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专题17 DNA 是主要的遗传物质
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析
1．肺炎链球菌类型
S 型菌菌落表面光滑，有荚膜，有致病性。R 型菌菌落表面粗糙，无荚膜，无致病性。
2．格里菲思的体内转化实验结论：已经加热杀死的
S 型细菌中，含有使
R 型细菌转化为
S
型细菌的转化因子。
3．艾弗里的体外转化实验结论：DNA 才是使R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。
1．格里菲思的体内转化实验
实验过程：
R 型活细菌注射给小鼠→小鼠不死亡
S 型活细菌注射给小鼠→小鼠死亡，分离出S 型活细菌
加热杀死的S 型细菌注射给小鼠→小鼠不死亡
R 型活细菌＋加热杀死的S 型细菌注射给小鼠→小鼠死亡，分离出S 型活细菌
结论是S 型菌细胞提取物中含有转化因子，而它的化学本质还是未知的。
2．蛋白质不能作为遗传物质的证据：
①蛋白质不能进行自我复制
②蛋白质在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定
③蛋白质不能遗传给后代
3.艾弗里的体外转化实验
（1）实验思路：
设法逐步去除S 型细菌的各组分后分别与R 型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
（2）实验过程：
考点分布
重点难点
备考指南
1.肺炎链球菌类型
3.格里菲思的体内转化实验
4.艾弗里的体外转化实验
5.噬菌体侵染细菌实验
人类对遗传物质的探索过程
理解并掌握格里菲斯肺炎链球菌体内转
化实验过程和结论。
掌握艾弗里的体外转化实验
过程和结论。
掌握噬菌体侵染细菌实验过程和结论。
1
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结论：DNA 才是使R 型细菌产生稳定遗传变化的物质；
①艾弗里的体外转化实验既证明了DNA 是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
②被转化的R 型菌只是少量，在培养后既有R 型细菌又有S 型细菌的培养基中，R 型菌的菌
落占多数；
③蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，
DNA 双链解开；当温度恢复至室温后，DNA 双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
④该实验的设计遵循单一变量原则和对照原则。
运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。如
在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出
DNA 是遗传物质。
结论∶DNA 才是使R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动
物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利
于细菌在宿主体内生活并繁殖。
典例1.肺炎链球菌转化实验中，S 型细菌的部分DNA 片段进入R 型细菌内，并整合到R
型细菌的DNA 分子上，使这种R 型细菌转化为能合成有荚膜多糖的S 型细菌。下列叙述中
正确的是( )
A．R 型细菌转化为S 型细菌后的DNA 中，嘌呤碱基总比例会改变
B．整合到R 型细菌内的DNA 分子片段，表达产物都是荚膜多糖
C．进入R 型细菌的DNA 片段上，可有多个RNA 聚合酶结合位点
D．S 型细菌转录的mRNA 上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
【答案】C
【解析】R 型细菌和S 型细菌的DNA 都是双链结构，碱基的配对遵循碱基互补配对原则，因
此R 型细菌转化为S 型细菌后的DNA 中，嘌呤碱基总比例不会改变，依然是50%，A 项错误；
整合到R 型细菌内的DNA 分子片段，表达产物不都是荚膜多糖，B 项错误；基因是有遗传效
应的DNA 片段，即一个DNA 分子中有多个基因，每个基因都具有RNA 聚合酶的结合位点，
因此进入R 型细菌的DNA 片段上，可有多个RNA 聚合酶结合位点，C 项正确；S 型细菌转录
的mRNA 上，可由多个核糖体同时合成多条相同的肽链，而不是一条，D 项错误。
典例2.格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时，只有在小鼠体内才能转化成功，他用灭活
2
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的S 型细菌与R 型活细菌混合物在培养基中体外培养时，总是无法得到转化现象，而艾弗
里在培养基中加了一定量的抗R 型菌株的抗体就在体外成功重复了转化现象。关于以上现
象最可能的原因是( )
A．小鼠体内的某种物质控制着肺炎链球菌荚膜的生成，该物质是“转化因子”
B．抗R 型菌株的抗体控制着肺炎链球菌荚膜的生成，该抗体是“转化因子”
C．S 型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生成的S 型细菌在与R 型细菌的竞争中占优
势
D．未加抗R 型菌株的抗体的混合物培养基中，S 型细菌的DNA 不会进入R 型细菌，无法发
生转化
【答案】C
【解析】肺炎链球菌荚膜的生成是由S 型细菌的DNA 控制合成的，A 错误；抗R 型菌株的抗
体与R 型细菌结合，抑制R 型细菌的繁殖，B 错误；根据题意，格里菲思在进行肺炎链球菌
转化实验时只有在小鼠体内才能转化成功，而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R 型菌株
的抗体就在体外成功重复了转化现象，说明S 型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生
成的S 型细菌在与R 型细菌的竞争中占优势，而在体外条件下，R 型细菌在竞争中处于优势，
C 正确；未加抗R 型菌株的抗体的混合物培养基中，S 型细菌的DNA 会进入R 型细菌，可以
转化形成S 型细菌，但是由于在体外培养条件下，R 型细菌在竞争中处于优势，转化形成
的S 型细菌被淘汰了，D 错误。
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析
1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
2.用到的技术：放射性同位素标记和离心技术。
3.实验方法：同位素标记，用35S、32P 分别标记T2 噬菌体的蛋白质和DNA
4.噬菌体的增殖
增殖需要的条件
内容
模板
噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA 原料
大肠杆菌提供的4 种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质
原料
大肠杆菌的氨基酸
场所
大肠杆菌的核糖体
5.搅拌的目的是把吸附在大肠杆菌上的噬菌体外壳和大肠杆菌分开；离心的目的是让上清
液中析出质量较轻的
T2
噬菌体颗粒
, 而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
。
6.结论：
DNA
才是真正的遗传物质
。
3
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7．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：RNA 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。
2．探索结论
DNA 是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的
遗传物质是RNA。
1．实验过程
(1)标记噬菌体
(2)侵染大肠杆菌
2．实验结果分析
分组
结果
结果分析
对比
实验
(相互
对照)
被32P 标记的噬菌
体＋大肠杆菌
上清液中几乎无32P,32P
主要分布在宿主细胞内
32P—DNA 进入了宿主细胞内
被35S 标记的噬菌
体＋大肠杆菌
宿主细胞内无35S，35S 主
要分布在上清液中
35S—蛋白质外壳未进入宿主细
胞，留在外面
4
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3.结论：DNA 是遗传物质。
4.上清液和沉淀物出现放射性的原因
（1）用32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：①保温时间过短，有
一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放
射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中
也会使上清液中出现放射性。
（2）用35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有
少量含35S 的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
1.以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点：
①个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；②繁殖快。
2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验分析DNA 作为遗传物质所具备的特
点：①具有相对的稳定性；②能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性；
③能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育；④在特定条件下产生可遗传的变
异。
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
1．噬菌体侵染细菌实验中“保温”与“搅拌”对放射性检测结果的影响
(1)用32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌
5
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(2)用35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2．比较艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
项目
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
设计思路
设法将DNA 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
处理方法
直接分离：分离S 型细菌的DNA、荚膜
多糖、蛋白质等，分别与R 型细菌混
合培养
同位素标记法：分别用同位素35S、
32P 标记蛋白质和DNA
检测方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
证明DNA 是遗传物质，而蛋白质等不
是遗传物质
证明DNA 是遗传物质，但不能证明
蛋白质不是遗传物质
典例1.(2020·福建三元三明一中月考)用放射性32P 和35S 分别标记噬菌体的DNA 和蛋白质
并分别侵染大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后检测离心管中物质的放射性，甲管的上清液
(a1)放射性远高于沉淀物(b1)；乙管中上清液(a2)放射性远低于沉淀物(b2)。下列分析错误
的是( )
A．甲管中a1的放射性来自32P，乙管中b2的放射性来自35S
B．根据甲、乙两管的实验结果可推测DNA 是遗传物质
C．若搅拌不充分，甲管的b1中可能出现较强的放射性
D．若保温时间过长，乙管的a2中可能出现较强的放射性
【答案】A
【解析】甲管中a1的放射性来自35S，乙管中b2的放射性来自32P，A 错误。
典例2.用DNA 双链均被32P 标记的一个T2噬菌体侵染被35S 标记的大肠杆菌，一段时间后释
放出了M 个子代T2噬菌体。下列有关叙述正确的是( )
A．用32P 标记T2噬菌体的方法与用35S 标记大肠杆菌的方法相同
B．这M 个子代T2噬菌体中，含32P 的T2噬菌体所占的比例为
C．若子代T2噬菌体均同时含32P 和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代
D．经过培养，得到的M 个子代T2噬菌体中有含有35S
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【答案】C
【解析】 T2噬菌体为病毒，没有细胞结构，不能用培养基直接培养，而大肠杆菌属于原
核生物，能用培养基直接培养，A 错误；这M 个子代T2噬菌体中，含32P 的T2噬菌体所占的
比例为，B 错误；由于DNA 的复制为半保留复制，若子代T2噬菌体均同时含32P 和35S，则该
T2噬菌体只繁殖了一代，C 正确；培养过程中原料都来自大肠杆菌，所以得到的M 个子代T2
噬菌体中都有35S，D 错误。
探究遗传物质的思路和方法
(1)探究思路
①若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。
②若探究未知病毒的遗传物质是DNA 还是RNA——利用酶的专一性。
(2)探究方法
①分离提纯法：艾弗里及其同事做的肺炎链球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保
证100%。
②同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验。方法：分别标记DNA 和蛋白质的特有元素；将
病毒的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。目的：把DNA 与蛋白质区分开。
③病毒重组法：烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。方法：将一种病毒的遗传物质与另一
种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒，用杂种病毒去感染宿主细胞。
④酶解法：利用酶的专一性，如加入DNA 水解酶，将DNA 水解，观察起控制作用的物质是
否还有控制作用。若“是”，其遗传物质不是DNA；若“否”，其遗传物质可能是DNA。
1．转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指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。
2．加热并没有使DNA 完全失去活性：加热杀死S 型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但
是其内部的DNA 在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。
3．并非所有的R 型细菌都能被转化，只是小部分R 型细菌被转化成S 型细菌。转化效率与
DNA 纯度有关，纯度越高转化效率越高。
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。
5.就生物个体而言，其遗传物质是唯一的，即真核生物与原核生物等细胞生物的遗传物质
是DNA，DNA 病毒的遗传物质是DNA，RNA 病毒的遗传物质是RNA；就整个生物界而言，绝大
多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物（RNA 病毒）的遗传物质是RNA，因此，DNA 是
主要的遗传物质是对整个生物界而言，而不是对某一特定的生物个体而言。
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1.(2020·江苏，20)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科
学研究未采用同位素标记法的是( )
A．卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B．赫尔希(A.D.Hershey)等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA 是遗传物质
C．梅塞尔森(M.Meselson)等证明DNA 进行半保留复制
D．温特(F.W.Went)证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
【答案】D
【解析】 卡尔文探究CO2 中碳的转移途径时，采用14C 标记了CO2；赫尔希等做噬菌体侵
染细菌的实验时，用32P 标记了噬菌体的DNA、用35S 标记了噬菌体的蛋白质；梅塞尔森等
证明DNA 进行半保留复制时，用15N 标记了DNA，上述三个实验都用到了同位素标记法。温
特的实验用到了琼脂块和胚芽鞘尖端，没有用到同位素标记法，D 项符合题意。
2.(2020·浙江7 月选考)下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是( )
A．活体转化实验中，R 型菌转化成的S 型菌不能稳定遗传
B．活体转化实验中，S 型菌的荚膜物质使R 型菌转化成有荚膜的S 型菌
C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R 型菌转化成S 型菌且可实现稳定遗传
D．离体转化实验中，经DNA 酶处理的S 型菌提取物不能使R 型菌转化成S 型菌
【答案】D
【解析】肺炎链球菌活体转化实验中，由R 型菌转化成的S 型菌能稳定遗传，A 项错误；活
体转化实验中，S 型菌的DNA 使R 型菌转化成有荚膜的S 型菌，B 项错误；离体转化实验中，
蛋白质不能使R 型菌转化成S 型菌，C 项错误；离体转化实验中，经DNA 酶处理的S 型菌提
取物中的DNA 被水解，因此其不能使R 型菌转化成S 型菌，D 项正确。
3.(2020·浙江1 月选考)某研究小组用放射性同位素32P、35S 分别标记T2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，并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析错误的是( )
A．甲组的上清液含极少量32P 标记的噬菌体DNA，但不产生含32P 的子代噬菌体
B．甲组被感染的细菌内含有32P 标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P 的子代噬菌体
C．乙组的上清液含极少量35S 标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S 的子代噬菌体
D．乙组被感染的细菌内不含35S 标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S 的子代噬菌体
【答案】C
【解析】由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的上清液含较多35S 标记
的噬菌体蛋白质，不会产生含35S 的子代噬菌体，C 错误。
4.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者引起的病斑不同，如甲图。
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将TMV 的遗传物质和蛋白质分离，并分别单独感染健康烟叶，结果如乙图。科学家将不同
病毒的遗传物质与蛋白质重新组合形成“杂种病毒”，然后感染健康烟叶，如丙图。依据
实验，下列推论合理的是( )
A．甲图实验结果说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶
B．乙图实验结果说明TMV 的蛋白质外壳能感染烟叶
C．丙图实验结果是烟叶被感染，并且表现出b 病斑
D．TMV 和HRV 两种病毒具有相同的遗传物质
【答案】C
【解析】甲图实验结果不能说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶，A 项错误；乙图过程中用
TMV 的蛋白质外壳感染烟叶，烟叶没有出现病斑，说明TMV 的蛋白质外壳不能感染烟叶，B
项错误；丙图表示用TMV 的蛋白质外壳和HRV 的遗传物质重建的“杂种病毒”感染烟叶，
烟叶被感染，并表现出b 病斑，C 项正确；该实验没有研究TMV 和HRV 两种病毒的遗传物质
是什么，故不能判断两种病毒的遗传物质是否相同，D 项错误。
5.（2023·天津·统考高考真题）下列生物实验探究中运用的原理，前后不一致的是（
）
A．建立物理模型研究DNA 结构－ 研究减数分裂染色体变化
B．运用同位素标记法研究卡尔文循环－研究酵母菌呼吸方式
C．运用减法原理研究遗传物质－研究抗生素对细菌选择作用
D．孟德尔用假说演绎法验证分离定律－摩尔根研究伴性遗传
【答案】B
【解析】A、模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述，
研究DNA 结构时构建了DNA 双螺旋的物理模型，研究减数分裂时可通过橡皮泥等工具进行
物理模型的构建，A 正确；
B、卡尔文循环用14C 进行标记探究，但探究酵母菌呼吸方式时用的是对比实验法，分别设
置有氧和无氧组进行探究，不涉及同位素标记，B 错误；
C、在探究DNA 是遗传物质的实验中，肺炎链球菌的体外实验中用对应的酶设法去除相应物
质，观察其作用，用到了减法原则，研究抗生素对细菌的选择作用时，也可通过去除抗生
素后进行观察，属于减法原则，C 正确；
D、孟德尔验证分离定律和摩尔根研究伴性遗传都用到了假说演绎法，D 正确。
故选B。
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6.（2022·海南·统考高考真题）某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2 噬菌体
侵染大肠杆菌实验，验证DNA 是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要
分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、
二组实验分别是（ ）
T2噬菌
体
大肠杆菌
①
未标记
15N 标记
②
32P 标记
35S 标记
③
3H 标记
未标记
④
35S 标记
未标记
A．①和④
B．②和③
C．②和④
D．④和③
【答案】C
【解析】噬菌体侵染细菌时，只有DNA 进入细菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分DNA 和
蛋白质，可用32P 标记噬菌体的DNA，用35S 标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检
测到放射性物质主要分布在沉淀物中，说明亲代噬菌体的DNA 被32P 标记，根据第二组实
验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说明第二组噬菌体的蛋白质被35S 标记，即C
正确，ABD 错误。
故选C。
7.（2022·湖南·高考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（
）
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
【解析】A、T2 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
DNA，A 正确；
B、T2 噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA 进入大肠杆菌，T2 噬菌体会用自身的DNA
和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。
故选C。
8．（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（
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）
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
【解析】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。
故选C。
9．（2021·全国·高考真题）在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R 型活
细菌与被加热杀死的S 型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S 型
活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（
）
A．与R 型菌相比，S 型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S 型菌的DNA 能够进入R 型菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S 型菌使其蛋白质功能丧失而DNA 功能可能不受影响
D．将S 型菌的DNA 经DNA 酶处理后与R 型菌混合，可以得到S 型菌
【答案】D
【解析】A、与R 型菌相比，S 型菌具有荚膜多糖，S 型菌有毒，故可推测S 型菌的毒性可
能与荚膜多糖有关，A 正确；
B、S 型菌的DNA 进入R 型菌细胞后使R 型菌具有了S 型菌的性状，可知S 型菌的DNA 进入R
型菌细胞后指导蛋白质的合成，B 正确；
C、加热杀死的S 型菌不会使小白鼠死亡，说明加热杀死的S 型菌的蛋白质功能丧失，而加
热杀死的S 型菌的DNA 可以使R 型菌发生转化，可知其DNA 功能不受影响，C 正确；
D、将S 型菌的DNA 经DNA 酶处理后，DNA 被水解为小分子物质，故与R 型菌混合，不能得
到S 型菌，D 错误。
故选D。
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