课堂互动探究案1 遗传物质的经典探究实验
考点突破 素养达成
考点一 肺炎双球菌转化实验(国考5年1考)
(全国卷：2015全国卷Ⅰ；地方卷：2018浙江、江苏卷；2017江苏卷；2014福建卷)
【师说考问】
考问1 肺炎双球菌体内和体外转化实验比较 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养细菌 小鼠体内培养 培养基体外培养 实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌体内各成分的相互对照 已经被加热杀死的S型细菌能使R型S型细菌的DNA能使R型细菌转化为实验结果 细菌转化为S型细菌 S型细菌 已经被加热杀死的S型细菌体内含有DNA是S型细菌的遗传物质，而蛋白实验结论 某种“转化因子” 质等其他物质不是遗传物质 ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌；②体内转化实验是基础，仅说联系 明加热后杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA；③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则 考问2 S型细菌和R型细菌转化的实质 (1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
考问3 体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
(1)ab段R型细菌数量减少的原因是小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。
(2)bc段R型细菌数量增多的原因是：b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。
(3)后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。
【题组跟进】 高考题组——研考向
考向一 对生命科学史的认知与判断
1．[2013·全国卷Ⅱ，5]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 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
⑤DNA的X光衍射实验
A．①② B．②③ C．③④ D．④⑤
解析：孟德尔通过豌豆杂交实验发现了基因的分离定律和基因的自由组合定律；摩尔根通过果蝇的杂交实验证明了基因位于染色体上；DNA的X光衍射实验说明了DNA分子呈螺旋结构。证明DNA是遗传物质的实验有肺炎双球菌的转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。
答案：C
考向二 肺炎双球菌转化实验分析及变式应用 2．高考重组，判断正误。
(1)肺炎双球菌离体细菌转化实验中，S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。[2018·浙江卷，T23](×)
(2)肺炎双球菌活体细菌转化实验中，R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果。[2018·浙江卷，T23](×)
(3)肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质。[2018·江苏卷，T3](×) (4)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。[2017·江苏卷，T2](×) (5)艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。[2017·江苏卷，T2](×) (6)朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同。[2015·全国卷Ⅰ，T5B](×) (7)肺炎双球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。[2013·全国卷Ⅱ，T5改编](×) (8)R型肺炎双球菌与S型肺炎双球菌DNA混合后，R型细菌发生转化是基因突变的结果。(×) (9)用DNA酶处理后的S型细菌DNA与活R型细菌混合，可培养出S型细菌菌落和R型细菌菌落。(×)
3．[高考改编]肺炎双球菌的转化实验是科学家研究、确定遗传物质的经典实验。请回答下列问题。
(1)体内转化实验中涉及的S型细菌和R型细菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是_______________________________________________
________________________________________________________________________。 (2)艾弗里实验中设置DNA＋DNA酶这一组实验的目的是什么？ __________________________________________。
(3)转化的实质是基因突变，还是基因重组？_____________________________________ ________________________________________________________________________。
解析：(1)S型细菌和R型细菌的菌落不同，S型细菌有荚膜，菌落表面光滑，R型细菌无荚膜。菌落表面粗糙，可通过观察菌落来区分这两种肺炎双球菌。(2)(3)可联系教材实验作答。
答案：(1)S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙
(2)一是对照说明只加DNA组的结论，二是说明构成DNA的基本成分不能实现细菌转化 (3)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组
[实验拓展] 生物实验中对照实验的类型 (1)对照组与实验组
对照组通常指在自然状态下或已知影响因素所造成的结果的一组实验；而实验组通常指某种自变量的改变对实验结果的影响未知，需要人为探索的一组实验。对照组能帮助人们排除无关变量所造成的实验误差，与实验组对照，有助于得出真实可信的结果或结论。
(2)对照类型：①空白对照。设置两组实验，其中施加实验变量(要研究的因素)处理的为实验组，常态或未施加实验变量(要研究的因素)处理的为对照组。自变量为实验变量的有无。一般验证性实验采用空白对照。②相互对照。设置三组以上的实验，每一组既作为实验组，同时又是其他组的对照。自变量为实验变量的不同量度(或类别)。一般探究“××最适(佳)条件”的实验采用相互对照。③自身对照。实验组、对照组在同一实验对象上进行，即实验处理前的为对照组，处理后的为实验组，自变量为实验变量的处理与否，如“植物细胞质壁分离与复原”实验。④条件对照。增设了与实验变量无关的一组实验。常结合空白对照进行，具有反证或加强作用。
模拟题组——预趋势
预测一 肺炎双球菌体内转化实验分析
1．[2019·宁夏银川一中模拟]S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体，而R型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是( )
A．加热杀死的S型菌与R型菌混合使R型菌转化成S型菌属于基因突变 B．S型菌与R型菌在结构上最大的不同是S型菌的菌体有多糖类的荚膜 C．肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质
D．高温处理过的S型菌蛋白质因变性而不能与双缩脲试剂发生紫色反应
解析：加热杀死的S型菌与R型菌混合使R型菌转化成S型菌属于基因重组，A项错误；S型菌与R型菌在结构上最大的不同是S型菌的菌体有多糖类的荚膜，可以形成光滑的菌落，B项正确；肺炎双球菌利用自身的核糖体合成蛋白质，C项错误；高温处理过的S型菌蛋白质变性时肽键不断裂，能与双缩脲试剂发生紫色反应，D项错误。
答案：B
2．[2019·上饶模拟]如图表示格里菲思做的肺炎双球菌转化实验的部分实验过程，S型菌有荚膜且具有毒性，能使人患肺炎或使小鼠患败血症，R型菌无荚膜也无毒性。下列说法错误的是( )
A．与R型菌混合前必须将S型菌慢慢冷却
B．无毒的R型菌转化为有毒的S型菌属于基因重组 C．该转化实验不能证明DNA是遗传物质
D．S型菌的DNA能抵抗机体的免疫系统，从而引发疾病
解析：与R型菌混合前必须将S型菌慢慢冷却，以防止高温杀死R型菌，A正确；S型菌的DNA进入R型菌，使R型菌有毒性，实际上就是外源基因进入受体，整合到受体DNA上并得以表达，属于基因重组，B正确；该转化实验不能证明DNA是遗传物质，C正确；由于S型菌有荚膜(荚膜属于多糖，不是DNA)，进入吞噬细胞后，受荚膜的保护，能抵抗吞噬细胞的吞噬和消化，从而迅速增殖、扩散，引起机体发生疾病，D错误。
答案：D
预测二 肺炎双球菌的体外转化实验分析
3．[2019·潍坊模拟]下列关于肺炎双球菌体外转化实验的叙述，错误的是( ) A．需对S型细菌中的物质进行分离、提纯和鉴定 B．R型细菌转化为S型细菌的实质是发生了基因重组 C．S型细菌的DNA使部分R型细菌转化为S型细菌
D．该实验的思路是将DNA和蛋白质分开，单独观察DNA的作用
解析：肺炎双球菌体外转化实验的思路是将DNA、蛋白质、多糖等分离提纯，并分别与活R型菌混合，单独分析各类物质的转化作用。
答案：D 4．[2019·湖南长郡中学模拟]经查阅1944年和1946年艾弗里等人所发表论文发现，艾弗里的原始实验并没有逐一分析S型细菌中的各种成分，原论文也没有提及蛋白质和多糖的分离、提纯工作，而且在论文的预处理方法部分采取了“去除蛋白质和荚膜多糖”步骤，后续实验是在去除了S型细菌的蛋白质和多糖的基础上进行的。通过不断地去除各种成分，从而得到相对纯净的“转化因子”。得到纯化的“转化因子”后，艾弗里对其进行了肺炎双球菌转化实验，确认转化因子就是DNA。根据以上实验信息，下列说法正确的是( )
A．该实验只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质和多糖不是遗传物质 B．该实验思路是将DNA、蛋白质和多糖等物质分离，单独研究其作用
C．该实验证明了蛋白质不是遗传物质，而赫尔希和蔡斯实验无法证明这一点 D．该实验可以证明DNA是主要的遗传物质，不能证明RNA是遗传物质
解析：依题意可知：艾弗里是通过不断地去除S型细菌的各种成分，从而得到相对纯净的“转化因子”后，对其进行了肺炎双球菌转化实验，因此，该实验只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质和多糖不是遗传物质，A正确；艾弗里只研究了DNA的作用，没有单独研究蛋白质和多糖等物质的作用，B错误；该实验没有证明蛋白质不是遗传物质，C错误；该实验确认转化因子就是DNA，即证明了DNA是遗传物质，但不能证明RNA是遗传物质，D错误。
答案：A
考点二 比较分析噬菌体侵染细菌的实验(国考5年3考)
(全国卷：2018全国卷Ⅲ；2017全国卷Ⅱ；2015全国卷Ⅰ； 地方卷：2018浙江卷；2017江苏卷；2016江苏卷；2015安徽卷)
【师说考问】
考问1 观察噬菌体的复制式增殖过程，填相应内容
(1)模板：进入细菌体内的噬菌体DNA。
(2)合成噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
??原料：大肠杆菌的氨基酸
(3)合成噬菌体的蛋白质?
?场所：大肠杆菌的核糖体?
[巧学助记] 噬菌体增殖过程
一吸(附)二注(入)三合成，组装、释放、再侵染。 考问2 分析子代噬菌体的放射性情况
如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，可在产生的子代噬菌体的DNA(组成结构成分)中找到的放射性元素是15N和32P。
考问3 噬菌体侵染细菌实验结果分析
(1)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？
答案：可能由于搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。
(2)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是什么？
答案：①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。
②从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性升高。
考问4 肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计 设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能 思路 处理 直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、同位素标记法：用同位素35S、32P分方法 蛋白质等，分别与R型菌混合培养 别标记蛋白质和DNA ①证明DNA是遗传物质，而蛋白质①证明DNA是遗传物质，但不能证不是遗传物质 明蛋白质不是遗传物质 结论 ②说明了遗传物质可发生可遗传的变②说明DNA能控制蛋白质的合成 异 ③说明DNA能自我复制 【题组跟进】 高考题组——研考向
考向一 噬菌体侵染细菌实验的综合考查
1．[2017·全国卷Ⅱ，2]在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌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．T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖 B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中 D．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
解析：T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，只能在大肠杆菌中复制和增殖，A错误；T2噬菌体毒要借助宿主细胞合成mRNA和蛋白质，B错误；用含有32P培养基培养大肠杆菌，再用含32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，能将T2噬菌体的DNA标记上32P，即培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒为HIV，它的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
答案：C
2．高考重组，判断正误。
(1)T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解。[2018·全国卷Ⅲ，T5C](×)
(2)噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性。[2018·浙江卷，T23A](×)
(3)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中，细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记。[2017·江苏卷，T2CD](×)
(4)赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的。[2016·江苏卷，T1C](×)
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