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第6 讲 DNA 是主要的遗传物质
考点一 肺炎链球菌的转化实验
（一）对遗传物质的早期推测
1. 20世纪20年代，大多数科学家认为 蛋白质 是生物体的遗传物质。蛋白质是由
氨基酸 连接而成的生物大分子。各种氨基酸按照 不同 的方式排列，形成 不同 的
蛋白质，氨基酸 多种多样的排列顺序 ，可能蕴藏着遗传信息。
2. 20世纪30年代，人们意识到 DNA 具有重要作用，但蛋白质是遗传物质的观点占
主导地位。DNA是由许多 脱氧核苷酸 聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组
成包括 磷酸 、 碱基 和 脱氧核糖 。
（二）1928年，格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验
1. 以 小鼠 和肺炎链球菌为实验材料。他用两种不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠。
类型
S型细菌 R型细菌
特点
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌体 有 多糖类的荚膜 无 多糖类的荚膜
有 毒 性，使小鼠患败血症死
毒性 无 毒性
亡
2.实验过程：
不死亡
死亡 S型
不死亡
死亡 R型 S型
3. 格里菲斯的推论：
①在第四组实验中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——“ 转化因子 ”，
这种转化因子将无毒性的 R 型 活细菌转化成为有毒性的 S 型 活细菌。
②这种性状是可以遗传的。
③R型细菌转化为S型细菌的本质：基因重组，即肺炎双球菌转化实验是指S型细菌的
DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。
④体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的 S 型细
菌 可使小鼠致死。
（三）1944年，艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
为了弄清楚转化因子，艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定得到 S 型细
菌提取物。
1. 实验过程：
（1）第一组：有R型细菌的培养基 + S型细菌提取物混合培养，培养基中出现 S 型和 R型细菌。
（2）第二组：有R型细菌的培养基 + S型细菌提取物及蛋白酶混合培养，培养基中出
现 S 型和 R 型 型细菌。
（3）第三组：有R型细菌的培养基 + S型细菌提取物及RNA酶混合培养，培养基中出现
S 型和 R 型 细菌。
（4）第四组：有R型细菌的培养基 + S型细菌提取物及酯酶混合培养，培养基中出现S
型和 R 型 细菌
（5）第五组：有R型细菌的培养基 + S型细菌提取物及DNA酶混合培养，培养基中出现
R 型 细菌。
2. 艾弗里的实验结论： DN A 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；（DNA 是遗
传物质，蛋白质不是是遗传物质）
3.艾弗里的实验能成功的最关键思路是： 将 DN A 与蛋白质等其他物质分开，单独、直接
地观察它们的作用。
4.艾弗里的实验采用的是控制变量法中的减法原理。（加法原理或减法原理）
（四）格里菲斯体内转化实验与艾弗里体外转化实验的比较
体内转化实验 体外转化实验
科学家 格里菲思 艾弗里及其同事
细菌培养场所 小鼠体内 培养基(体外)
R型细菌与S型细菌的毒性进行
实验原则 S型细菌各成分的作用进行对照
对照
用加热杀死的S型细菌注射到小 将物质 酶解 后，直接、单独地
实验构思 鼠体内作为对照实验来说明确实 观察某种物质在实验中所起的作
发生了转化 用
结果观察 小鼠是否 死亡 培养基中 菌落类型
S 型细菌的 DN A 是遗传物质，蛋白
实验结论 S 型细菌体内有转化因子
质等不是遗传物质
考点二 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验
（一） 1952年，赫尔希和蔡斯做的噬菌体侵染细菌的实验
1. 以 T 噬菌体 为实验材料。
2
2. T 噬菌体作为实验材料的原因是：
2
①T 噬菌体是一种专门寄生在 大肠杆菌 体内的病毒；
2
②它的头部和尾部的外壳都是由 蛋白质 构成的，头部内含有 DN A 。
③T 噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在 自身遗传 物质的作用下，利用 大肠杆菌 体内
2
的物质来合成自身的 组成成分 ，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后， 大肠杆
菌裂解，释放出大量的噬菌体。
④T 噬菌体侵染大肠杆菌的过程是：吸附、注入、合成、组装、释放。
2⑤噬菌体增殖需要的条件
增殖需要的条件 内容
模板 噬菌体 的DNA
大肠杆菌 提供的4种脱氧核苷
合成T 噬菌体DNA原料
2
酸
原料 大肠杆菌的氨基酸
合成T 噬菌体蛋白质
2
场所 大肠杆菌的核糖体
3.实验方法： 放射性同位素标记技术 ，用 3 5 S 标记T 噬菌体的蛋白质，用 3 2 P 的 T 噬菌
2 2
体的DNA。
4.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验：（同位素标记法）
（1）第一步：培养含35S和32P的 大肠杆菌 。
分别用含35S（标记 蛋白质 ）和32P（标记 DN A ）的培养基培养 大肠杆菌 ，
得到含35S和32P的大肠杆菌。
（2）第二步：培养含35S和32P的 T 噬菌体 。
2
分别用带有35S和32P的 大肠杆菌 ，培养T 噬菌体，分别得到32P标记的和35S标记的
2
T 噬菌体 。
2
（3）第三步：分别用含35S和32P的 T 噬菌体 去侵染普通大肠杆菌。
2
①经过短时间的保温后，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 让上清液中析出重量较轻的 T 噬菌体 颗粒，而离心管的沉淀物
2
中留下被感染的 大肠杆菌 。
②检测上清液和沉淀中的 放射性 。
③培养大肠杆菌得到子代噬菌体，检测 放射性 。
5.实验结果：
（1）用含35S的 T 噬菌体 去侵染普通大肠杆菌组实验结果：上清液中放射性 高 ，沉
2
淀物中放射性 低 。
（2）用含32P的 T 噬菌体 去侵染普通大肠杆菌组实验结果：上清液中放射性 低 ，沉
2
淀物中放射性 高 。
6.实验结论：噬菌体侵染细菌时， DN A 进入到细菌的细胞中，而 蛋白质外壳 仍
然留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。 DN A 才是真
正的遗传物质。
7.实验误差分析：放射性高
组别 原因分析
低
上清
高
35S标记蛋白 液
质外壳组 沉淀
低 搅拌不充分
物
原因1：保温时间过短，部分亲代噬菌体未完成侵染
上清
低 原因2：保温时间过长，部分被感染的大肠杆菌破裂释放出
32P标记DNA 液
子代噬菌体
分子组
沉淀
高
物
（二）肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
项目 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
设计思路 设法将 DN A 与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能
设计原则 对照原则和单一变量原则
处理方法 酶解法 同位素标记法
检测方式 观察 菌落类型 检测 放射性同位素存在位置
证明 DNA 是遗传物质，而 蛋白质 等 证明 DNA 是遗传物质，但 不能 证
结论
不是遗传物质 明蛋白质不是遗传物质
（三） 烟草花叶病毒实验
实验过 ①烟草花叶病毒――→正常烟草――→ 产生花叶病 （对照组）；
程与实 ②烟草花叶病毒的RNA――→正常烟草――→ 产生花叶病 （实验组）；
验结果 ③烟草花叶病毒的蛋白质――→正常烟草――→ 不产生花叶病 （实验组）
实验
RN A 是烟草花叶病毒的遗传物质， 蛋白质 不是烟草花叶病毒的遗传物质。
结论
（四）生物的核酸、遗传物质、核苷酸、碱基的比较
细胞生物 非细胞生物
真核生物 原核生物 多数病毒 少数病毒
核酸种类 DN A 和 RN A DN A 和 RN A DNA RNA
遗传物质 DNA DNA DNA RNA
核苷酸种类 8 8 4 4
碱基种类 5 5 4 4
结果 绝大多数生物的遗传物质是 DN A ，只有少部分病毒的遗传物质是 RN A。
结论 DN A 是主要的遗传物质
【真题训练】
一、单选题
1．（2022·湖南·高考真题）T 噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（
2
）
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RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
【答案】C
【详解】A、T 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
2
DNA，A正确；
B、T 噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T 噬菌体会用自身的DNA和
2 2
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；
C、噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C错误；
D、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。
2．（2022·浙江·高考真题）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
【详解】A、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；
B、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；
C、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；
D、该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
3．（2021·浙江·高考真题）下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述，正确的是(
)
A．孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B．摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C．T 噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
2
D．肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
【答案】D
【详解】A、孟德尔的单因子杂交实验没有证明遗传因子位于染色体上，当时人们还没有认
识染色体，A错误；
B、摩尔根的果蝇伴性遗传实验只研究了一对等位基因，不能证明基因自由组合定律，B错
误；
C、T 噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是噬菌体的遗传物质，C错误；
2
D、肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是转化因子，即DNA是肺炎双球菌的遗传物质，D
正确。
4．（2011·江苏·高考真题）关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（
）A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌进行长时间的保温培养
C．用标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
【答案】C
【详解】A、噬菌体是病毒，不能在培养基中独立生存，因此为了获得含35S和32P的噬菌体，
可分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌，再用被标记的大肠杆菌培养未标记的噬菌体，
A错误；
B、分别用35S和32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，适宜时间后在搅拌器中搅拌、离心、观察；
如果32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合培养时间过长，则噬菌体增殖后从大肠杆菌中释放出
来，导致上清液的放射性增高，B错误；
C、用35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳并没有进入
细菌内，离心后分布在上清液中，若沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分，少数蛋白
质外壳未与细菌分离所致，C正确；
D、32P、35S标记的噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质，但不能说明蛋白质不是遗传物质，
D错误。
5．（2020·全国·高考真题）新冠病毒是一种RNA病毒。新冠肺炎疫情给人们的生活带来
了巨大影响。下列与新冠肺炎疫情防控相关的叙述，错误的是（ ）
A．新冠病毒含有核酸和蛋白质，通过核酸检测可排查新冠病毒感染者
B．教室经常开窗通风可以促进空气流动，降低室内病原微生物的密度
C．通常新冠肺炎患者的症状之一是发烧，因此可以通过体温测量初步排查
D．每天适量饮酒可以预防新冠肺炎，因为酒精可以使细胞内的病毒蛋白变性
【答案】D
【详解】A、新冠病毒是一种RNA病毒，由RNA和蛋白质构成，RNA携带特定的遗传信息，
因此通过核酸检测可排查新冠病毒感染者，A正确；
B、教室经常开窗通风有利于室内与室外的空气交换，病原微生物也能随空气流动到室外，
B正确；
C、感染新冠肺炎的患者体内会发生免疫反应，使体温升高，正常人体温一般维持在
37℃，因此可以通过体温测量初步排查，C正确；
D、75%左右的酒精具有杀菌作用，饮酒的度数一般不能达到75%，且长期饮酒对人体会产
生损害，免疫力下降，因此每天适量饮酒不能预防新冠肺炎，D错误。
6．（2020·浙江·高考真题）某研究小组用放射性同位素 、 分别标记 噬菌体，
然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行
搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是A．甲组的悬浮液含极少量 标记的噬菌体DNA，但不产生含 的子代噬菌体
B．甲组被感染的细菌内含有 标记的噬菌体DNA，也可产生不含 的子代噬菌体
C．乙组的悬浮液含极少量 标记的噬菌体蛋白质，也可产生含 的子代噬菌体
D．乙组被感染的细菌内不含 标记的噬菌体蛋白质，也不产生含 的子代噬菌体
【答案】C
【详解】A、甲组用 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，悬浮液含极少
量 标记的噬菌体DNA，说明这一部分DNA没有和蛋白质外壳组装在一起，不会产生含
的子代噬菌体，A正确；
B、甲组用 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，在侵染过程中，DNA进
入大肠杆菌体内，由于噬菌体繁殖所需原料来自未被标记的大肠杆菌，且DNA复制为半保
留复制，所以可产生含 的子代噬菌体和不含 的子代噬菌体，B正确；
C、由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的悬浮液含较多 标记的噬菌
体蛋白质，不会产生含 的子代噬菌体，C错误；
D、由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，乙组被感染的细菌内不含 标记的噬菌
体蛋白质，也不产生含 的子代噬菌体，D正确。
7．（2019·海南·高考真题）下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传
物质”的是（ ）
A．红花植株与白花植株杂交，F 为红花，F 中红花：白花=3:1
1 2
B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C．加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌
D．用放射性同位素标记T 噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性
2
【答案】B
【详解】红花植株与白花植株杂交，F 为红花，F 中红花：白花=3:1，属于性状分离现象，
1 2
不能说明RNA是遗传物质，A错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得
到病毒甲，说明病毒甲的RNA是遗传物质，B正确；加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌
混合培养后可分离出S型活菌，只能说明加入杀死的S型菌存在转化因子，不能说明RNA
是遗传物质，C错误；用放射性同位素标记T 噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到
2
放射性，说明蛋白质未进入大肠杆菌，不能证明RNA是遗传物质，D错误。
8．（2019·江苏·高考真题）赫尔希和蔡斯的T 噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗
2
传物质，下列关于该实验的叙述正确的是A．实验中可用15N代替32P标记DNA
B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的
C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌
D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
【答案】C
【详解】N是蛋白质和DNA共有的元素，若用15N代替32P标记噬菌体的DNA，则其蛋白质也
会被标记，不能区分噬菌体的蛋白质和DNA，A错误；噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的
DNA做模板，利用大肠杆菌体内的原料编码合成，B错误；子代噬菌体DNA合成的模板来自
于亲代噬菌体自身的DNA，而合成的原料来自于大肠杆菌，C正确；该实验证明了噬菌体的
遗传物质是DNA，D错误。
9．（2019·浙江·高考真题）为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是
DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：
下列叙述正确的是
A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性
B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质
C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA
D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
【答案】C
【详解】甲组中培养一段 时间后可发现有极少的R型菌转化成了S型菌，因此甲组培养皿
中不仅有S型菌落也有R型菌落，A选项错误；乙组培养皿中加入了蛋白质酶，故在乙组的
转化中已经排除了蛋白质的干扰，应当推测转化物质是DNA，B选项错误；丙组培养皿中加
入了DNA酶，DNA被水解后R型菌便不发生转化，故可推测是DNA参与了R型菌的转化，C
选项正确；该实验只能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，无法证明还有其他的物质也可
做遗传物质，D选项错误。
10．（2017·全国·高考真题）在证明DNA是遗传物质的过程中，T 噬菌体侵染大肠杆菌
2
的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是（ ）
A．T 噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
2
B．T 噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
2
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T 噬菌体的核酸中
2
D．HIV病毒与T 噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
2
【答案】C
【详解】A、T 噬菌体只能侵染大肠杆菌，因此不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；
2
B、病毒无细胞结构，T 噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，其在宿主细胞中才
2能合成mRNA和蛋白质，B错误；
C、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T
2
噬菌体的核酸中，C正确；
D、HIV病毒为RNA病毒，T 噬菌体为DNA病毒，因此两者的核酸类型不同，则增殖过程也
2
不同，D错误。
11．（2013·全国·高考真题）在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是
①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验 ③肺炎双球菌转化实验
④T 噬菌体侵染大肠杆菌实验 ⑤DNA的X光衍射实验
2
A．①② B．②③ C．③④ D．④⑤
【答案】C
【详解】孟德尔通过豌豆杂交实验发现基因的分离、基因的自由组合定律；摩尔根则通过
果蝇的杂交实验发现了伴性遗传；而DNA的X光衍射实验则说明了DNA分子呈螺旋结构。
而证明DNA是遗传物质的实验有肺炎双球菌的转化实验，T 噬菌体侵染大肠杆菌实验，而
2
烟草花叶病毒的实验则证明了RAN也是遗传物质，故选C。
