第1講DNA是主要的遺傳物質課標考情——知考向核心素養——提考能課標考點總結人類對遺傳物質的探索過程生命觀念DNA的結構與其作為遺傳物質的功能相適應科學思維分析總結肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程近年考情2018全國卷Ⅲ(1)、2017全國卷Ⅰ(29)、2019海南卷(21)科學探究分析人類對遺傳物質探索的實驗設計思路課標考情——知考向核心素養——提考能趨勢分析1．考查方式：選擇題＋非選擇題2．廣東命題趨勢：結合圖解或其他形式的信息呈現形式，考查對教材實驗的理解和掌握，或以教材實驗中的處理方法探究某個生物學問題特點類型菌落莢膜毒性S型______________R型______________自主學習·鞏固基礎知識點一肺炎雙球菌轉化實驗1．肺炎雙球菌的類型[自主學習]光滑

有

有

粗糙

無

無

2．格里菲思實驗——體內轉化實驗(1)過程及結果。【答案】(1)不死亡R型細菌死亡S型細菌不死亡死亡S型細菌和R型細菌(2)分析實驗現象。①實驗A、B對照，說明_________________________________。②實驗A、B、C對照，說明__________________________。③四組實驗對照，說明無毒性的R型活細菌在與加熱殺死的S型細菌混合后，__________________________________，并且這種性狀的轉化是可以________的。(3)實驗結論：_____________________________________。R型細菌無毒性，S型細菌有毒性

加熱殺死的S型細菌無毒性

轉化為有毒性的S型活細菌

傳遞加熱殺死的S型細菌中有“轉化因子”

3．艾弗里實驗——體外轉化實驗(1)實驗過程。(2)實驗過程分析。①只有加入__________________，R型細菌才能轉化為S型細菌。②S型細菌的DNA加入__________后，不能使R型活細菌發生轉化。(3)實驗結論：S型細菌的________是“轉化因子”，即DNA是__________。S型細菌的DNA

DNA酶

DNA

遺傳物質

1．思考判斷(1)格里菲思的肺炎雙球菌轉化實驗直接證明了DNA是“轉化因子”。

(

)(2)肺炎雙球菌的遺傳遵循基因的分離定律和自由組合定律。

(

)(3)艾弗里的體外轉化實驗采用了物質提純、鑒定與細菌體外培養等技術。

(

)(4)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。

(

)[自主檢測](5)從格里菲思實驗中的病死小鼠體內分離得到的肺炎雙球菌只有S型細菌而無R型細菌。

(

)(6)格里菲思實驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀。

(

)(7)艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質。

(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×2．深挖教材(1)把有煙草花葉病毒感染病斑的煙葉榨汁，用過濾后的汁液去感染正常煙葉，煙葉會得病的原因是____________________________________________________________。(2)T2噬菌體標記上32P的步驟：____________________________________________________________________________________。(3)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？(4)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？【答案】(1)提示：煙草花葉病毒很小，能通過細菌過濾器(2)提示：①配制適合培養大腸桿菌的培養基，在培養基中加入用32P標記的脫氧核苷酸，作為合成DNA的原料；②在培養基中接種大腸桿菌，培養一段時間后再接種T2噬菌體，繼續進行培養；③在培養液中提取出所需要的T2噬菌體，其體內的DNA被標記上32P。(3)提示：實現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”。(4)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，進一步說明DNA才是使R型細菌轉化的物質。知識點二噬菌體侵染細菌實驗1．實驗方法______________________，用______標記噬菌體蛋白質，________標記噬菌體的DNA。2．實驗思路將______與蛋白質等分開，________、________去觀察它們各自的作用。[自主學習]放射性同位素標記法

35S

32P

DNA

單獨地

直接地

3．噬菌體的結構與增殖(1)噬菌體的結構。【答案】(1)蛋白質外殼S

DNA

P寄生增殖需要的條件內容模板________的DNA合成噬菌體DNA原料__________提供的四種脫氧核苷酸合成噬菌體蛋白質原料__________________場所大腸桿菌的核糖體(2)噬菌體的復制與增殖。噬菌體

大腸桿菌

大腸桿菌的氨基酸

4．實驗過程及結果(1)標記噬菌體。(2)噬菌體侵染細菌。5．實驗結果分析(1)噬菌體侵染細菌時，________進入細菌細胞中，而____________留在外面。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過________________遺傳的。6．結論：______是遺傳物質。DNA

蛋白質外殼

親代DNA

DNA

1．思考判斷(1)噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等。 (

)(2)噬菌體侵染細菌的實驗比肺炎雙球菌轉化實驗更具有說服力。 (

)(3)32P、35S標記的噬菌體侵染細菌的實驗分別說明DNA是遺傳物質、蛋白質不是遺傳物質。 (

)[自主檢測](4)噬菌體侵染細菌的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。 (

)(5)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。 (

)(6)噬菌體侵染細菌的實驗能夠證明DNA控制蛋白質的合成。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)√

(5)×

(6)√

(7)×

(8)√2．深挖教材(1)對T2噬菌體的化學組成分析表明：僅蛋白質分子中含有________，________幾乎都存在于DNA分子中。(2)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？(3)盡管艾弗里、赫爾希等人的實驗方法不同，但其最關鍵的實驗設計思路卻有共同之處，你能否具體指出？【答案】(1)提示：硫磷(2)提示：可能由于攪拌不充分，離心時間過短，轉速過低等原因有少量含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，使沉淀物中出現了少量的放射性。(3)提示：最關鍵的實驗設計思路是設法把DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地去觀察DNA和蛋白質的作用。3．熱圖導析：分析噬菌體侵染細菌實驗(1)以細菌或病毒作為遺傳物質探索的實驗材料有何優點？(2)為什么選擇35S和32P這兩種同位素分別對蛋白質和DNA進行標記，而不用l4C和18O進行標記？(3)攪拌、離心的目的在于______________________________。某科研小組攪拌離心后的實驗數據如圖所示，則：①圖中被侵染的細菌的存活率基本保持在100%，本組數據的意義是__________________________。②細胞外的32P含量有30%，原因是______________________________________。(4)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，但實驗中含有少量放射性的原因是什么？(5)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中含有放射性的原因是什么？(6)此實驗為什么只能證明“DNA是遺傳物質”，而不能證明“蛋白質不是遺傳物質？”【答案】(1)提示：①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。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼。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)提示：S是蛋白質的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O進行標記，由于蛋白質和DNA都含有C和O，因此無法確認被標記的是何種物質。(3)提示：把蛋白質外殼和細菌分開，再分別檢測其放射性①作為對照組，以證明細菌未裂解②有部分標記的噬菌體還沒有侵染細菌(4)提示：可能由于攪拌不充分，離心時間過短、轉速過低等原因，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，使沉淀物中出現了少量的放射性。(5)提示：①保溫時間過短，有一部分噬菌體未侵入大腸桿菌體內，經離心后分布于上清液中，使上清液出現放射性。②保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌體內增殖后釋放出的子代經離心后分布于上清液中，也會使上清液含有較高放射性。(6)提示：因為蛋白質沒有進入細菌體內，不能確定其是否有遺傳效應。知識點三生物的遺傳物質1．RNA也是遺傳物質的實驗(1)實驗材料：煙草花葉病毒和煙草，煙草花葉病毒的組成物質是____________。[自主學習]蛋白質和核酸

(2)實驗過程及結果。【答案】

正常RNA染病(3)結論：______是遺傳物質。RNA

2．DNA是主要的遺傳物質[連一連]【答案】①－c－Ⅰ

②－d、e－Ⅰ

③－a－Ⅰ

③－b－Ⅱ思考判斷(1)RNA或DNA是T2噬菌體的遺傳物質。 (

)(2)真核生物、原核生物、大部分病毒的遺傳物質是DNA，少部分病毒的遺傳物質是RNA。

(

)(3)生物的遺傳物質的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸或核糖核苷酸。

(

)(4)乳酸菌的遺傳物質主要分布在染色體上。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)×[自主檢測]重難探究·素養達標肺炎雙球菌的轉化實驗[深度講解]1．R型細菌和S型細菌的辨別(1)制作裝片，顯微鏡觀察是否有莢膜結構。(2)培養形成菌落，根據培養基中兩種細菌不斷增殖形成菌落的形態可以區分，肉眼即可辨別。2．體內轉化實驗和體外轉化實驗的比較項目體內轉化實驗體外轉化實驗培養細菌在小鼠體內培養基實驗對照R型細菌與S型細菌的毒性對照S型細菌各組成成分的作用進行對照實驗構思用加熱殺死的S型細菌注射到小鼠體內作為對照實驗來說明確實發生了轉化將物質提純分離后，直接地、單獨地觀察某種物質在實驗中所起的作用項目體內轉化實驗體外轉化實驗實驗結論S型細菌體內含有“轉化因子”S型細菌的DNA是遺傳物質聯系①所用材料相同；②體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，體外轉化實驗是體內轉化實驗的延伸；③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則3．實驗結論(1)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)轉化后形成的S型細菌的性狀可以遺傳下去，說明S型細菌的DNA是遺傳物質。

有關“轉化”的2個易錯點(1)轉化的實質是基因重組而非基因突變：肺炎雙球菌轉化實驗是指S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發生了基因重組。(2)并非所有的R型細菌都被轉化：由于轉化受到DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態等因素的影響，因此轉化過程中并不是所有的R型細菌都被轉化成S型細菌，而只是少部分R型細菌被轉化成S型細菌。[考向預測](一)格里菲思的肺炎雙球菌體內轉化實驗的分析(素養目標：科學探究)1．(2020年江蘇泰州一模)下圖是格里菲思實驗部分示意圖，下列有關說法正確的是 (

)A．兩組實驗對照，證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質B．第一組小鼠不死亡，是因為肺炎雙球菌的DNA和蛋白質均已變性C．第二組小鼠死亡，說明有R型菌轉化成了S型菌，進一步說明S型菌中存在轉化因子D．從第二組死亡小鼠體內分離出的肺炎雙球菌在培養基上培養，都會產生光滑菌落【答案】C【解析】第一組將加熱殺死的S型菌注射到小組體內，第二組將加熱殺死的S型菌和R型菌混合后注射到小鼠體內，使R型菌發生轉化可能是S型菌中的某種物質，并不能說明DNA和蛋白質的作用，A錯誤；第一組小鼠不死亡是因為沒有使它致病的S型菌，實驗中的加熱條件下，DNA并未變性，B錯誤；當加熱殺死的S型菌和R型菌混合后，R型菌發生了轉化，說明S型菌中存在轉化因子，C正確；第二組死亡的小鼠體內能分離出R型菌和S型菌，其中R型菌無莢膜，表面粗糙，D錯誤。(二)艾弗里的肺炎雙球菌體外轉化實驗的分析(素養目標：科學思維)2．為研究R型肺炎雙球菌轉化為S型肺炎雙球菌的轉化物質是DNA還是蛋白質，某興趣小組進行了肺炎雙球菌體外轉化實驗，其基本過程如圖所示。下列敘述正確的是(

)A．甲組培養皿中只有S型菌落，推測加熱不會破壞轉化物質的活性B．乙組培養皿中有R型及S型菌落，推測轉化物質是蛋白質C．丙組培養皿中只有R型菌落，推測轉化物質是DNAD．該實驗能證明肺炎雙球菌的主要遺傳物質是DNA【答案】C【解析】只有少數的R型菌轉化成了S型菌，甲組培養皿中應該既有R型菌又有S型菌，A錯誤；乙組中S型菌提取物中的蛋白質被蛋白酶催化水解了，所以轉化物質不是蛋白質，B錯誤；丙組培養皿中只有R型菌落，推測轉化物質是DNA，C正確；該實驗能證明肺炎雙球菌的遺傳物質是DNA，D錯誤。(三)格里菲思的肺炎雙球菌體內轉化實驗和艾弗里的區別與的肺炎雙球菌體外轉化實驗聯系(素養目標：科學探究)3．下列關于格里菲思和艾弗里完成的肺炎雙球菌轉化實驗的敘述中錯誤的是

(

)A．加熱殺死的S型菌的DNA進入R型菌細胞內，使R型菌轉化成S型菌B．R型菌轉化后出現莢膜，反對者認為可能是突變所致，不能說明DNA是遺傳物質C．艾弗里提取的DNA摻雜有非常少量的蛋白質，實驗中沒有完全排除蛋白質的作用D．艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質【答案】D【解析】艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗能證明DNA是遺傳物質，但不能證明DNA是主要的遺傳物質。噬菌體侵染細菌的實驗[深度講解]1．肺炎雙球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的比較項目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，單獨地、直接地研究它們各自不同的遺傳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型菌混合培養放射性同位素標記法：分別用同位素35S、32P標記蛋白質和DNA項目肺炎雙球菌體外轉化實驗噬菌體侵染細菌實驗結論①證明DNA是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質；②說明遺傳物質發生了可遺傳的變異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能控制蛋白質的合成；③說明DNA能自我復制2．噬菌體侵染細菌實驗中上清液和沉淀物放射性分析(1)32P噬菌體侵染大腸桿菌。(2)35S噬菌體侵染大腸桿菌。[考向預測](一)噬菌體侵染細菌實驗的過程(素養目標：科學探究)1．下面是噬菌體侵染細菌實驗的部分實驗步驟示意圖，對此實驗的有關敘述正確的是

(

)A．本實驗所使用的被標記的噬菌體是接種在含有35S的培養基中獲得的B．本實驗選用噬菌體做實驗材料的原因之一是其結構組成中只有蛋白質和DNAC．實驗中采用攪拌和離心等手段是為了把DNA和蛋白質分開再分別檢測其放射性D．在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S，說明噬菌體的遺傳物質是DNA而不是蛋白質【答案】B【解析】病毒的繁殖離不開細胞，不能直接用培養基培養，要標記噬菌體，應先標記細菌細胞，再用細菌細胞培養噬菌體；噬菌體的結構組成只有蛋白質和DNA；實驗中采用攪拌和離心等手段是為了把細菌和噬菌體的蛋白質外殼分開；在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S，不能說明蛋白質不是噬菌體的遺傳物質，更不能說明DNA是噬菌體的遺傳物質。(二)噬菌體侵染細菌的實驗分析(素養目標：科學探究)2．(2020年山東棗莊模擬)圖1、圖2表示T2噬菌體侵染大腸桿菌的兩個實驗，有關分析不正確的是

(

)A．甲處的噬菌體一定含有放射性B．乙處的噬菌體不一定含放射性C．兩個實驗結合起來能證明DNA是T2噬菌體的遺傳物質D．如果培養2代以上，乙處含放射性的噬菌體比例并不增多【答案】C【解析】甲處噬菌體是利用被35S標記的大腸桿菌培養出的子代噬菌體，其蛋白質外殼中含35S，A正確；噬菌體利用大腸桿菌的原料合成DNA，子一代噬菌體都含有32P，子二代噬菌體則不一定含有32P，故乙處的噬菌體不一定含放射性，B正確；圖1實驗不能證明蛋白質不是遺傳物質，圖2實驗只能證明DNA在親、子代間有連續性，C錯誤；由于DNA復制的半保留特點，每個噬菌體復制n代，含32P的噬菌體占2/2n，即培養2代以上，乙處含放射性的噬菌體所占比例越來越小，D正確。(三)考查子代噬菌體的元素來源(素養目標：科學探究)3．如果用3H、15N、35S標記噬菌體后，讓其侵染細菌(無放射性)，下列分析正確的是

(

)A．只有噬菌體的蛋白質被標記了，DNA沒有被標記B．子代噬菌體的外殼中可檢測到3H、15N、35SC．子代噬菌體的DNA分子中可檢測到3H、15ND．子代噬菌體的DNA分子中部分含有3H、15N、35S【答案】C【解析】DNA分子中含有H、N元素，所以用3H、15N、35S標記噬菌體后，噬菌體的蛋白質和DNA都被標記了，A錯誤；由于3H、15N、35S標記的噬菌體蛋白質外殼不進入細菌，3H、15N標記的噬菌體DNA分子進入細菌但不能用于合成子代噬菌體的外殼，所以子代噬菌體的外殼中應該沒有放射性，B錯誤；由于3H、15N標記了噬菌體DNA分子，所以子代噬菌體的DNA分子中可檢測到3H、15N，C正確；子代噬菌體的DNA分子中不含有S，D錯誤。噬菌體侵染細菌實驗放射性分析的“兩看法”(四)考查肺炎雙球菌轉化實驗與噬菌體侵染細菌實驗的區別(素養目標：科學探究)4．(2020年安徽六安一模)甲圖表示將殺死的S型菌與R型活菌混合注射到小鼠體內后兩種細菌的含量變化，乙圖為用同位素示蹤技術完成的T2噬菌體侵染細菌實驗的部分操作步驟。下列相關敘述中，不正確的是

(

)A．曲線C～D上升與S型菌使小鼠發病后免疫能力降低有關B．甲圖中的S型菌是由R型菌轉化而來的，S型菌與R型菌致病性的差異是細胞分化的結果C．乙圖中如果T2噬菌體和細菌混合后不經過攪拌，上清液中的放射性要減弱D．乙圖中如果只用15N標記T2噬菌體，則放射性存在于沉淀物和上清液【答案】B【解析】甲圖中A～B時間段內，小鼠體內還沒形成大量的抵抗R型菌的抗體，導致R型菌數目增多，而曲線C～D上升與S型菌使小鼠發病后免疫能力降低有關，A正確；甲圖中最初的S型菌是由R型菌轉化而來的，S型菌與R型菌致病性的差異是遺傳物質不同，B錯誤；T2噬菌體侵染細菌時，DNA注入細菌中，而蛋白質外殼仍留在細菌外，攪拌、離心后細菌主要存在于沉淀物中，蛋白質外殼主要集中在上清液中，如果不經過攪拌，則吸附在細菌表面的35S標記的蛋白質外殼會隨細菌一起存在于沉淀物中，導致上清液中的放射性減弱，C正確；用15N標記，T2噬菌體的蛋白質和DNA都會被標記，經攪拌、離心后，沉淀物和上清液都有放射性，D正確。典題演練·破解高考1．(2020屆北京模擬)下列各項中，能作為DNA是遺傳物質直接證據的是

(

)A．不同生物的DNA不同B．同種生物的不同細胞中，DNA的性質和含量保持恒定C．用加熱殺死的S型肺炎雙球菌能把R型活細菌轉化為S型活細菌D．赫爾希和蔡斯利用同位素標記技術進行的噬菌體侵染細菌的實驗【答案】D【解析】不同生物的DNA不同，不能說明DNA是遺傳物質，A錯誤；同種生物的不同細胞中，DNA的性質和含量保持恒定，不能作為DNA是遺傳物質直接證據，B錯誤；用加熱殺死的S型肺炎雙球菌能把R型活細菌轉化為S型活細菌，只能說明在S型菌體內含有能夠使R型活細菌轉化為S型活細菌的物質，但不能證明DNA是遺傳物質，C錯誤；赫爾希和蔡斯利用同位素標記技術進行的噬菌體侵染細菌的實驗，證明了DNA是遺傳物質，D正確。易錯提醒在肺炎雙球菌的轉化實驗中，體內轉化實驗不能證明DNA是遺傳物質，只能證明S型菌含有能讓R型菌發生轉化的物質，但該物質的化學本質不能得知。2．(2019年江蘇卷)赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗證實了DNA是遺傳物質，下列關于該實驗的敘述正確的是 (

)A．實驗中可用15N代替32P標記DNAB．噬菌體外殼蛋白是大腸桿菌編碼的C．噬菌體DNA的合成原料來自大腸桿菌D．實驗證明了大腸桿菌的遺傳物質是DNA【答案】C【解析】N是蛋白質和DNA共有的元素，若用15N代替32P標記噬菌體的DNA，則其蛋白質也會被標記，不能區分噬菌體的蛋白質和DNA，A錯誤；噬菌體的蛋白質外殼是由噬菌體的DNA做模板，利用大腸桿菌體內的原料編碼合