[精练精析]3.1 DNA是主要的遗传物质(新人教版必修2)

第1节DNA是主要的遗传物质【典例导悟】【典例1】（2008·江苏高考）某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验，进行了以下4个实验：①S型细菌的DNA+DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠②R型细菌的DNA+DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠③R型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌→的DNA注射入小鼠④S型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌→的DNA注射入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是A.存活，存活，存活，死亡B.存活，死亡，存活，死亡C.死亡，死亡，存活，存活D.存活，死亡，存活，存活【思路点拨】本题主要考查肺炎双球菌转化实验的过程、结果及其分析。

解答本题可从以下几点分析：【自主解答】选D。

①中DNA酶将S型细菌的DNA分解，转化因子不存在，R型细菌不能转化为S型细菌。

②直接将S型细菌注射到小鼠体内。

③在高温加热过程中，R型细菌被杀死，虽加入了转化因子——S型细菌的DNA，也不能生成S型细菌。

④中R型细菌的DNA不能转化R型细菌。

通过以上分析可知，只有②中含有有毒的S型细菌，导致小鼠死亡。

【互动探究】（1）上述实验中，小鼠体内只有一种肺炎双球菌的有哪些？（2）若将上述实验中DNA酶改为RNA酶，实验结果如何？提示：（1）①②。

（2）①②组小鼠死亡。

【变式训练】S型细菌具有多糖类荚膜，R型细菌则不具有。

下列叙述错误的是（）A.培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具荚膜的细菌B.培养R型活细菌时加S型细菌的DNA的完全水解产物，不能产生具荚膜的细菌C.培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具荚膜的细菌D.培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的细菌【解析】选A。

只有S型细菌的遗传物质DNA才可以使R型细菌发生转化，表现出S型细菌的某些性状，产生具有荚膜的细菌。

S型细菌的遗传物质是DNA而不是蛋白质或多糖类物质，也不是DNA的完全水解产物。

【典例2】（2009·南京高一检测）1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验。

（1）下图中锥形瓶内的培养液是用来培养________。

（2）如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养方法是_________。

A.用含35S的培养基直接培养噬菌体B.用含32P的培养基直接培养噬菌体C.用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体D.用含32P培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体（3）用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是____________。

【规范解答】（1）若要标记噬菌体，必须先标记大肠杆菌，再用噬菌体去侵染大肠杆菌，因为噬菌体只能寄生在活细胞中，不能用培养液直接培养噬菌体。

（2）若在上清液中放射性较高，说明用35S标记的蛋白质外壳，若在沉淀物中放射性较高，则说明用32P 标记的DNA。

（3）用32P标记噬菌体后，沉淀物中放射性较高。

若上清液中也有少量放射性物质，可能的原因是：没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体。

答案：（1）大肠杆菌（2）C（3）没有侵入大肠杆菌的噬菌体或侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体【规律方法】生物学发展史上应用同位素示踪技术的实验还有：研究分泌蛋白的合成及分泌途径；验证光合作用释放的氧全部来自于水等。

【变式训练】如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的结构成分中，能够找到放射性元素的为( )A.可在外壳中找到15N和35S、3HB.可在DNA中找到3H、15N、32PC.可在外壳中找到15N和35SD.可在DNA中找到15N、32P、35S【解析】选B。

3H、15N既可标记在噬菌体的DNA分子上，又可标记在噬菌体的蛋白质外壳上，而32P 只能标记在噬菌体的DNA分子上，35S只能标记在噬菌体的蛋白质外壳上。

噬菌体侵染细菌时，只有其DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳没有进入，子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳都以细菌的成分为原料合成，所以在产生的子代噬菌体的结构成分中，只能找到噬菌体的DNA分子上带的3H、15N和32P，完全没有35S。

【学业达标训练】1.下列对肺炎双球菌和T2噬菌体的相关描述中，正确的是( )A.T2噬菌体可寄生在乳酸菌体内B.T2噬菌体头部和尾部的外壳都由蛋白质构成C.R型细菌在培养基上形成的菌落表面光滑D.S型细菌可使人和小鼠患肺炎死亡【解析】选B。

T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，其头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成，S型细菌的菌落表面光滑，R型细菌的菌落表面粗糙，S型细菌可使人患肺炎或使小鼠患败血症。

2.（2009·广东高考）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。

这两个实验在设计思路上的共同点是（）A.重组DNA片段，研究其表型效应B.诱发DNA突变，研究其表型效应C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递【解析】选C。

肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪法，两实验都没有突变和重组。

3.在格里菲思的实验中，加热杀死的S型细菌能促成R型细菌发生转化。

这个事实能证明( )A.S型细菌的蛋白质和DNA的结构都很稳定B.S型细菌的蛋白质的结构特别稳定C.S型细菌的DNA结构比蛋白质的结构稳定一些D.任何条件都不能破坏S型细菌DNA的结构【解析】选C。

加热杀死的S型细菌仍能促成R型细菌发生转化，说明S型细菌的蛋白质虽然失去了活性，但DNA仍具有生物活性，说明S型细菌的DNA结构比蛋白质的结构稳定。

4.用DNA酶处理S型细菌中提取的DNA，使之分解，就不能使R型细菌发生转化。

下列关于这一实验的叙述，不正确的是（）A.该实验证实DNA分解产物不是遗传物质B.该实验证明了DNA是遗传物质C.该实验证实了DNA分解产物不是转化因子D.该实验是格里菲思实验的主要环节【解析】选D。

该实验并非是格里菲思所完成的。

DNA酶具有专一性，使DNA分解，DNA分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，而DNA却能使R型细菌转化为S型细菌，这一对比正好说明了DNA 的分解产物不是转化因子，即不能作为遗传物质，而反证了DNA是遗传物质。

5.赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括六个步骤：①噬菌体侵染细菌②设法用35S或32P标记噬菌体③上清液和沉淀物的放射性检测④离心分离⑤子代噬菌体的放射性检测⑥噬菌体与大肠杆菌混合培养。

最合理的实验步骤顺序为（）A.⑥①②④③⑤B.②⑥①③④⑤C.②⑥①④③⑤D.②⑥①④⑤③【解析】选C。

本题考查噬菌体侵染大肠杆菌的实验。

在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，操作过程如下：首先分别用含35S、32P的培养基培养大肠杆菌，然后分别用上述大肠杆菌培养噬菌体，从而制备出分别含35S、32P的噬菌体，接着用含35S、32P的噬菌体分别去感染未被标记的大肠杆菌，保温培养一段时间后，用搅拌器搅拌、离心，检测离心管中放射性的分布。

6.(2009·福州高一检测)如图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体DNA和大肠杆菌的蛋白质（氨基酸），然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”，侵染后产生的子代噬菌体（10～1 000个）与母代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子肯定不含有的标记元素是（）A.31PB.32PC.32SD.35S【解析】选C。

噬菌体侵染细菌时，进入细菌体内的只有DNA，蛋白质外壳保留在外，因此在子代噬菌体中不可能含有32S。

7.能证明RNA是遗传物质的实验是( )A.烟草花叶病毒侵染实验B.噬菌体侵染细菌实验C.豌豆杂交实验D.肺炎双球菌的转化实验【解析】选A。

烟草花叶病毒的核酸是RNA，通过侵染实验证明RNA起遗传物质作用；噬菌体是由蛋白质和DNA组成的病毒；豌豆杂交实验研究的是真核生物核内基因的传递规律；肺炎双球菌的转化实验证明DNA是遗传物质。

8.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.有些生物的遗传物质是RNAC.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【解析】选C。

具有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质，病毒只含有DNA 或RNA一种核酸，其含有的这种核酸就是该病毒的遗传物质。

总之，大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。

9.噬菌体侵染细菌的过程中，能证明DNA分子是遗传物质的关键步骤是( )①噬菌体将自己的DNA注入细菌体内②噬菌体的DNA利用细菌体内的成分复制出DNA和蛋白质外壳③新合成的DNA和蛋白质外壳组装成子代噬菌体④释放子代噬菌体A.①②B.③④C.①④D.②③【解析】选C。

噬菌体侵染细菌实验的第一步和第四步是最关键的步骤。

因为第一步注入的仅仅是噬菌体的DNA，而蛋白质外壳留在细菌的外面；第四步释放出与亲代大小、形状等方面完全一样的子代噬菌体，这充分说明了噬菌体的各种性状是通过DNA传递给后代的，从而证明了DNA是遗传物质。

10.（2009·中山高一检测）在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上，上清液中不应含放射性物质，下层沉淀物中应具有很高的放射性；而实验的最终结果显示：离心后，上清液具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。

（1）在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验中，用32P标记噬菌体的DNA所体现的实验方法是___________。

（2）在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是________________。

（3）由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：①在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性物质含量_______，其原因是_____________。

②在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否属于误差的来源呢？_________，理由是______。

（4）在实验中，赫尔希和蔡斯同时用被35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，结果发现沉淀物中也出现少量放射性物质，为排除噬菌体的蛋白质外壳也是遗传物质的可能，应进一步采取的措施是___________。

（5）请设计一个方法，来大量制备用35S标记的噬菌体（简要说明）。

________________。