第19講DNA是主要的遺傳物質[考綱明細]人類對遺傳物質的探索過程課前自主檢測判斷正誤并找到課本原話1．S型細菌可以使人患肺炎或使小鼠患敗血癥，具有毒性。(P43—正文)(√)2．格里菲思證明了將無毒性的R型活細菌轉化為有毒性的S型細菌的物質是DNA。(P43—正文)(×)3．艾弗里及其同事對S型細菌中的物質進行提純和鑒定，將提純的DNA、蛋白質和多糖等物質分別與R型菌混合培養。(P43—正文)(√)4．艾弗里證明了DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。(P44—正文)(√)5．T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒。(P44—正文)(√)6．T2噬菌體的化學組成中60%是蛋白質，40%是DNA，僅蛋白質分子中含有硫，磷幾乎都存在于DNA分子中。(P45—相關信息)(√)7．赫爾希和蔡斯在分別含有放射性同位素35S和32P的培養基中直接培養T2噬菌體。(P45—正文)(×)8．攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離，離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒。(P45—正文)(√)(2016·江蘇高考)下列關于探索DNA是遺傳物質實驗的相關敘述，正確的是()A．格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉化為S型是基因突變的結果B．格里菲思實驗證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質C．赫爾希和蔡斯實驗中T2噬菌體的DNA是用32P直接標記的D．赫爾希和蔡斯實驗證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質答案D解析格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉化為S型是基因重組的結果，A錯誤；格里菲思實驗證明了S型肺炎雙球菌中含有轉化因子，艾弗里實驗證明了DNA是遺傳物質，B錯誤；赫爾希和蔡斯實驗中T2噬菌體的DNA是利用大腸桿菌中含32P的脫氧核苷酸標記的，該實驗證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質，C錯誤，D正確。知識自主梳理一、肺炎雙球菌轉化實驗1．體內轉化實驗——格里菲思(1)實驗材料：S型和R型肺炎雙球菌、小鼠。[特別提醒]1．格里菲思的體內轉化實驗只提出“S型細菌體內有轉化因子”，并沒有具體證明哪種物質是遺傳物質。最終證明DNA是遺傳物質的是艾弗里。2．格里菲思實驗第四組小鼠體內分離出的細菌和艾弗里DNA＋R型活菌培養基上生存的細菌都是R型和S型都有，但是R型多。[特別提醒]1．DNA＋DNA水解酶＋R型活菌培育只有R型細菌，該實驗是從另一個角度進一步證明DNA是遺傳物質，而不是為了證明DNA的水解產物——脫氧核苷酸不是遺傳物質，盡管此實驗可以證明該問題，但這不是該實驗的實驗目的。2．轉化過程中只是少部分R型細菌轉化為S型細菌，且轉化實質為基因重組。[深入思考](P46—思考與討論)以細菌或病毒作為遺傳物質探索的實驗材料有何優點？提示①細菌是單細胞生物，個體很小，結構簡單，容易看出因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼且在侵染過程中，核酸和蛋白質會分開。②繁殖快。細菌20～30min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。(2)實驗過程及結果(3)結論：加熱殺死的S型細菌中含有“轉化因子”，將無毒性的R型活細菌轉化為eq\o(□,\s\up3(10))有毒性的S型活細菌。2．體外轉化實驗——艾弗里(1)實驗思路：將組成eq\o(□,\s\up3(11))S型活細菌的各種物質分離提純，并使其分別與eq\o(□,\s\up3(12))R型活細菌混合培養，單獨觀察各種物質的作用。(2)方法：直接分離S型細菌的DNA、莢膜多糖、蛋白質等，將它們分別與eq\o(□,\s\up3(13))R型活細菌混合培養，研究它們各自的遺傳功能。(3)實驗過程及結果(4)實驗結論：S型細菌的eq\o(□,\s\up3(18))DNA分子是使R型細菌發生轉化并產生穩定遺傳的物質。二、噬菌體侵染細菌實驗1．實驗方法eq\o(□,\s\up3(01))同位素標記法，用35S、32P分別標記eq\o(□,\s\up3(02))噬菌體的蛋白質和DNA。2．實驗材料：T2噬菌體和大腸桿菌(1)噬菌體的結構(2)噬菌體的生活方式：eq\o(□,\s\up3(09))活細胞寄生。(3)噬菌體的復制式增殖[特別提醒]1．噬菌體增殖場所是大腸桿菌細胞內，除噬菌體的DNA做模板起指導作用外，其余的原料——脫氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白質的場所核糖體、ATP和相關酶全由大腸桿菌提供。2．該實驗不能標記C、H、O、N這些DNA和蛋白質共有的元素。3．必須分兩組分別標記進行實驗，不能同時對噬菌體既標記35S，又標記32P。[特別提醒]肺炎雙球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的比較肺炎雙球菌體外轉化實驗噬菌體侵染細菌實驗設計思路設法將DNA與其他物質分開，單獨、直接研究它們各自不同的功能處理方法直接分離：分離S型菌的DNA、多糖、蛋白質等，分別與R型菌混合培養同位素標記法：分別用同位素35S、32P標記蛋白質和DNA結論①證明DNA是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質②說明了遺傳物質可發生可遺傳的變異①證明DNA是遺傳物質，但不能證明蛋白質不是遺傳物質②說明DNA能控制蛋白質合成③說明DNA能自我復制3.實驗思路設法將DNA和蛋白質分開，單獨研究它們各自的功能。4．實驗過程及結果(1)標記大腸桿菌(2)噬菌體侵染細菌①攪拌的目的：使吸附在細菌上的eq\o(□,\s\up3(22))噬菌體與eq\o(□,\s\up3(23))細菌分離。②離心的目的：讓上清液中析出重量較輕的eq\o(□,\s\up3(24))T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被感染的eq\o(□,\s\up3(25))大腸桿菌。③上清液和沉淀物中放射性結果分析(3)細菌裂解，釋放出子代噬菌體，并檢測子代噬菌體放射性，可以檢測到eq\o(□,\s\up3(28))32P標記的eq\o(□,\s\up3(29))DNA，但卻不能檢測到eq\o(□,\s\up3(30))35S標記的eq\o(□,\s\up3(31))蛋白質。5．結論(1)噬菌體侵染細菌時eq\o(□,\s\up3(32))DNA進入細菌細胞，而eq\o(□,\s\up3(33))蛋白質外殼留在外面。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過親代eq\o(□,\s\up3(34))DNA遺傳的——eq\o(□,\s\up3(35))DNA才是真正的遺傳物質。三、RNA是遺傳物質的實驗1．過程及結果(1)煙草花葉病毒eq\o(→,\s\up15(感染煙草),\s\do15())煙草葉出現病斑(2)2．結論：eq\o(□,\s\up3(03))RNA是遺傳物質。[易錯判斷]1．有細胞結構的生物遺傳物質都是DNA。(√)2．無細胞結構的生物遺傳物質都是RNA。(×)3．人體內核酸徹底水解得到8種核苷酸。(×)4．一切生物的遺傳物質是核酸。(√)四、DNA是主要的遺傳物質總結：eq\o(□,\s\up3(07))DNA為主要的遺傳物質。考點題型突破考點eq\o(\s\up7(),\s\do1(1))肺炎雙球菌轉化實驗題型肺炎雙球菌轉化實驗1．1928年，英國細菌學家格里菲思以小鼠為實驗材料做了如下實驗。下列關于此實驗的分析不正確的是()A．實驗的關鍵現象是第4組小鼠死亡并分離出S型活細菌B．分析第4組實驗時必須是以第1～3組的實驗為參照C．本實驗說明R型肺炎雙球菌發生了某種類型的轉化D．本實驗結論為“DNA是使R型菌轉化為S型菌的轉化因子”答案D解析實驗中沒有從S型菌體內提取DNA，單獨直接地觀察DNA的作用，故不能證明DNA是使R型菌轉化為S型菌的轉化因子。2．(廣東高考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進行實驗，結果如下表。從表可知()A．①不能證明S型菌的蛋白質不是轉化因子B．②說明S型菌的莢膜多糖有酶活性C．③和④說明S型菌的DNA是轉化因子D．①～④說明DNA是主要的遺傳物質答案C解析①中R型菌中加入S型菌的蛋白質，沒有S型菌生長，能證明蛋白質不是轉化因子，A錯誤；②中加入S型菌的莢膜多糖，沒有S型菌生長，證明莢膜多糖不是轉化因子，不能說明S型菌的莢膜多糖有酶活性，B錯誤；③中加入S型菌的DNA，培養皿中長出了S型菌，④中加入經DNA酶處理的DNA，DNA酶分解DNA，培養皿中無S型菌，因此，③④證明DNA是轉化因子，C正確；①～④說明DNA是遺傳物質，不能說明DNA是主要的遺傳物質，D錯誤。易錯警示關于“轉化”的兩點提醒考點eq\o(\s\up7(),\s\do1(2))噬菌體侵染細菌的實驗題型一噬菌體侵染細菌的實驗分析1．(2018·山東實驗中學第一次診斷)赫爾希和蔡斯所做實驗的正確步驟是()①檢測上清液和沉淀物中的放射性物質②用標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌③攪拌、離心④用未標記的噬菌體侵染標記的大腸桿菌⑤短時間保溫A．④②⑤③①B．②⑤④③①C．②④⑤③①D．④⑤②③①答案A解析噬菌體侵染細菌實驗中，應用未標記的噬菌體侵染標記的大腸桿菌，使噬菌體被標記，然后用標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，短時間保溫后攪拌離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質，A正確。2．關于“噬菌體侵染細菌”的實驗的敘述，正確的是()A．分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養基培養噬菌體B．分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行長時間的保溫培養C．用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致D．32P、35S標記的噬菌體侵染實驗分別說明DNA是主要的遺傳物質答案C解析病毒只能寄生在活細胞中，培養基不能培養噬菌體，A錯誤；該實驗分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行保溫培養，但時間不能過長，也不能過短，B錯誤；用35S標記的是噬菌體的蛋白質外殼，而噬菌體在侵染細菌時，蛋白質外殼并沒有進入細菌內，離心后分布在上清液中，若沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分，少數蛋白質外殼未與細菌分離所致，C正確；噬菌體侵染實驗說明DNA是遺傳物質，但不能說明DNA是主要的遺傳物質，D錯誤。知識拓展噬菌體侵染細菌實驗中上清液和沉淀物放射性分析(1)32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌(2)35S標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌題型二同位素示蹤法及標記問題3．某研究性學習小組做了兩組實驗：甲組用3H、35S標記的T2噬菌體去侵染無放射性的大腸桿菌；乙組用無放射性的T2噬菌體去侵染用3H、35S標記的大腸桿菌。下列有關分析正確的是()A．短時間保溫、攪拌、離心后，甲組上清液放射性很強而沉淀物幾乎無放射性B．短時間保溫、攪拌、離心后，乙組上清液與沉淀物放射性都很強C．甲組子代噬菌體的DNA分子中可檢測到3H、35SD．乙組子代噬菌體的蛋白質與DNA分子中都可檢測到3H答案D解析甲組用3H、35S標記的T2噬菌體去侵染無放射性的大腸桿菌時，由于T2噬菌體的蛋白質含3H、35S，其DNA含3H、不含35S，短時間保溫、攪拌、離心后，上清液因含有T2噬菌體的蛋白質外殼(含3H、35S)而放射性強，而沉淀物因含有T2噬菌體的DNA(含3H)也具有較強放射性，A錯誤；乙組用無放射性的T2噬菌體去侵染3H、35S標記的大腸桿菌，短時間保溫、攪拌、離心后，由于T2噬菌體的蛋白質外殼(不含3H和35S)沒有放射性，離心后的上清液應幾乎沒有放射性，但沉淀物因含3H、35S標記的大腸桿菌放射性很強，B錯誤；甲組子代T2噬菌體的DNA分子是以親代T2噬菌體的DNA分子為模板進行復制得到的，故可以檢測到3H，但不能檢測到35S(因親代噬菌體的蛋白質外殼不進入大腸桿菌)，C錯誤；乙組子代T2噬菌體利用來自用3H、35S標記的大腸桿菌的氨基酸(可能含有3H、35S)、脫氧核苷酸(可能含有3H)分別合成子代噬菌體的蛋白質、DNA分子，前者可檢測到3H、35S，后者可檢測到3H，D正確。4．若1個35S標記的大腸桿菌被1個32P標記的噬菌體侵染，裂解后釋放的所有噬菌體()A．一定有35S，其中有1個含有32PB．一定有35S，其中有2個含有32PC．一定有32P，其中有1個含有35SD．一定有32P，其中有2個含有35S答案B解析噬菌體侵染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內部的是(1個32P標記)DNA，蛋白質外殼留在大腸桿菌外面，侵入內部后，以大腸桿菌為場所，利用大腸桿菌的結構、酶系統和原料(無標記的脫氧核苷酸、35S標記的氨基酸)，合成噬菌體的DNA和蛋白質。另外，DNA復制為半保留復制，因此，子代噬菌體的DNA中有2個含有32P，子代噬菌體的蛋白質一定有35S。技法提升“兩看法”解答噬菌體侵染細菌標記問題考點eq\o(\s\up7(),\s\do1(3))生物體內遺傳物質的分析題型一RNA是遺傳物質的有關實驗1．煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能感染煙葉，但二者的病斑不同，如圖所示。下列說法中不正確的是()A．a過程表示用TMV的蛋白質外殼感染煙葉，結果說明TMV的蛋白質外殼沒有侵染作用B．b過程表示用HRV的RNA單獨接種煙葉，結果說明其有侵染作用C．c、d過程表示用TMV的外殼和HRV的RNA合成的“雜種病毒”接種煙葉，結果說明該“雜種病毒”有侵染作用，表現病癥為感染車前草病毒癥狀，并能從中分離出車前草病毒D．該實驗證明只有車前草病毒的RNA是遺傳物質，蛋白質外殼和煙草花葉病毒的RNA不是遺傳物質答案D解析由于該實驗中并沒有用煙草花葉病毒的RNA侵染煙草葉片，因此沒有證明煙草花葉病毒的RNA是不是遺傳物質。2．如圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質”的實驗過程，由此可以判斷()A．水和苯酚的作用是分離病毒的蛋白質和RNAB．TMV的蛋白質能感染煙草細胞C．侵入煙草細胞的RNA進行了逆轉錄過程D．RNA是TMV的主要遺傳物質答案A解析由于TMV放在水和苯酚中振蕩后，其組成成分RNA和蛋白質能分開，所以可判斷水和苯酚的作用是分離病毒的蛋白質和RNA，A正確；TMV的蛋白質不能使正常煙草感染病毒，B正確；圖中接種RNA的正常煙草感染病毒，說明侵入煙草細胞的RNA指導合成了自身的蛋白質，不能證明其進行了逆轉錄過程，C錯誤；RNA是TMV的遺傳物質，沒有體現它是TMV的主要遺傳物質，D錯誤。題型二生物體內遺傳物質的判斷3．下列關于遺傳物質的說法，錯誤的是()①真核生物的遺傳物質是DNA②原核生物的遺傳物質是RNA③細胞核的遺傳物質是DNA④細胞質的遺傳物質是RNA⑤甲型H1N1流感病毒的遺傳物質是DNA或RNAA．①②③B．②③④C．②④⑤D．③④⑤答案C解析真核生物和原核生物的遺傳物質都是DNA，①正確，②錯誤；細胞核和細胞質中的遺傳物質都是DNA，③正確，④錯誤；甲型H1N1流感病毒屬于RNA病毒，遺傳物質是RNA，⑤錯誤。4．下面是興趣小組為探究某種流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA設計的實驗步驟，請將其補充完整。(1)實驗目的：略。(2)材料用具：顯微注射器，該流感病毒的核酸提取液，豬胚胎干細胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。(3)實驗步驟第一步：把該流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三組，_________。第二步：取等量的豬胚胎干細胞分成三組，用顯微注射技術分別把A、B、C三組處理過的核酸提取物注射到三組豬胚胎干細胞中。第三步：將三組豬胚胎干細胞放在相同且適宜的環境中培養一段時間，然后從培養好的豬胚胎干細胞中抽取樣品，檢測是否有該流感病毒產生。(4)請預測結果及結論：①_________________________________________；②_________________________________________；③若A、B、C三組均出現該流感病毒，則該流感病毒的遺傳物質既不是DNA也不是RNA。答案(3)分別用等量的相同濃度的DNA水解酶、RNA水解酶處理A、B兩組核酸提取液，用等量生理鹽水處理C組核酸提取液(4)①若A、C兩組出現該流感病毒，B組沒有出現，則該流感病毒的遺傳物質是RNA②若B、C兩組出現該流感病毒，A組沒有出現，則該流感病毒的遺傳物質是DNA解析病毒是由蛋白質外殼和核酸組成的，核酸是遺傳物質，核酸為DNA或RNA其中一種，根據題目要求探究的問題及給予的材料、試劑分析可知，實驗中分別利用DNA水解酶、RNA水解酶處理該病毒核酸提取液，然后再注射到豬胚胎干細胞中培養，由于酶具有專一性，可根據培養后是否檢測到該流感病毒來判斷其核酸類型。技法提升“遺傳物質”探索的4種方法方向真題體驗1．(2017·江蘇高考)下列關于探索DNA是遺傳物質的實驗，敘述正確的是()A．格里菲思實驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀B．艾弗里實驗證明從S型肺炎雙球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡C．赫爾希和蔡斯實驗中離心后細菌主要存在于沉淀中D．赫爾希和蔡斯實驗中細菌裂解后得到的噬菌體都帶有32P標記答案C解析格里菲思實驗證明加熱殺死的S型細菌中，含有某種可使無毒性的R型活細菌轉化為有毒性S型活細菌的“轉化因子”，A錯誤；艾弗里實驗證明S型細菌體內的DNA能使R型細菌轉化為S型菌，然后使小鼠死亡，B錯誤；赫爾希和蔡斯實驗中，細菌比重較大，離心后存在于沉淀中，C正確；赫爾希和蔡斯實驗中，噬菌體進入細菌后，以自身DNA為模板，以細菌細胞內的物質為原料，遵循半保留復制原則，合成子代噬菌體的DNA，進而實現個體增殖，因此細菌裂解后得到的噬菌體中只有含有親代DNA的含有32P標記，D錯誤。2．(2017·全國卷Ⅱ)在證明DNA是遺傳物質的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發揮了重要作用。下列與該噬菌體相關的敘述，正確的是()A．T2噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復制和增殖B．T2噬菌體病毒顆粒內可以合成mRNA和蛋白質C．培養基中的32P經宿主攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中D．人類免疫缺陷病毒與T2噬菌體的核酸類型和增殖過程相同答案C解析T2噬菌體只能寄生在大腸桿菌中，并在其細胞中復制和增殖，A錯誤；T2噬菌體只有在宿主細胞內才能合成mRNA和蛋白質，B錯誤；培養基中的32P經宿主攝取后進入宿主細胞內部，在宿主細胞內，T2噬菌體以自身DNA為模板，以宿主細胞內的物質(含32P的脫氧核苷酸等)為原料合成子代噬菌體，因此培養基中的32P經宿主攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中，C正確；人類免疫缺陷病毒所含的核酸是RNA，T2噬菌體所含的核酸是DNA，故兩者的核酸類型不同，增殖過