辨思維盲點 析遺傳物質

陜西

高考對“DNA 是主要的遺傳物質”這一知識點的考查主要包括經典實驗的再現與經典實驗的拓展，旨在考查學生對實驗設計的分析及應用，以及對科學思維和科學探究等學科核心素養的考查，該知識點在近年高考中出現頻率較高。因此在高考復習中教師不僅需要關注經典實驗設計思想和實驗細節分析，還要關注學生思維盲點，做到有的放矢。

易錯點1：肺炎雙球菌轉化實驗本質理解不到位

肺炎雙球菌轉化實驗包括格里菲思的體內轉化實驗和艾弗里的體外轉化實驗，兩個實驗的原理、設計思想、實驗結論等均有較大差異，教師在復習中可通過比較兩個實驗的異同（見下表），從而讓學生從細節方面理解該知識點。

兩種肺炎雙球菌轉化實驗比較表

【例1】圖1 是某同學進一步探究“肺炎雙球菌轉化實驗”的實驗結果示意圖。實驗開始時，甲組培養基接種正常R 型菌；乙組培養基接種正常S 型菌；丙組培養基接種加熱殺死的S 型菌；丁組培養基接種加熱殺死的S 型菌和正常的R 型菌的混合液。下列有關敘述不正確的是 （ ）

圖1

A.該實驗的對照組包括甲組、乙組和丙組

B.該實驗與煙草花葉病毒實驗共同證明了DNA 是主要的遺傳物質

C.丁組實驗結果，可以說明R 型菌轉化為S 型菌的效率較低

D.轉化形成的S 型菌和野生型S 型菌的遺傳信息不同

【參考答案】B

【錯因分析】①誤認為一組實驗僅具有一個對照組，但特殊情況下一組實驗可能有多個對照組（如本題），或沒有對照組（如對比實驗）；②錯誤地理解為肺炎雙球菌轉化效率為100%；③由于思維定式，誤認為該實驗為艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗。

【思路剖析】甲組、乙組、丙組分別與丁組相互對照，依次可以證明R 型菌單獨培養，僅能形成R 型菌菌落；S 型菌單獨培養，僅能形成S 型菌菌落；加熱殺死的S 型菌單獨培養，不能形成菌落；綜合分析三組對照實驗可知，加熱殺死的S 型菌和正常的R 型菌混合后形成了S 型菌，分析可知這種結果的產生是由于S 型菌的某種“轉化因子”使正常的R 型菌轉化成S 型菌，A 項正確；該實驗僅能證明S 型菌具有轉化因子，不能證明DNA 是遺傳物質，B 項錯誤；正常的R 型菌從環境吸收外源DNA 的能力有限，不會達到100%，所以丁組中有R 型菌也有S 型菌，C 項正確；轉化形成的S 型菌具有R 型菌的遺傳信息，所以與野生型S 型菌的遺傳信息不同，D 項正確。

【易錯點睛】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，轉化過程中并不是所有的R 型細菌都被轉化成S 型細菌，而只是小部分R 型細菌被轉化成S 型細菌；③加熱并不會使DNA 完全失去活性：加熱殺死S 型細菌的過程中，其蛋白質變性失活，DNA 在加熱的過程中，雙螺旋解開，氫鍵斷裂，但隨溫度緩慢下降，DNA 的結構可以恢復；④體內轉化實驗不能簡單地說成S 型細菌的DNA 可使小鼠致死：S 型細菌與R 型細菌混合培養時，S 型細菌的DNA 進入R 型細菌體內，結果在S 型細菌DNA 的控制下，R 型細菌體內合成了S 型細菌的DNA 和蛋白質，從而組裝成了具有毒性的S 型細菌。

易錯點2：噬菌體侵染細菌實驗過程理解偏差

噬菌體侵染細菌實驗的考查側重于噬菌體的標記、侵染實驗的設計思想以及實驗結果的綜合分析，利用概念模型有利于學生綜合理解（如圖2 表示噬菌體標記過程，如圖3 表示噬菌體標記情況及判定）。

圖2

圖3

【例2】（2019 年，江蘇卷，第3 題）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DNA

B.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

【參考答案】C

【錯因分析】①標記元素選擇理解不清：35S 和32P 分別標記蛋白質和DNA；②標記實驗中噬菌體的DNA 和大腸桿菌的DNA 用途混淆。

【思路剖析】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 項錯誤；噬菌體的蛋白質外殼是以噬菌體的DNA 為模板，利用大腸桿菌體內的原料編碼合成的，B 項錯誤；子代噬菌體DNA 合成的模板來自于親代噬菌體自身的DNA，而合成的原料來自于大腸桿菌，C 項正確；該實驗證明了噬菌體的遺傳物質是DNA，D 項錯誤。

【易錯點睛】①欲標記噬菌體，應先標記細菌，再用噬菌體侵染被標記的細菌，因為噬菌體是沒有細胞結構的病毒，所以只能在宿主細胞中繁殖后代，在培養基中培養的噬菌體是不能繁殖后代的；②35S（標記蛋白質）和32P（標記DNA）不能同時標記在同一噬菌體上，因為放射性檢測時只能檢測到放射性的存在部位，而不能確定是何種元素的放射性；③肺炎雙球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的設計思路基本相同（前者采用直接分離法；后者采用放射性同位素標記法），都設法把DNA 和蛋白質分開，單獨地觀察它們的作用，都證明了DNA 是遺傳物質，但都不能證明DNA 是主要的遺傳物質；④用32P 標記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中有少量放射性的原因：第一、保溫時間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，使上清液出現放射性；第二、保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代，經離心后分布于上清液中，也會使上清液的放射性含量升高；⑤用35S 標記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于攪拌不充分，有少量帶有35S 噬菌體的蛋白質外殼吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現少量的放射性。

易錯點3：不能準確判斷生物的遺傳物質

對于生物體遺傳物質類型的判定，教師在備考中需提醒學生關注“遺傳物質”和“主要的遺傳物質”“細胞生物”和“非細胞生物”“具體某種生物”和“生物界”等概念表述的差異，同時還需要關注不同“肺炎雙球菌的轉化實驗”“噬菌體侵染細菌的實驗”和“病毒重組實驗”中實驗分組剖析等細節問題。

【例3】（2018 年，浙江卷，第23 題改編）下列關于“核酸是遺傳物質的證據”的相關實驗的敘述，正確的是 （ ）

A.真核生物和原核生物的遺傳物質是DNA，病毒的遺傳物質是RNA

B.“肺炎雙球菌的轉化實驗”和“噬菌體侵染細菌的實驗”都證明了DNA 是主要的遺傳物質

C.肺炎雙球菌離體細菌轉化實驗中，S 型菌的DNA使R 型菌轉化為S 型菌，說明DNA 是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質

D.煙草花葉病毒感染和重建實驗中，用TMV A 的RNA 和TMV B 的蛋白質重建的病毒感染煙草葉片細胞后，可檢測到A 型病毒，說明RNA 是TMV A 的遺傳物質

【參考答案】D

【錯因分析】錯誤地理解為在一個生物體內或一個細胞內具有DNA 和RNA 兩種核酸時，DNA 是主要的遺傳物質。

【思路剖析】真核生物和原核生物的遺傳物質是DNA，DNA 病毒的遺傳物質是DNA，RNA 病毒的遺傳物質是RNA，A 項錯誤；“肺炎雙球菌的轉化實驗”和“噬菌體侵染細菌的實驗”都證明了DNA 是遺傳物質，但不能證明DNA 是主要的遺傳物質，B 項錯誤；肺炎雙球菌離體細菌轉化實驗中，S 型菌的DNA 使R 型菌轉化為S 型菌，只能說明DNA 是遺傳物質，C 項錯誤；煙草花葉病毒感染和重建實驗中，用TMV A 的RNA 和TMV B 的蛋白質重建的病毒感染煙草葉片細胞后，可檢測到A 型病毒，說明RNA 是TMV A 的遺傳物質，D 項正確。

【易錯點睛】①一種生物的遺傳物質只能是一種，即DNA 或RNA，不可能以DNA 和RNA 同時作為遺傳物質：具有細胞結構的生物（原核生物和真核生物）既含有DNA又含有RNA，但DNA才是其遺傳物質；病毒沒有細胞結構，只有一種核酸，DNA 病毒的遺傳物質是DNA，RNA 病毒的遺傳物質是RNA ；朊病毒（如瘋牛病病毒）僅含有蛋白質，這種生物的遺傳機制尚待研究；②DNA 是主要的遺傳物質：DNA 是主要的遺傳物質是針對整個生物界而言，而非對某種生物或某生物個體而言；生物界絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有極少數生物的遺傳物質是RNA，因而DNA 是主要的遺傳物質。

在備考復習中，教師要在注重基礎知識建模和鞏固的基礎上，挖掘學生思維盲點，以學生視角審視知識間的內在聯系，有針對性、有目的性地訓練學生思維的嚴謹性、邏輯性，在復習中必然會取得事半功倍的效果。