第六單元　遺傳的分子基礎
第1講　DNA是主要的遺傳物質
考點一　肺炎鏈球菌轉化實驗
1．肺炎鏈球菌類型的比較
2.格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
(1)實驗①、②對比說明________________________________。(2)實驗②、③對比說明______________________________。(3)實驗②、③、④對比說明___________________________。(4)結論：__________________________________________________________________________________________________________。
R型細菌無毒性，S型細菌有毒性
被加熱致死的S型細菌無毒性
R型細菌轉化成了S型細菌
已經加熱致死的S型細菌中，含有使R型細菌轉化為S型細菌的“轉化因子”
3．艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗(1)實驗過程
(2)結論：_________才是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質。
易錯整合，判斷正誤。(1)格里菲思的轉化實驗直接證明了DNA是轉化因子。( 　　)(2)從格里菲思的第④組死亡小鼠身上分離得到的S型活細菌是由S型死細菌轉化而來的。( 　　)(3)從格里菲思實驗中的病死小鼠體內分離得到的只有S型活細菌而無R型活細菌。( 　　)(4)在艾弗里的實驗中，DNA酶將S型細菌的DNA分解為脫氧核苷酸，因此不能使R型細菌發(fā)生轉化。( 　　)
1．格里菲思的體內轉化實驗中“加熱”是否已導致DNA和蛋白質變性？請說明理由。提示：加熱殺死S型細菌的過程中，其蛋白質變性失活，但是其內部的DNA在加熱結束后隨溫度的恢復又逐漸恢復活性。2．艾弗里的體外轉化實驗中導致R型細菌轉化為S型細菌時遺傳物質、原料、能量分別由哪方提供？其轉化的實質是什么？提示：實現(xiàn)轉化時遺傳物質來自S型細菌，原料和能量均來自R型細菌，轉化實質為基因重組。
3．艾弗里的體外轉化實驗中，設置“S型細菌的DNA中加DNA酶”實驗組的作用是什么？提示：起對照作用，用DNA酶分解從S型活細菌中提取的DNA，不能使R型細菌轉化，可見DNA被分解后的產物不能使R型細菌轉化，DNA才是使R型細菌轉化的物質。
1．對比分析體內轉化實驗和體外轉化實驗
2.歸納概括肺炎鏈球菌轉化的實質(1)加熱殺死的S型細菌，其蛋白質變性失活，DNA在加熱過程中，雙螺旋解開，氫鍵斷裂，但緩慢冷卻時，其結構可恢復。(2)轉化的實質是S型細菌的DNA片段整合到了R型細菌的DNA中，即實現(xiàn)了基因重組。(3)一般情況下，轉化率很低，形成的S型細菌很少，轉化后形成的S型細菌可以遺傳下去，快速繁殖形成大量的S型細菌，說明S型細菌的DNA是遺傳物質。
考向　考查肺炎鏈球菌轉化實驗例1 　　(2021·全國乙卷)在格里菲思所做的肺炎鏈球菌轉化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，從小鼠體內分離出了有毒性的S型活細菌。某同學根據(jù)上述實驗，結合現(xiàn)有生物學知識所做的下列推測中，不合理的是( 　　)A．與R型細菌相比，S型細菌的毒性可能與莢膜多糖有關B．S型細菌的DNA能夠進入R型細菌細胞指導蛋白質的合成C．加熱殺死S型細菌使其蛋白質功能喪失而DNA功能可能不受影響D．將S型細菌的DNA經DNA酶處理后與R型細菌混合，可以得到S型細菌
解析：在格里菲思所做的肺炎鏈球菌轉化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，從小鼠體內分離出了有毒性的S型活細菌，S型細菌與R型細菌最主要的區(qū)別是前者具有多糖類的莢膜，后者不具有多糖類的莢膜，故S型細菌的毒性可能與莢膜多糖有關，A合理；加熱殺死的S型細菌其蛋白質已經被破壞，而分離出的S型細菌有毒性，即具備活性蛋白，可推出S型細菌的DNA能夠進入R型細菌細胞中指導蛋白質的合成，B合理；加熱可使蛋白質變性，由實驗結果R型活細菌轉化為有毒性的S型活細菌可知，S型細菌的
遺傳物質未受影響，即加熱殺死S型細菌使其蛋白質功能喪失而其DNA功能可能不受影響，C合理；S型細菌的DNA經DNA酶處理后，無法完成DNA的復制、轉錄及翻譯等過程，故與R型細菌混合后，無法得到S型細菌，D不合理。
┃┃易錯提醒?(1)肺炎鏈球菌的轉化實驗除能證明DNA是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質外，還能說明遺傳物質能發(fā)生可遺傳的變異。(2)并非所有的R型細菌都能被轉化，只是少部分R型細菌被轉化成S型細菌。(3)體內轉化實驗不能簡單地說成S型細菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型細菌可使小鼠致死。
〔變式訓練〕1．(2022·朝陽區(qū)二模)為研究使R型細菌轉化為S型細菌的轉化因子的化學本質，某科研小組進行了肺炎鏈球菌的體外轉化實驗，其基本過程如圖所示。下列有關敘述正確的是( 　　)
A．甲組培養(yǎng)基上長出的菌落種類與乙組不同B．S型細菌提取物經甲、丙兩組處理后轉化因子活性基本相同C．R型細菌轉化為S型細菌的變異原理是基因突變D．若增加RNA酶處理提取物的對照實驗，會更有說服力
解析：甲組培養(yǎng)基上長出的菌落種類與乙組相同，都是S型細菌和R型細菌，A錯誤；甲組S型細菌提取物經高溫處理后，不耐高溫的物質失活，而DNA未失活，丙中酶具有專一性，加入DNA酶，使DNA失活，B錯誤；R型細菌轉化成S型細菌的原理是基因重組，C錯誤；若增加RNA酶處理提取物的對照實驗，能涉及更多S型細菌的物質，會更有說服力，D正確。
考向　兩個經典實驗的比較例2　　艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗和赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗，都能證明DNA是遺傳物質，對這兩個實驗的研究方法可能有：①設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應；②利用放射性同位素標記法。下列有關敘述正確的是( 　　)A．兩者都運用了①和②B．前者運用了①，后者運用了②C．前者只運用了②，后者運用了①和②D．前者只運用了①，后者運用了①和②
解析：艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗是設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應。而赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗也是把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應，并且運用了放射性同位素標記法。
┃┃歸納提示?三次涉及大腸桿菌
〔變式訓練〕2．將含有R型肺炎鏈球菌的培養(yǎng)液加入試管甲，將加熱致死的S型肺炎鏈球菌破碎后得到細胞提取物放入試管乙，并在試管乙中加入一定量的RNA酶；將試管甲、乙中的液體混合后得到試管丙。下列關于該實驗的分析，正確的是( 　　)
A．加熱致死的S型肺炎鏈球菌中蛋白質和核酸均失去功能B．試管乙中加入RNA酶的目的是催化轉錄過程合成mRNAC．此實驗并不能證明何種物質是S型肺炎鏈球菌的遺傳物質D．試管甲、乙中的液體混合后，試管丙中S型肺炎鏈球菌的數(shù)量多于R型
解析：加熱致死的S型肺炎鏈球菌中蛋白質變性失活，失去功能，核酸變性后在低溫條件下可復性，A錯誤；試管乙中加入RNA酶的目的是水解RNA，B錯誤；試管甲、乙中的液體混合后，試管丙中有一部分R型細菌轉化成S型細菌，但轉化率較低，故S型肺炎鏈球菌的數(shù)量少于R型，D錯誤。
考點二　噬菌體侵染細菌的實驗
3．實驗結論：_________是遺傳物質。4．實驗結果分析
5.煙草花葉病毒對煙草葉細胞的感染實驗(1)實驗過程及現(xiàn)象
(2)實驗結論_________是煙草花葉病毒的遺傳物質，_________不是煙草花葉病毒的遺傳物質。
6．生物體內核酸種類、遺傳物質類型及實例
易錯整合，判斷正誤。(1)噬菌體能在宿主細胞內以二分裂的方式增殖，使該細菌裂解。( 　　)(2)32P、35S標記的噬菌體侵染細菌的實驗直接說明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。( 　　)(3)噬菌體侵染細菌實驗獲得成功的原因之一是噬菌體只將DNA注入大腸桿菌細胞中。( 　　)(4)噬菌體侵染細菌的實驗能夠證明DNA控制蛋白質的合成。( 　　)
1．用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌，理論上沉淀物中不含放射性，但實際上含有少量放射性的原因是什么？提示：可能由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體外殼仍吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)了少量的放射性。
2．在證明煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA的實驗中，能否利用噬菌體侵染細菌的實驗操作過程？請說明理由。提示：不能。因為煙草花葉病毒侵染煙草細胞時，RNA和蛋白質沒有分開，是完整的病毒侵入宿主細胞。因此，本實驗只能通過人工分離提純技術分離RNA和蛋白質，然后再單獨導入宿主細胞，單獨觀察它們的作用。
1．歸納概括噬菌體侵染細菌實驗的兩個關鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”(1)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌
(2)35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌
2．對比分析體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗
考向　考查噬菌體侵染細菌的實驗過程例3　　 為研究攪拌時間對實驗結果的影響，科研人員用35S和32P分別標記的T2噬菌體與未標記的大腸桿菌混合保溫，一段時間后攪拌并離心，得到上清液和沉淀物并檢測放射性，實驗結果如表所示。下列敘述正確的是( 　　)
A．通過攪拌可使吸附在細菌上的噬菌體與細菌完全分離B．進行噬菌體侵染細菌實驗時，攪拌時間不能短于3 minC．攪拌5 min時，上清液含32P的原因是大腸桿菌裂解釋放噬菌體D．32P標記的T2噬菌體侵染大腸桿菌后產生的子代噬菌體都含32P
解析：上清液35S百分比都沒有達到100%，說明通過攪拌不可能使吸附在細菌上的噬菌體與細菌完全分離，A錯誤；進行噬菌體侵染細菌實驗時，攪拌時間短于3 min，上清液35S百分比會減??；達到4 min后，上清液35S百分比不再增大，說明攪拌時間不能短于3 min，B正確；被侵染細菌成活率為100%，說明被侵染的細菌沒有裂解釋放子代噬菌體，放射性物質還在沉淀物中；攪拌5 min時，上清液含32P的原因是有部分含有32P標記的噬菌體沒有侵入細菌中，C錯誤；DNA復制方式是半保留復制，32P標記的T2噬菌體侵染大腸桿菌后產生的子代噬菌體中只有少數(shù)含32P，D錯誤。
┃┃規(guī)律方法? “兩看法”判斷子代噬菌體標記情況
〔變式訓練〕3．(2022·江蘇三模)在T2噬菌體侵染細菌的實驗中，若赫爾希和蔡斯的假設是：噬菌體的蛋白質進入大腸桿菌而DNA未進入，蛋白質是噬菌體的遺傳物質。則支持該假設的預期結果是( 　　)
解析：第一組實驗用35S標記噬菌體，則標記的是蛋白質，若噬菌體的蛋白質進入大腸桿菌而DNA未進入，則上清液中放射性低，而沉淀物中放射性高，且子代噬菌體含有放射性；第二組實驗用32P標記噬菌體，則標記的是DNA，若噬菌體的蛋白質進入大腸桿菌而DNA未進入，則上清液中放射性高，而沉淀物中放射性低，且子代噬菌體無放射性，B符合題意。
考向　考查生物遺傳物質的實驗探究例4 　　(2023·黑龍江牡丹江高三模擬)下圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)的遺傳物質”的實驗過程，下列說法正確的是( 　　)
A．水和苯酚的作用是分離病毒的蛋白質和RNAB．TMV的蛋白質不能進入煙草細胞中C．侵入煙草細胞的RNA進行了逆轉錄過程D．RNA是TMV的主要遺傳物質
解析：由圖示分析可知，TMV放在水和苯酚中振蕩后，RNA和蛋白質分離，A正確；通過接種的方式，TMV的蛋白質可以進入煙草細胞中，B錯誤；從此實驗中看不出TMV的RNA在煙草細胞中進行了逆轉錄過程，C錯誤；此實驗說明TMV的遺傳物質是RNA，而不是蛋白質，一種生物的遺傳物質只有一種，沒有主次之分，D錯誤。
┃┃題后方法?“遺傳物質”探索的4種方法
〔變式訓練〕4．研究表明，金柑花斑病是由一種新型病毒感染金柑葉片引起的，為探究金柑花斑病的病毒類型是DNA病毒還是RNA病毒，某研究小組采用的實驗材料如下：長勢相近的1年生金柑、TRIzl試劑(用于DNA、RNA和蛋白質的分離)、DNA酶、RNA酶及實驗需要的用具。請回答下列問題：
(1)核酸作為遺傳物質具備的條件有_________________________________________________________________________________________________________。(2)探究病毒的類型，方法步驟如下：①選擇長勢相近的1年生金柑，均分為A、B兩組。②用________________________處理金柑花葉病毒，將該病毒的核酸和蛋白質分開，取等量的核酸平均分成甲、乙兩組。
在細胞生長和繁殖過程中能夠準確地復制，具有遺傳的連續(xù)性；儲存大量遺傳信息；結構比較穩(wěn)定(合理即可)
③用DNA酶處理甲組，RNA酶處理乙組，培養(yǎng)一段時間后分別感染A、B組金柑。④一段時間后，觀察_________________________________。(3)預期實驗結果和結論：______________________________________________________________________________________。
A、B組金柑葉片是否有花斑出現(xiàn)
若A組金柑葉片出現(xiàn)花斑病，B組沒有出現(xiàn)，則該病毒為RNA病毒；反之則為DNA病毒
1．(2022·湖南卷)T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程中，下列哪一項不會發(fā)生( 　　)A．新的噬菌體DNA合成B．新的噬菌體蛋白質外殼合成C．噬菌體在自身RNA聚合酶作用下轉錄出RNAD．合成的噬菌體RNA與大腸桿菌的核糖體結合
解析：T2噬菌體侵染大腸桿菌后，其DNA會在大腸桿菌體內復制，合成新的噬菌體DNA，A正確；T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程中，只有DNA進入大腸桿菌，T2噬菌體會用自身的DNA和大腸桿菌的氨基酸等來合成新的噬菌體蛋白質外殼，B正確；噬菌體在大腸桿菌RNA聚合酶作用下轉錄出RNA，C錯誤；T2噬菌體的DNA進入細菌，以噬菌體的DNA為模板，利用大腸桿菌提供的原料合成噬菌體的DNA，然后通過轉錄，合成mRNA與核糖體結合，通過翻譯合成噬菌體的蛋白質外殼，因此侵染過程中會發(fā)生合成的噬菌體RNA與大腸桿菌的核糖體結合，D正確。
2．(2022·河北卷)關于遺傳物質DNA的經典實驗，敘述錯誤的是( 　　)A．摩爾根依據(jù)果蠅雜交實驗結果首次推理出基因位于染色體上B．孟德爾描述的“遺傳因子”與格里菲思提出的“轉化因子”化學本質相同C．肺炎鏈球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗均采用了能區(qū)分DNA和蛋白質的技術D．雙螺旋模型的堿基互補配對原則解釋了DNA分子具有穩(wěn)定的直徑
解析：摩爾根通過假說—演繹法利用果蠅雜交遺傳實驗證明了基因位于染色體上，A錯誤；孟德爾描述的“遺傳因子”實質是基因，基因是有遺傳效應的DNA片段，格里菲思提出的“轉化因子”是DNA，兩者化學本質相同，B正確；肺炎鏈球菌體外轉化實驗利用酶解法去掉DNA或者蛋白質，噬菌體侵染細菌實驗利用同位素標記法區(qū)分DNA和蛋白質，兩者均采用了能區(qū)分DNA和蛋白質的技術，C正確；DNA兩條鏈上的堿基由氫鍵連接形成堿基對，且遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補配對原則，使DNA分子具有穩(wěn)定的直徑，D正確。
3．(2022·浙江卷)下列關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是( 　　)A．需用同時含有32P和35S的噬菌體侵染大腸桿菌B．攪拌是為了使大腸桿菌內的噬菌體釋放出來C．離心是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌D．該實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質是DNA
解析：實驗過程中需單獨用32P標記噬菌體的DNA和35S標記噬菌體的蛋白質，A錯誤；實驗過程中攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體外殼與細菌分離，B錯誤；大腸桿菌的質量大于噬菌體，離心的目的是為了沉淀培養(yǎng)液中的大腸桿菌，C正確；該實驗證明噬菌體的遺傳物質是DNA，D錯誤。
4．(2021·浙江1月選考)下列關于遺傳學發(fā)展史上4個經典實驗的敘述，正確的是( 　　)A．孟德爾的單因子雜交實驗證明了遺傳因子位于染色體上B．摩爾根的果蠅伴性遺傳實驗證明了基因自由組合定律C．T2噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是大腸桿菌的遺傳物質D．肺炎鏈球菌離體轉化實驗證明了DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質
解析：孟德爾的單因子雜交實驗沒有證明遺傳因子位于染色體上，當時人們還沒有認識到染色體，A錯誤；摩爾根的果蠅伴性遺傳實驗只研究了一對等位基因，不能證明基因自由組合定律，B錯誤；T2噬菌體侵染細菌實驗證明了噬菌體的遺傳物質是DNA，C錯誤；肺炎鏈球菌離體轉化實驗證明了DNA是轉化因子，即DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質，D正確。
5．(2020·浙江卷)下列關于“肺炎鏈球菌轉化實驗”的敘述，正確的是( 　　)A．活體轉化實驗中，R型菌轉化成的S型菌不能穩(wěn)定遺傳B．活體轉化實驗中，S型菌的莢膜物質使R型菌轉化成有莢膜的S型菌C．離體轉化實驗中，蛋白質也能使部分R型菌轉化成S型菌且可實現(xiàn)穩(wěn)定遺傳D．離體轉化實驗中，經DNA酶處理的S型菌提取物不能使R型菌轉化成S型菌
解析：活體轉化實驗中，小鼠體內有大量 S型菌，說明R型菌轉化成的S型菌能穩(wěn)定遺傳，A錯誤；活體轉化實驗中，無法說明是哪種物質使R型菌轉化成有莢膜的S型菌，B錯誤；離體轉化實驗中，只有S型菌的DNA才能使部分R型菌轉化成S型菌且可實現(xiàn)穩(wěn)定遺傳，C錯誤；離體轉化實驗中，經DNA酶處理的S型菌提取物，其DNA被水解，故不能使R型菌轉化成 S型菌，D正確。
6．(2019·海南卷)下列實驗及結果中，能作為直接證據(jù)說明“核糖核酸是遺傳物質”的是( 　　)A．紅花植株與白花植株雜交，F(xiàn)1為紅花，F(xiàn)2中紅花:白花＝3:1B．病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質混合后感染煙草只能得到病毒甲C．加熱殺死的S型肺炎鏈球菌與R型活菌混合培養(yǎng)后可分離出S型活菌D．用放射性同位素標記T2噬菌體外殼蛋白，在子代噬菌體中檢測不到放射性

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