辨思维盲点 析遗传物质

陕西

高考对“DNA 是主要的遗传物质”这一知识点的考查主要包括经典实验的再现与经典实验的拓展，旨在考查学生对实验设计的分析及应用，以及对科学思维和科学探究等学科核心素养的考查，该知识点在近年高考中出现频率较高。因此在高考复习中教师不仅需要关注经典实验设计思想和实验细节分析，还要关注学生思维盲点，做到有的放矢。

易错点1：肺炎双球菌转化实验本质理解不到位

肺炎双球菌转化实验包括格里菲思的体内转化实验和艾弗里的体外转化实验，两个实验的原理、设计思想、实验结论等均有较大差异，教师在复习中可通过比较两个实验的异同（见下表），从而让学生从细节方面理解该知识点。

两种肺炎双球菌转化实验比较表

【例1】图1 是某同学进一步探究“肺炎双球菌转化实验”的实验结果示意图。实验开始时，甲组培养基接种正常R 型菌；乙组培养基接种正常S 型菌；丙组培养基接种加热杀死的S 型菌；丁组培养基接种加热杀死的S 型菌和正常的R 型菌的混合液。下列有关叙述不正确的是 （ ）

图1

A.该实验的对照组包括甲组、乙组和丙组

B.该实验与烟草花叶病毒实验共同证明了DNA 是主要的遗传物质

C.丁组实验结果，可以说明R 型菌转化为S 型菌的效率较低

D.转化形成的S 型菌和野生型S 型菌的遗传信息不同

【参考答案】B

【错因分析】①误认为一组实验仅具有一个对照组，但特殊情况下一组实验可能有多个对照组（如本题），或没有对照组（如对比实验）；②错误地理解为肺炎双球菌转化效率为100%；③由于思维定式，误认为该实验为艾弗里的肺炎双球菌转化实验。

【思路剖析】甲组、乙组、丙组分别与丁组相互对照，依次可以证明R 型菌单独培养，仅能形成R 型菌菌落；S 型菌单独培养，仅能形成S 型菌菌落；加热杀死的S 型菌单独培养，不能形成菌落；综合分析三组对照实验可知，加热杀死的S 型菌和正常的R 型菌混合后形成了S 型菌，分析可知这种结果的产生是由于S 型菌的某种“转化因子”使正常的R 型菌转化成S 型菌，A 项正确；该实验仅能证明S 型菌具有转化因子，不能证明DNA 是遗传物质，B 项错误；正常的R 型菌从环境吸收外源DNA 的能力有限，不会达到100%，所以丁组中有R 型菌也有S 型菌，C 项正确；转化形成的S 型菌具有R 型菌的遗传信息，所以与野生型S 型菌的遗传信息不同，D 项正确。

【易错点睛】①转化的实质是基因重组而非基因突变：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；②并非所有的R 型细菌都被转化：由于转化受到DNA 的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，转化过程中并不是所有的R 型细菌都被转化成S 型细菌，而只是小部分R 型细菌被转化成S 型细菌；③加热并不会使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，DNA 在加热的过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但随温度缓慢下降，DNA 的结构可以恢复；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：S 型细菌与R 型细菌混合培养时，S 型细菌的DNA 进入R 型细菌体内，结果在S 型细菌DNA 的控制下，R 型细菌体内合成了S 型细菌的DNA 和蛋白质，从而组装成了具有毒性的S 型细菌。

易错点2：噬菌体侵染细菌实验过程理解偏差

噬菌体侵染细菌实验的考查侧重于噬菌体的标记、侵染实验的设计思想以及实验结果的综合分析，利用概念模型有利于学生综合理解（如图2 表示噬菌体标记过程，如图3 表示噬菌体标记情况及判定）。

图2

图3

【例2】（2019 年，江苏卷，第3 题）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA 是遗传物质，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

【参考答案】C

【错因分析】①标记元素选择理解不清：35S 和32P 分别标记蛋白质和DNA；②标记实验中噬菌体的DNA 和大肠杆菌的DNA 用途混淆。

【思路剖析】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 项错误；噬菌体的蛋白质外壳是以噬菌体的DNA 为模板，利用大肠杆菌体内的原料编码合成的，B 项错误；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 项正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D 项错误。

【易错点睛】①欲标记噬菌体，应先标记细菌，再用噬菌体侵染被标记的细菌，因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，所以只能在宿主细胞中繁殖后代，在培养基中培养的噬菌体是不能繁殖后代的；②35S（标记蛋白质）和32P（标记DNA）不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，而不能确定是何种元素的放射性；③肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路基本相同（前者采用直接分离法；后者采用放射性同位素标记法），都设法把DNA 和蛋白质分开，单独地观察它们的作用，都证明了DNA 是遗传物质，但都不能证明DNA 是主要的遗传物质；④用32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因：第一、保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；第二、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，也会使上清液的放射性含量升高；⑤用35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量带有35S 噬菌体的蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。

易错点3：不能准确判断生物的遗传物质

对于生物体遗传物质类型的判定，教师在备考中需提醒学生关注“遗传物质”和“主要的遗传物质”“细胞生物”和“非细胞生物”“具体某种生物”和“生物界”等概念表述的差异，同时还需要关注不同“肺炎双球菌的转化实验”“噬菌体侵染细菌的实验”和“病毒重组实验”中实验分组剖析等细节问题。

【例3】（2018 年，浙江卷，第23 题改编）下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述，正确的是 （ ）

A.真核生物和原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA

B.“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”都证明了DNA 是主要的遗传物质

C.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

D.烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMV A 的RNA 和TMV B 的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后，可检测到A 型病毒，说明RNA 是TMV A 的遗传物质

【参考答案】D

【错因分析】错误地理解为在一个生物体内或一个细胞内具有DNA 和RNA 两种核酸时，DNA 是主要的遗传物质。

【思路剖析】真核生物和原核生物的遗传物质是DNA，DNA 病毒的遗传物质是DNA，RNA 病毒的遗传物质是RNA，A 项错误；“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”都证明了DNA 是遗传物质，但不能证明DNA 是主要的遗传物质，B 项错误；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，只能说明DNA 是遗传物质，C 项错误；烟草花叶病毒感染和重建实验中，用TMV A 的RNA 和TMV B 的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后，可检测到A 型病毒，说明RNA 是TMV A 的遗传物质，D 项正确。

【易错点睛】①一种生物的遗传物质只能是一种，即DNA 或RNA，不可能以DNA 和RNA 同时作为遗传物质：具有细胞结构的生物（原核生物和真核生物）既含有DNA又含有RNA，但DNA才是其遗传物质；病毒没有细胞结构，只有一种核酸，DNA 病毒的遗传物质是DNA，RNA 病毒的遗传物质是RNA ；朊病毒（如疯牛病病毒）仅含有蛋白质，这种生物的遗传机制尚待研究；②DNA 是主要的遗传物质：DNA 是主要的遗传物质是针对整个生物界而言，而非对某种生物或某生物个体而言；生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA 是主要的遗传物质。

在备考复习中，教师要在注重基础知识建模和巩固的基础上，挖掘学生思维盲点，以学生视角审视知识间的内在联系，有针对性、有目的性地训练学生思维的严谨性、逻辑性，在复习中必然会取得事半功倍的效果。