．鼠5死亡的原因是死菌甲中的某种物质能使死菌甲转化成活菌乙【答案】C【解析】活菌甲、乙分别对应R型细菌和S型细菌，所以活菌甲在培养基上形成的菌落表面粗糙，A错误；实验②是将活菌甲和加热致死菌乙混合后注射到鼠2体内，加热致死菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙，因此鼠2的血液中能分离出活菌甲和乙，B错误；由于实验②是将活菌甲和加热致死菌乙混合后注射到鼠2体内，加热致死菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙，热致死菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙，C正确；鼠5死亡的原因是活菌乙具有致死效应，D错误。2．图一为“噬菌体侵染大肠杆菌的实验”中32P标记的实验组，图二为“肺炎链球菌体内转化实验”中加热致死的S型细菌与活的R型细菌混合注入小鼠体内后，小鼠体内两种细菌可能的数量变化趋势。下列对于图示实验的分析中，正确的是（）A．图一中保温时间越长，子代噬菌体带放射性的比例越高。B．图一中若省去搅拌操作，图示结果将发生明显变化C．图二中②能正确表示上述肺炎链球菌体内转化实验中两种细菌数量变化。D．图一和图二中的实验均不可以证明DNA是主要的遗传物质【答案】D【解析】噬菌体若被32P标记，保温时间过长，大肠杆菌破裂，释放出子代噬菌体，经离心后分布于上清液中，导致子代噬菌体带放射性的比例降低，A错误；搅拌的目的是将噬菌体的蛋白质外壳与被侵染的大肠杆菌分开，但不影响DNA进入大肠杆菌，因此若省去搅拌操作，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的图示实验结果不会发生明显变化，B错误；图二所示的实验开始时只有R型细菌，然后发生转化的一段时间内S型细菌开始出现并数量逐渐增多，而R型细菌数量减少，所以图①能正确表示题干中肺炎链球菌体内转化实验中两种细菌数量变化，而图②不能，C错误；证明DNA是主要的遗传物质需要证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此除噬菌体侵染细菌的实验外，还需要进行其他实验，肺炎链球菌的转化实验只能证明存在“转化因子”，D正确。3．烟草花叶病毒重建和感染的实验示意图如下。下列叙述正确的是（）A．烟草花叶病毒中的核苷酸有8种B．图中A型后代的外壳是蛋白质BC．若用DNA酶处理该病毒，会使其失去感染力D．该实验证明RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质【答案】D【解析】烟草花叶病毒中的核酸是RNA，其中的核苷酸共有4种，A错误；图中A型后代的RNA来自A，故其蛋白质外壳是A，B错误；该病毒的遗传物质是RNA，酶具有专一性，故若用DNA酶处理该病毒，不会使其失去感染力，C错误；该实验的子代与提供RNA的亲本相同，证明RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，D正确。4．下列关于遗传物质的叙述正确的是（

）A．人的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传物质是RNAB．艾弗里及其同事通过实验证明了肺炎链球菌的遗传物质主要是DNAC．除了动物、植物、真菌和细菌，其他生物的遗传物质都是RNAD．所有具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA【答案】D【解析】人的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传物质也是DNA，A错误；艾弗里及其同事通过肺炎链球菌的体外转化实验，证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA，但不能证明DNA是肺炎链球菌主要的遗传物质，B错误；除了动物、植物、真菌和细菌等细胞生物外，DNA病毒的遗传物质也是DNA，只有RNA病毒的遗传物质才是RNA，C错误；所有具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA，没有细胞结构的生物中，DNA病毒的遗传物质也是DNA，只有RNA病毒的遗传物质才是RNA，D正确。5.某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是（

）T2噬菌体大肠杆菌①未标记15N标记②32P标记35S标记③3H标记未标记④35S标记未标记A．①和④ B．②和③ C．②和④ D．④和③【答案】C【解析】噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分DNA和蛋白质，可用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，说明亲代噬菌体的DNA被32P标记，根据第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说明第二组噬菌体的蛋白质被35S标记，即C正确，ABD错误。故选C。6.T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（）A．新的噬菌体DNA合成B．新的噬菌体蛋白质外壳合成C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNAD．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合【答案】C【解析】T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A正确；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B正确；噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C错误；T2噬菌体的DNA进入细菌，以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的DNA，然后通过转录，合成mRNA与核糖体结合，通过翻译合成噬菌体的蛋白质外壳，因此侵染过程中会发生合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，D正确。7.下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（

）A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA【答案】C【解析】实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质，A错误；实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，B错误；大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C正确；该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。8.（2022·浙江·统考高考真题）S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示下列叙述正确的是（

）A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果【答案】D【解析】步骤①中、酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同，否则会影响实验结果，B错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D正确。9.（2021·全国·高考真题）在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（

）A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌【答案】D【解析】与R型菌相比，S型菌具有荚膜多糖，S型菌有毒，故可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；S型菌的DNA进入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状，可知S型菌的DNA进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成，B正确；加热杀死的S型菌不会使小白鼠死亡，说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化，可知其DNA功能不受影响，C正确；将S型菌的DNA经DNA酶处理后，DNA被水解为小分子物质，故与R型菌混合，不能得到S型菌，D错误。故选D。10．20世纪中叶开始，科学家不断通过实验探究遗传物质的本质，使生物学研究进入分子生物学领域。请回答下列问题：(1)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验：①在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的方法是，他们没有用14C和3H来分别标记蛋白质和DNA，原因是。②用35S标记的组和用32P标记的组中，放射性分别主要分布于试管的，这表明噬菌体侵染细菌时，。(2)某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验，回答下列问题：Ⅰ．实验步骤：①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号为A、B、C、D。②将下表补充完整，并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。组别ABCD注射溶液该病毒核酸提取物和RNA酶该病毒核酸提取物生理盐水③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。Ⅱ．结果预测及结论：①若，则DNA是该病毒的遗传物质；②若，则RNA是该病毒的遗传物质。【答案】(1)放射性同位素标记技术由于DNA和蛋白质的元素组成都含有C和H，标记后无法区分上清液、沉淀物