(江蘇專版)2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第二部分 遺傳與進(jìn)化 第二單元 基因的本質(zhì)與表達(dá)學(xué)案
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1、 第二單元 基因的本質(zhì)與表達(dá) 第一講DNA是主要的遺傳物質(zhì) (一)DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)之一肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 1.分析肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),補(bǔ)充橫線上的內(nèi)容 (1)格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn): ①實(shí)驗(yàn)a、b對比說明R型細(xì)菌無毒,S型細(xì)菌有毒。 ②實(shí)驗(yàn)b、c對比說明加熱殺死的S型細(xì)菌無毒性。 ③實(shí)驗(yàn)b、c、d對比說明R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。 ④綜合以上實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是S型細(xì)菌中含有一種“轉(zhuǎn)化因子”,能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。 (2)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)
2、驗(yàn): 結(jié)論:DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì),即DNA是“轉(zhuǎn)化因子”,是遺傳物質(zhì)。 1.比較肺炎雙球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 項(xiàng)目 體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 培養(yǎng)細(xì)菌 小鼠體內(nèi)培養(yǎng) 培養(yǎng)基體外培養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)原則 R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的毒性對照 S型細(xì)菌體內(nèi)各成分的相互對照 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 S型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有某種“轉(zhuǎn)化因子” DNA是S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì) 兩實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系 ①所用材料相同,都是R型和S型肺炎雙球菌; ②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是
3、基礎(chǔ),僅說明加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有某種“轉(zhuǎn)化因子”,而體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步說明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA; ③兩實(shí)驗(yàn)都遵循對照原則、單一變量原則 2.必明的三點(diǎn)提醒 (1)格里菲思實(shí)驗(yàn)只能證明加熱殺死的S型細(xì)菌中含有轉(zhuǎn)化因子,不能證明DNA是遺傳物質(zhì)。 (2)S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng),后代中既有R型細(xì)菌,又有S型細(xì)菌,且大多數(shù)為R型細(xì)菌。 (3)轉(zhuǎn)化與DNA的純度有關(guān),DNA純度越高,轉(zhuǎn)化越有效。 (二)DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)之二噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 2.填寫噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的過程圖 3.謹(jǐn)記噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的三個易誤點(diǎn) (1)含放射性標(biāo)記的噬
4、菌體不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng),因?yàn)椴《緺I專性寄生生活,故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌,再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體。 (2)不能標(biāo)記C、H、O、N,因這些元素是蛋白質(zhì)和DNA共有的,無法將DNA和蛋白質(zhì)分開。 (3)35S(標(biāo)記蛋白質(zhì))和32P(標(biāo)記DNA)不能同時標(biāo)記在同一個噬菌體上,因?yàn)榉派湫詸z測時只能檢測到存在部位,不能確定是何種元素的放射性。 4.比較肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 設(shè)計思路 設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開,單獨(dú)、直接研究它們各自不同的遺傳功能 處理方法 直接分離:分離S型菌的DNA、莢膜多糖、蛋白質(zhì)等,分別與R型菌混合培養(yǎng)
5、 同位素標(biāo)記法:分別用同位素35S、32P標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA 結(jié)論 ①證明DNA是遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) ②說明了遺傳物質(zhì)可發(fā)生可遺傳的變異 證明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) (三)DNA是主要的遺傳物質(zhì) 3.連線生物類型與遺傳物質(zhì)的種類 5.歸納總結(jié)生物的遺傳物質(zhì) 遺傳物質(zhì) 生物類別 實(shí)例 DNA 細(xì)胞生物(真核、原核) 植物、細(xì)菌 DNA病毒 T2噬菌體 RNA RNA病毒 HIV病毒 即:細(xì)胞生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)是DNA,RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 - - - - - - - - -
6、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 命題點(diǎn)1 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過程及結(jié)果分析 1.(2018·濟(jì)寧模擬)某研究人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了以下4個實(shí)驗(yàn): ①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注入小鼠 ②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注入小鼠 ③R型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA→注入小鼠 ④S型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA→注入小鼠 以上4個實(shí)驗(yàn)中小鼠存活的情況依次
7、是( ) A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、存活、死亡 C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、存活 解析:選D DNA酶能將DNA水解,因此不能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,①中小鼠不死亡。②加入的是S型細(xì)菌,小鼠死亡。高溫能使細(xì)菌死亡,使酶失去活性,因此③④中小鼠都不死亡。 2.(2018·閩粵聯(lián)合體聯(lián)考)利用兩種類型的肺炎雙球菌進(jìn)行相關(guān)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。各組肺炎雙球菌先進(jìn)行圖示處理,再培養(yǎng)一段時間后注射到不同小鼠體內(nèi)。下列說法錯誤的是( ) A.通過e、f對照,能說明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì) B.f組可以分離出S型和R型兩種肺炎雙球菌 C.e組可分離
8、出R型肺炎雙球菌 D.能導(dǎo)致小鼠死亡的是a、b、c、d四組 解析:選D 分析題圖可知,a中是加熱殺死的S型細(xì)菌,不能使小鼠死亡;b中是S型細(xì)菌,能使小鼠死亡;c中是S型細(xì)菌+R型細(xì)菌的DNA,能使小鼠死亡;d中是R型細(xì)菌,不能使小鼠死亡;e中是R型細(xì)菌+S型細(xì)菌的蛋白質(zhì),由于蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),所以R型細(xì)菌不能轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,不能使小鼠死亡;f中是R型細(xì)菌+S型細(xì)菌的DNA,由于DNA是遺傳物質(zhì),所以R型細(xì)菌能轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,能使小鼠死亡。e組沒有出現(xiàn)S型細(xì)菌,f組出現(xiàn)S型細(xì)菌,說明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì);f中是R型細(xì)菌+S型細(xì)菌的DNA,由于DNA是遺傳物質(zhì),所以部分R型細(xì)菌能轉(zhuǎn)化
9、成S型細(xì)菌;e組中只能分離出R型肺炎雙球菌;能導(dǎo)致小鼠死亡的是b、c和f組。 拓展·歸納 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的對照設(shè)計 (1)在格里菲思的實(shí)驗(yàn)中,分別用活的S型和R型細(xì)菌注射小鼠形成對照,加熱殺死的S型細(xì)菌單獨(dú)注射和加熱殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)菌混合注射形成對照。 (2)在艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,DNA、蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)之間形成對照,而DNA與DNA酶處理產(chǎn)物之間也形成對照。 命題點(diǎn)2 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì) 3.艾弗里將R型肺炎雙球菌培養(yǎng)在含S型細(xì)菌DNA的培養(yǎng)基中,得到了S型肺炎雙球菌,有關(guān)敘述正確的是( ) A.R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,說明這種變異是定向的 B.R型細(xì)
10、菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌屬于基因重組 C.該實(shí)驗(yàn)不能證明肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)是DNA D.將S型細(xì)菌的DNA注射到小鼠體內(nèi)也能產(chǎn)生S型細(xì)菌 解析:選B 艾弗里實(shí)驗(yàn)中將S型細(xì)菌中的多糖、蛋白質(zhì)、脂類和DNA等提取出來,分別加入培養(yǎng)R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中,結(jié)果只有加入DNA時,才能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌,這說明肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)是DNA;該實(shí)驗(yàn)中的變異屬于基因重組,生物的變異都是不定向的;僅將S型細(xì)菌的DNA注射到小鼠體內(nèi),不能實(shí)現(xiàn)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化。 4.(2018·如東檢測)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,S型菌的部分DNA片段進(jìn)入R型菌內(nèi)并整合到R型菌的DNA分子上,使這種R型菌轉(zhuǎn)化為能合成莢膜多糖的S
11、型菌。下列敘述正確的是( ) A.R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌前后的DNA中,嘌呤所占比例發(fā)生了改變 B.進(jìn)入R型菌的DNA片段上,可有多個RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn) C.R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌的過程中,R型菌發(fā)生了基因突變 D.該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀 解析:選B R型細(xì)菌和S型細(xì)菌的DNA都是雙鏈結(jié)構(gòu),其中堿基遵循堿基互補(bǔ)配對原則,因此R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌后的DNA中,嘌呤堿基總比例不會改變,依然是占50%,A錯誤;基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,即一個DNA分子中有多個基因,每個基因都具有RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn),因此進(jìn)入R型菌的DNA片段上,可有多個RNA聚合酶結(jié)合位
12、點(diǎn),B正確;R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌的過程中,沒有產(chǎn)生新的基因,R型菌發(fā)生了基因重組而不是基因突變,C錯誤;莢膜多糖不屬于蛋白質(zhì),所以該實(shí)驗(yàn)不能體現(xiàn)基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀,D錯誤。 拓展·歸納對“轉(zhuǎn)化”兩個點(diǎn)的理解 (1)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組而非基因突變: 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中S型細(xì)菌的DNA片段整合到R型細(xì)菌的DNA中,使受體細(xì)胞獲得了新的遺傳信息,即發(fā)生了基因重組。 (2)加熱對蛋白質(zhì)和DNA的影響不同: 加熱使生命活動的承擔(dān)者——蛋白質(zhì)變性,表現(xiàn)為細(xì)菌生命活動的終止;加熱時可以破壞DNA雙鏈間的氫鍵,使DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞,在溫度降低后可恢復(fù)原結(jié)構(gòu),保持
13、其作為遺傳物質(zhì)的功能。 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 命題點(diǎn)1 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的過程與結(jié)果 1.(2018·蘇州十校聯(lián)考)圖1、圖2表示T2噬菌體侵染大腸桿菌的相關(guān)實(shí)驗(yàn),某同學(xué)據(jù)圖分析總結(jié)出六個結(jié)論,你認(rèn)為正確的有( ) ①甲處的噬菌體一定含有放射性 ②乙處的噬菌體一定不含放射性 ③圖1能證明DNA是遺傳物質(zhì),而不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) ④圖2增設(shè)一組35S標(biāo)記的噬菌體作對照,就能證明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) ⑤如果培養(yǎng)2代以上,甲處DNA分子兩條鏈都有放射性的噬菌體個數(shù)一定增多 ⑥如果培養(yǎng)2代以上,乙處噬菌體的核酸都不含放射性 A.一項(xiàng)
14、 B.二項(xiàng) C.三項(xiàng) D.四項(xiàng) 解析:選B 分析圖1可知,培養(yǎng)噬菌體的大腸桿菌已被32P或35S標(biāo)記,故甲處的噬菌體一定含有放射性,①正確;用含有32P標(biāo)記的1個噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌后,釋放的子代噬菌體乙中,有2個含有放射性,②錯誤;圖1中用含有32P或35S的大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體,獲得被標(biāo)記的噬菌體,證明了噬菌體增殖時的原料來自大腸桿菌,不能證明DNA是遺傳物質(zhì),③錯誤;圖2增設(shè)一組35S標(biāo)記的噬菌體作對照,可說明在噬菌體增殖過程中,起遺傳效應(yīng)的物質(zhì)是DNA,因被35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入大腸桿菌中,故不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),④正確。若用含35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,噬菌
15、體侵染大腸桿菌后,甲處的DNA分子無放射性,⑤錯誤。若培養(yǎng)2代以上,乙處部分噬菌體的核酸含放射性,⑥錯誤。 2.噬藻體是侵染藍(lán)藻的DNA病毒,其增殖過程與噬菌體類似。某生物興趣小組進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn):①標(biāo)記噬藻體→②噬藻體與藍(lán)藻混合培養(yǎng)→③攪拌、離心→④檢測放射性。下列敘述錯誤的是( ) A.完整的實(shí)驗(yàn)過程需要利用分別含有35S或32P的藍(lán)藻,以及既不含35S也不含32P的藍(lán)藻 B.標(biāo)記噬藻體時先用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)藍(lán)藻,再用此藍(lán)藻培養(yǎng)噬藻體 C.步驟③可讓噬藻體和藍(lán)藻分開,使噬藻體和藍(lán)藻分別存在于上清液和沉淀中 D.侵染藍(lán)藻的噬藻體利用自身的脫氧核苷酸和氨基酸為原料,合成子代噬藻
16、體 解析:選D 在標(biāo)記噬藻體時,需要分別利用含35S或32P的藍(lán)藻;又因檢測放射性時不能區(qū)分是何種元素,所以要利用既不含35S也不含32P的藍(lán)藻。因?yàn)槭稍弩w必須用藍(lán)藻培養(yǎng),所以標(biāo)記噬藻體應(yīng)先標(biāo)記藍(lán)藻。攪拌可以使噬藻體和藍(lán)藻分離,離心使上清液中析出噬藻體,沉淀物中留下被侵染的藍(lán)藻。噬藻體合成DNA和蛋白質(zhì)的原料分別是藍(lán)藻的脫氧核苷酸和氨基酸。 方法·規(guī)律噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中的放射性分析 (1)32P噬菌體侵染大腸桿菌: (2)35S噬菌體侵染大腸桿菌: 命題點(diǎn)2 “噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”與“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的比較 3.“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”是經(jīng)過多位科學(xué)家長期研究得
17、到的結(jié)論,下列有關(guān)這一探究歷程的敘述與史實(shí)相符的是( ) A.格里菲思和艾弗里的實(shí)驗(yàn)都可以證明S型肺炎雙球菌對小鼠是有毒的 B.艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)際利用了染色體變異實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌的轉(zhuǎn)化 C.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了同位素標(biāo)記技術(shù),證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì) D.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)之所以能夠成功跟噬菌體本身的結(jié)構(gòu)與侵染特點(diǎn)有密切關(guān)系 解析:選D 艾弗里的實(shí)驗(yàn)是體外實(shí)驗(yàn),不能證明S型肺炎雙球菌對小鼠是有毒的,A錯誤;艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)際利用了基因重組實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌的轉(zhuǎn)化,B錯誤;噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了同位素標(biāo)記技術(shù),證明了DNA是遺傳物質(zhì),C錯誤;噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)之
18、所以能夠成功跟噬菌體本身的結(jié)構(gòu)與侵染特點(diǎn)有密切關(guān)系,D正確。 4.(2018·南京四校聯(lián)考,多選)下列關(guān)于肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的敘述,錯誤的是( ) A.格里菲思和艾弗里所做的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)都能證明DNA是遺傳物質(zhì) B.將S型菌的DNA與R型菌的DNA混合培養(yǎng),一段時間后培養(yǎng)基中會有兩種菌落 C.不能用3H或18O替代32P或35S標(biāo)記噬菌體,但可以用15N表示噬菌體 D.格里菲思、艾弗里和蔡斯和赫爾希的實(shí)驗(yàn)思路都是將S型細(xì)菌的各物質(zhì)分離,獨(dú)立觀察每種物質(zhì)的遺傳效應(yīng) 解析:選ACD 格里菲思所做的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)不能證明DNA是遺傳物質(zhì),只能證明加熱殺死的S型菌中含有轉(zhuǎn)化因子
19、,A錯誤;將S型菌的DNA與R型菌的DNA混合培養(yǎng),一部分R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌,一段時間后培養(yǎng)基中會有R型和S型兩種菌落,B正確;不能用3H或18O替代32P或35S標(biāo)記噬菌體,也不可以用15N表示噬菌體,因?yàn)榈鞍踪|(zhì)和DNA均含有C、H、O、N,C錯誤;艾弗里、蔡斯和赫爾希的實(shí)驗(yàn)思路都是將S型細(xì)菌的各物質(zhì)分離,獨(dú)立觀察每種物質(zhì)的遺傳效應(yīng),格里菲思沒有將S型細(xì)菌的各物質(zhì)分離開來,D錯誤。 DNA是主要的遺傳物質(zhì) 命題點(diǎn)1 RNA也是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)分析 1.(2018·昆山模擬)科學(xué)家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個不同品系,它們感染植物產(chǎn)生的病斑形態(tài)不同。下列4組實(shí)驗(yàn)中,不可能
20、出現(xiàn)的結(jié)果是( ) 實(shí)驗(yàn)編號 實(shí)驗(yàn)過程 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 病斑類型 病斑中分離出的病毒類型 ① a型TMV感染植物 a型 a型 ② b型TMV感染植物 b型 b型 ③ 組合病毒(a型TMV的蛋白質(zhì)+b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型 ④ 組合病毒(b型TMV的蛋白質(zhì)+a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 A.實(shí)驗(yàn)① B.實(shí)驗(yàn)② C.實(shí)驗(yàn)③ D.實(shí)驗(yàn)④ 解析:選C 因?yàn)闊煵莼ㄈ~病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,所以決定病毒類型和病斑類型的是RNA,而不是蛋白質(zhì)。③中的RNA是b型TMV的,分離出的病毒類型應(yīng)該是b型。 命題點(diǎn)2
21、遺傳物質(zhì)與生物種類的關(guān)系 2.下列關(guān)于遺傳物質(zhì)的說法,錯誤的是( ) ①真核生物的遺傳物質(zhì)是DNA?、谠松锏倪z傳物質(zhì)是RNA?、奂?xì)胞核的遺傳物質(zhì)是DNA ④細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)是RNA?、菁仔虷1N1流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA A.①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.③④⑤ 解析:選C 真核生物和原核生物的遺傳物質(zhì)都是DNA;細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)都是DNA;甲型H1N1流感病毒屬于RNA病毒,遺傳物質(zhì)是RNA。 - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
22、- - - - - - - - - - - - - - - - ??嫉慕滩碾[性實(shí)驗(yàn)之(六)——同位素標(biāo)記法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 [實(shí)驗(yàn)知能] 同位素標(biāo)記法是用示蹤元素標(biāo)記化合物,根據(jù)化合物的放射性確定物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑或?qū)τ嘘P(guān)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行追蹤,也稱為同位素示蹤法,高中生物常用同位素示蹤過程舉例如下: 放射性元素 標(biāo)記物質(zhì) 研究過程 結(jié)論(結(jié)果) 14C CO2 暗反應(yīng)中碳的轉(zhuǎn)移途徑 發(fā)現(xiàn)卡爾文循環(huán) 3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成分泌過程 核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜 18O H2O和CO2 光合作用中O2的來源 產(chǎn)生的O2來自H2O,而不是CO2 15N D
23、NA DNA的復(fù)制 DNA半保留復(fù)制 32P和35S DNA和蛋白質(zhì) 生物的遺傳物質(zhì) DNA是遺傳物質(zhì) [命題視角] 命題點(diǎn)1 考查同位素標(biāo)記的過程 1.為證明蛋白質(zhì)和DNA究竟哪一種是遺傳物質(zhì),赫爾希和蔡斯做了“噬菌體侵染大腸桿菌”的實(shí)驗(yàn)(T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內(nèi))。圖中親代噬菌體已用32P標(biāo)記,a、c中的方框代表大腸桿菌。下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)及病毒、細(xì)菌的敘述正確的是( ) A.圖中錐形瓶內(nèi)的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)大腸桿菌的,其中的營養(yǎng)成分中要加入32P標(biāo)記的無機(jī)鹽 B.若要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,還要再設(shè)計一組用35S標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn),兩組相互對照,都是實(shí)驗(yàn)組
24、 C.噬菌體的遺傳不遵循基因分離定律,而大腸桿菌的遺傳遵循基因分離定律 D.若本組實(shí)驗(yàn)b(上清液)中出現(xiàn)放射性,則不能證明DNA是遺傳物質(zhì) 解析:選B 圖中錐形瓶內(nèi)培養(yǎng)液中的營養(yǎng)成分應(yīng)無放射性標(biāo)記;要證明DNA是遺傳物質(zhì),還應(yīng)設(shè)計一組用35S標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn),兩組相互對照,都是實(shí)驗(yàn)組;大腸桿菌是原核生物,其遺傳不遵循基因分離定律;若本組實(shí)驗(yàn)b(上清液)中出現(xiàn)放射性,可能是培養(yǎng)時間較長,細(xì)菌裂解,噬菌體釋放導(dǎo)致的。 命題點(diǎn)2 考查同位素標(biāo)記的結(jié)果分析 2.(2018·蘇州月考)如果用32P、35S、15N標(biāo)記噬菌體后,讓其侵染細(xì)菌,在產(chǎn)生的子代噬菌體組成結(jié)構(gòu)中,能夠找到的放射性元素
25、為( ) A.可在外殼中找到35S、15N B.可在DNA中找到32P、15N C.可在外殼中找到32P、15N D.可在DNA中找到32P、35S、15N 解析:選B 用32P、35S、15N標(biāo)記后,親代噬菌體的DNA中含有32P、15N,蛋白質(zhì)外殼中含有35S、15N。噬菌體侵染細(xì)菌過程中,噬菌體外殼留在外面,DNA進(jìn)入細(xì)菌。子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼完全以細(xì)菌體內(nèi)的氨基酸為原料合成,無放射性;子代噬菌體DNA只有一部分含有親代鏈(含32P、15N);DNA中不含有S元素。 3.某實(shí)驗(yàn)甲組用35S標(biāo)記的噬菌體侵染32P標(biāo)記的大腸桿菌,乙組用32P標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的大腸桿
26、菌,檢測子代病毒的放射性情況。下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.甲組子代有放射性,乙組子代沒有放射性 B.甲組子代沒有放射性,乙組子代有放射性 C.甲、乙兩組子代都有放射性 D.該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì) 解析:選C 35S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),在子代噬菌體中檢測不到放射性,32P標(biāo)記的大腸桿菌能為噬菌體增殖提供原料,使得子代噬菌體有放射性;乙組用32P標(biāo)記的是噬菌體的DNA,DNA是遺傳物質(zhì),在子代噬菌體中能檢測到放射性,35S標(biāo)記的大腸桿菌能為噬菌體合成蛋白質(zhì)外殼提供原料,因此子代噬菌體也具有放射性。即該實(shí)驗(yàn)不能證明噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì)。 4
27、.(2017·鎮(zhèn)江一模)用同位素標(biāo)記法追蹤物質(zhì)去向是生物學(xué)研究的重要手段之一。下列相關(guān)敘述錯誤的是( ) A.用含3H標(biāo)記的T的培養(yǎng)液培養(yǎng)動物細(xì)胞,可在細(xì)胞核和線粒體檢測到放射性 B.小白鼠吸入18O2后呼出的CO2不會含有18O,但尿液中會含有HO C.要得到含32P的噬菌體,必須先用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌等宿主菌 D.用14C標(biāo)記的CO2研究光合作用,放射性會出現(xiàn)在C3化合物和C5化合物中 解析:選B 3H標(biāo)記的T是合成DNA的原料,而DNA在動物細(xì)胞中主要分布在細(xì)胞核中,此外在線粒體中也含有少量,因此用含3H標(biāo)記的T的培養(yǎng)液培養(yǎng)動物細(xì)胞,可在細(xì)胞核和線粒體檢測到放射性,
28、A正確;小白鼠吸入18O2后,參與有氧呼吸第三階段,生成HO,含有18O的HO再參與有氧呼吸第二階段,產(chǎn)生含有18O的CO2,B錯誤;噬菌體是病毒,沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),不能獨(dú)立生存,因此要得到含32P的噬菌體,必須先用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌等宿主菌,C正確;用14C標(biāo)記的CO2研究光合作用,放射性會出現(xiàn)在C3化合物和C5化合物中,D正確。 方法·規(guī)律 巧用“二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況 [高考真題集中研究——找規(guī)律] 1.(2017·江蘇高考)下列關(guān)于探索DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn),敘述正確的是( ) A.格里菲思實(shí)驗(yàn)證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀 B.艾弗里實(shí)驗(yàn)
29、證明從S型肺炎雙球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡 C.赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)中離心后細(xì)菌主要存在于沉淀中 D.赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)中細(xì)菌裂解后得到的噬菌體都帶有32P標(biāo)記 解析:選C 格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明S型細(xì)菌中存在某種“轉(zhuǎn)化因子”,能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,但格里菲思并沒有證明“轉(zhuǎn)化因子”是什么;艾弗里實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì),小鼠死亡的原因是從S型肺炎雙球菌中提取的DNA使部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了致病的S型細(xì)菌,而不是S型細(xì)菌的DNA使小鼠死亡;由于噬菌體沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),所以離心后,有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的大腸桿菌在試管底部,而噬菌體及噬菌體的蛋白質(zhì)外殼留在上清液中;赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)中細(xì)菌裂解后得到的
30、噬菌體只有少部分帶有32P標(biāo)記,因?yàn)槭删w在進(jìn)行DNA復(fù)制的時候,模板是親代噬菌體中帶有32P標(biāo)記的DNA分子,而原料是大腸桿菌中沒有帶32P標(biāo)記的脫氧核苷酸。 2.(2016·江蘇高考)下列關(guān)于探索DNA是遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)敘述,正確的是( ) A.格里菲思實(shí)驗(yàn)中肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化為S型是基因突變的結(jié)果 B.格里菲思實(shí)驗(yàn)證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì) C.赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)中T2噬菌體的DNA是用32P直接標(biāo)記的 D.赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì) 解析:選D 格里菲思實(shí)驗(yàn)中肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化為S型是基因重組的結(jié)果;格里菲思實(shí)驗(yàn)只能說明加熱殺死的S型細(xì)菌中
31、存在某種“轉(zhuǎn)化因子”,而不能說明該“轉(zhuǎn)化因子”是DNA;噬菌體是病毒,在宿主細(xì)胞內(nèi)才能完成DNA復(fù)制等生命活動,不能用32P直接標(biāo)記噬菌體,而應(yīng)先用32P標(biāo)記噬菌體的宿主細(xì)胞,再用被標(biāo)記的宿主細(xì)胞培養(yǎng)噬菌體;赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)。 3.(2015·江蘇高考)下列關(guān)于研究材料、方法及結(jié)論的敘述,錯誤的是( ) A.孟德爾以豌豆為研究材料,采用人工雜交的方法,發(fā)現(xiàn)了基因分離與自由組合定律 B.摩爾根等人以果蠅為研究材料,通過統(tǒng)計后代雌雄個體眼色性狀分離比,認(rèn)同了基因位于染色體上的理論 C.赫爾希與蔡斯以噬菌體和細(xì)菌為研究材料,通過同位素示蹤技術(shù)區(qū)分蛋白質(zhì)與D
32、NA,證明了DNA是遺傳物質(zhì) D.沃森和克里克以DNA大分子為研究材料,采用X射線衍射的方法,破譯了全部密碼子 解析:選D 自然狀態(tài)下,豌豆是嚴(yán)格的自花傳粉植物,孟德爾以豌豆為研究材料,采用人工雜交的方法,發(fā)現(xiàn)了基因分離與自由組合定律。摩爾根行等人根據(jù)果蠅眼色的遺傳特點(diǎn),利用假說—演繹法,證明了基因位于染色體上。赫爾希和蔡斯利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行了噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),證明了DNA是遺傳物質(zhì)。沃森和克里克根據(jù)他人發(fā)現(xiàn)的DNA的X射線衍射圖譜,提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,破譯遺傳密碼的是尼倫伯格等人。 4.(2011·江蘇高考)關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述,正確的是( ) A
33、.分別用含有放射性同位素35S 和放射性同位素32P 的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 B.分別用35S 和 32P 標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌,進(jìn)行長時間的保溫培養(yǎng) C.用35S 標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中,沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致 D.32P 、 35S 標(biāo)記的噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)分別說明 DNA 是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) 解析:選C 噬菌體營寄生生活,不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng);保溫時間不能過長,若保溫時間太長則可能有含32P子代的噬菌體釋放出來,離心后存在于上清液中,導(dǎo)致上清液中也能檢測到放射性;用35S 標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì),理論上應(yīng)存在于上清液中,但可能因攪拌不充分而使部
34、分噬菌體外殼仍吸附在細(xì)菌表面,離心后存在于沉淀物中;本實(shí)驗(yàn)可說明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 5.(2013·全國卷Ⅱ)在生命科學(xué)發(fā)展過程中,證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)是( ) ①孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn) ②摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn) ③肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)?、躎2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn) ⑤DNA的X光衍射實(shí)驗(yàn) A.①② B.②③ C.③④ D.④⑤ 解析:選C 孟德爾通過豌豆雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了基因的分離定律和自由組合定律。摩爾根通過果蠅雜交實(shí)驗(yàn)說明了基因位于染色體上。DNA的X光衍射實(shí)驗(yàn)為DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)提供了重要依據(jù)。肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和T2
35、噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)均證明了DNA是遺傳物質(zhì)。 [調(diào)研試題重點(diǎn)研究——明趨勢] 一、選擇題 1.(2018·啟東中學(xué)月考)人類對遺傳物質(zhì)本質(zhì)的探索經(jīng)歷了漫長的過程,下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子并證實(shí)了其傳遞規(guī)律和化學(xué)本質(zhì) B.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)比肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)更具說服力 C.沃森和克里克提出在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中嘧啶數(shù)不等于嘌呤數(shù) D.煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)說明所有病毒的遺傳物質(zhì)是RNA 解析:選B 孟德爾利用遺傳因子解釋了遺傳的基本規(guī)律,并沒有證實(shí)其本質(zhì);噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)和肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說明了DNA是遺傳物質(zhì),噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)更有
36、說服力;沃森和克里克提出在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中嘧啶數(shù)等于嘌呤數(shù);煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)說明有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 2.(2018·南通模擬)下列關(guān)于以“32P標(biāo)記T2噬菌體侵染大腸桿菌”實(shí)驗(yàn)的分析,錯誤的是( ) A.本實(shí)驗(yàn)使用的生物材料還應(yīng)包括不含32P的大腸桿菌 B.實(shí)驗(yàn)中T2噬菌體培養(yǎng)時間、溫度等是本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量 C.本實(shí)驗(yàn)預(yù)期的最可能結(jié)果是上清液中放射性強(qiáng),而沉淀物中放射性弱 D.僅僅本實(shí)驗(yàn)還不足以證明DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì) 解析:選C 32P標(biāo)記T2噬菌體的DNA,在噬菌體侵染細(xì)菌的過程中,噬菌體DNA被注入到細(xì)菌細(xì)胞中,在離心后主要分布在沉淀物中。 3
37、.(2018·通州中學(xué)月考)下列關(guān)于遺傳物質(zhì)探索歷程的敘述,正確的是( ) A.若32P標(biāo)記組的上清液有放射性,則可能原因是攪拌不充分 B.將S型菌的DNA、蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)分別與R型活菌混合培養(yǎng),培養(yǎng)基中均有R型菌出現(xiàn) C.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)采用同位素標(biāo)記法同時將蛋白質(zhì)與DNA用35S和32P標(biāo)記 D.肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中得到的S型菌是發(fā)生了染色體變異 解析:選B 若32P標(biāo)記組的上清液有放射性,最可能是因?yàn)楸剡^程中噬菌體將細(xì)菌裂解,A錯誤。將S型菌的DNA、蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)與R型活菌混合培養(yǎng),培養(yǎng)基中均有R型菌出現(xiàn),B正確。噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的成功,是因?yàn)椴捎猛凰貥?biāo)
38、記法分別將蛋白質(zhì)與DNA用35S和32P標(biāo)記,C錯誤。肺炎雙球菌無染色體,不可能發(fā)生染色體變異,D錯誤。 4.(2018·如皋期初)下列有關(guān)遺傳物質(zhì)的探索實(shí)驗(yàn)的敘述,錯誤的是( ) A.格里菲思實(shí)驗(yàn)證明S型肺炎雙球菌中存在轉(zhuǎn)化因子的觀點(diǎn) B.艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,S型細(xì)菌的DNA能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 C.可同時用35S和32P標(biāo)記T2噬菌體,僅通過一組實(shí)驗(yàn)就能證明DNA是遺傳物質(zhì) D.艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的對照方式都是相互對照 解析:選C 格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明S型細(xì)菌中存在某種轉(zhuǎn)化因子,能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,但沒有證明轉(zhuǎn)化因子是DNA
39、,A正確;艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,證明了S型細(xì)菌的DNA能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,B正確;分別用35S或32P標(biāo)記噬菌體,通過兩組實(shí)驗(yàn)的對比能證明DNA是遺傳物質(zhì),C錯誤;肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)的對照方式都是相互對照,D正確。 5.下列有關(guān)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是( ) A.將R型活菌與加熱殺死的S型菌混合后注射到小鼠體內(nèi),小鼠死亡,從小鼠體內(nèi)只能分離出S型活菌 B.格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了加熱殺死的S型菌中存在“轉(zhuǎn)化因子”,能將無毒的S型活菌轉(zhuǎn)化為有毒的R型活菌 C.在R型活菌的培養(yǎng)基中分別加入S型菌的蛋白質(zhì)、多糖,培養(yǎng)一段時間后,培養(yǎng)基中都
40、會出現(xiàn)S型活菌的菌落 D.艾弗里將DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分開,單獨(dú)觀察它們的作用,得出了DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì) 解析:選D 將R型活菌與加熱殺死的S型菌混合后注射到小鼠體內(nèi),小鼠死亡,從小鼠體內(nèi)能分離出R型活菌和S型活菌,A錯誤;格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了加熱殺死的S型菌中存在“轉(zhuǎn)化因子”,能將無毒的R型活菌轉(zhuǎn)化為有毒的S型活菌,B錯誤;S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)和多糖都不是轉(zhuǎn)化因子,因此在R型活菌的培養(yǎng)基中分別加入S型菌的蛋白質(zhì)、多糖,培養(yǎng)一段時間后,培養(yǎng)基中都不會出現(xiàn)S型活菌的菌落,C錯誤;艾弗里將DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分開,單獨(dú)觀察它們的作用,得出了DNA才是使R型菌
41、產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì),D正確。 6.(2018·啟東模擬)艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下表。從表可知( ) 實(shí)驗(yàn)組號 接種菌型 加入S型菌物質(zhì) 培養(yǎng)皿長菌情況 ① R 蛋白質(zhì) R型 ② R 莢膜多糖 R型 ③ R DNA R型、S型 ④ R DNA(經(jīng)DNA酶處理) R型 A.①不能證明S型菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子 B.②說明S型菌的莢膜多糖有酶活性 C.③和④說明S型菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子 D.①~④說明DNA是主要的遺傳物質(zhì) 解析:選C 表中③④對照,說明DNA是轉(zhuǎn)化因子。 7.某研究人員模擬赫爾希和蔡斯關(guān)于噬菌體
42、侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了以下4個實(shí)驗(yàn): ①用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌;②用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌;③用未標(biāo)記的噬菌體侵染3H標(biāo)記的細(xì)菌;④用15N標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌。 以上4個實(shí)驗(yàn),經(jīng)過一段時間后離心,檢測到放射性的主要部位分別是( ) A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液 B.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液 C.上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液 D.沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 解析:選D 用噬菌體侵染細(xì)菌一段時間后攪拌、離心,上清液是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,沉淀物是細(xì)菌(其中含有噬菌體的DNA)。用未標(biāo)記的噬菌
43、體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌,上清液是沒有放射性的,放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中。用32P標(biāo)記的噬菌體浸染未標(biāo)記的細(xì)菌,放射性主要出現(xiàn)在DNA即沉淀物中。用3H標(biāo)記細(xì)菌,放射性主要在沉淀物中。而用15N標(biāo)記的噬菌體,含有放射性的物質(zhì)是蛋白質(zhì)和DNA,即放射性位于上清液和沉淀物中。 8.下圖表示科研人員驗(yàn)證煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)過程,由此推斷正確的是( ) A.煙草細(xì)胞的遺傳物質(zhì)是RNA B.煙草細(xì)胞的細(xì)胞膜上有RNA的載體 C.感染煙草的病毒的蛋白質(zhì)和TMV的相同 D.接種的RNA在煙草細(xì)胞中進(jìn)行了逆轉(zhuǎn)錄 解析:選C 從煙草花葉病毒中提取的RNA能使煙草感染病毒,而提取的
44、蛋白質(zhì)卻不能使煙草感染病毒,這說明RNA是遺傳物質(zhì),可在煙草細(xì)胞內(nèi)合成TMV的蛋白質(zhì)。 9.在T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中,隨著培養(yǎng)時間的延長,培養(yǎng)基內(nèi)噬菌體與細(xì)菌的數(shù)量變化如圖所示,下列相關(guān)敘述錯誤的是( ) A.噬菌體增殖所需的原料、酶、能量均來自細(xì)菌 B.在O~t1時間內(nèi)噬菌體還未侵入細(xì)菌體內(nèi) C.在t1~t2時間內(nèi),由于噬菌體侵入細(xì)菌體內(nèi),導(dǎo)致細(xì)菌大量死亡 D.在t2~t3時間內(nèi)噬菌體因失去寄生場所而停止增殖 解析:選B 噬菌體侵染細(xì)菌的過程為吸附→注入→合成→組裝→釋放,侵入時噬菌體只有DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),合成子代噬菌體需要的原料、酶、能量都由細(xì)菌提供;在O~t1時間
45、內(nèi)噬菌體和細(xì)菌的數(shù)量基本穩(wěn)定,此時可能噬菌體還未侵入到細(xì)菌體內(nèi),也可能已經(jīng)侵入到細(xì)菌體內(nèi)還未釋放子代噬菌體;t1~t2時間內(nèi)細(xì)菌大量死亡是由于噬菌體的侵入;在t2~t3時間內(nèi)細(xì)菌裂解死亡,噬菌體因失去寄生場所而停止增殖。 10.關(guān)于T2噬菌體的敘述,正確的是( ) A.T2噬菌體的核酸和蛋白質(zhì)中含硫元素 B.T2噬菌體寄生于酵母菌和大腸桿菌中 C.RNA和DNA都是T2噬菌體的遺傳物質(zhì) D.T2噬菌體可利用寄主體內(nèi)的物質(zhì)大量增殖 解析:選D T2噬菌體的核酸中不含硫元素。T2噬菌體不能寄生在酵母菌細(xì)胞中。任何生物的遺傳物質(zhì)只能是DNA或RNA,T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA。T2噬
46、菌體作為病毒,只能利用宿主細(xì)胞的物質(zhì)進(jìn)行增殖。 11.(2017·南京、鹽城一模,多選)下列有關(guān)32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的敘述,正確的是( ) A.培養(yǎng)時間過長或過短都會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 B.培養(yǎng)溫度、離心時間等是本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量 C.該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,噬菌體的DNA進(jìn)入大腸桿菌 D.用含32P的大腸桿菌作實(shí)驗(yàn)材料不影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果 解析:選ABC 培養(yǎng)時間過長(噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代,經(jīng)離心后分布于上清液中)或過短(噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi))都會導(dǎo)致上清液放射性含量升高,A正確;培養(yǎng)噬菌體的時間、溫度等是本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量,所以時間長短和溫度高低要適宜,B正確;
47、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)說明了噬菌體的DNA進(jìn)入大腸桿菌,從而證明DNA是遺傳物質(zhì),C正確;用含32P的大腸桿菌作實(shí)驗(yàn)材料,會導(dǎo)致上清液和沉淀物都有很強(qiáng)的放射性,得不到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,會影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果,D錯誤。 12.(2018·鎮(zhèn)江模擬,多選)如圖為T4噬菌體感染大腸桿菌后,大腸桿菌內(nèi)放射性RNA與T4噬菌體DNA及大腸桿菌DNA的雜交結(jié)果。下列敘述錯誤的是( ) A.可在培養(yǎng)基中加入3H-鳥嘌呤用以標(biāo)記RNA B.參與分子雜交的放射性RNA為相應(yīng)DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 C.第0 min時,與DNA雜交的RNA來自T4噬菌體及大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄 D.隨著感染時間增加,噬菌體DNA的轉(zhuǎn)錄增加
48、,細(xì)菌基因活動受到抑制 解析:選AC 鳥嘌呤不是RNA特有的堿基,因此不可以用3H-鳥嘌呤標(biāo)記RNA,需用3H-尿嘧啶標(biāo)記RNA,A錯誤;RNA是以DNA的一條鏈為模板通過轉(zhuǎn)錄合成的,因此參與分子雜交的放射性RNA為相應(yīng)DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,B正確;在第0 min時,大腸桿菌還沒有感染T4噬菌體,其體內(nèi)不存在T4噬菌體的DNA,因此與DNA雜交的RNA不可能來自T4噬菌體,C錯誤;題圖顯示:隨著感染時間增加,和T4噬菌體DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來越高,和大腸桿菌DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來越低,說明噬菌體DNA的轉(zhuǎn)錄增加,細(xì)菌基因活動受到抑制,D正確。 二、非選擇題 1
49、3.(2017·邯鄲一模)結(jié)合遺傳物質(zhì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn),請據(jù)圖回答下列問題: (1)上圖為艾弗里及其同事進(jìn)行肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的一部分圖解,如看到____________(答特征)的菌落,說明R型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成了S型細(xì)菌。 (2)為了充分證明DNA是遺傳物質(zhì),艾弗里還在培養(yǎng)R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中加入__________________________作為對照,進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (3)后來,赫爾希和蔡斯利用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌,在子代噬菌體中檢測到被32P標(biāo)記的DNA,表明DNA具有________性,說明DNA是遺傳物質(zhì)。 (4)________(填“能”或“不能”)在子代
50、噬菌體中找到兩條鏈都被32P標(biāo)記的DNA分子。________(填“能”或“不能”)在子代噬菌體中找到兩條鏈都是31P的DNA分子。 (5)艾弗里的細(xì)菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)的共同設(shè)計思路都是把________________,直接地、單獨(dú)地觀察它們的作用。 解析:(1)S型細(xì)菌有莢膜,所以形成的菌落表面光滑。(2)艾弗里利用酶的專一性,將S型細(xì)菌的DNA和DNA酶混合,用以進(jìn)一步確認(rèn)DNA是否是遺傳物質(zhì)。(3)作為遺傳物質(zhì)的條件之一是在親子代之間是否具有連續(xù)性。(4)由于DNA分子是半保留式復(fù)制,因此,不能在子代中找到兩條鏈都被32P標(biāo)記的DNA分子;若復(fù)制2次
51、以上,就能找到兩條鏈都是31P的DNA分子。(5)細(xì)菌體外轉(zhuǎn)化及噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)的共同設(shè)計思路是把DNA和蛋白質(zhì)分開,直接地、單獨(dú)地觀察它們所起的作用。 答案:(1)表面光滑 (2)S型細(xì)菌的DNA和DNA酶 (3)連續(xù) (4)不能 能 (5)DNA和蛋白質(zhì)分開 14.(2018·射陽質(zhì)檢)按照圖示1→2→3→4進(jìn)行實(shí)驗(yàn),本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了朊病毒是蛋白質(zhì)侵染因子,它是一種只含蛋白質(zhì)而不含核酸的病原微生物,題中所用牛腦組織細(xì)胞為無任何標(biāo)記的活體細(xì)胞。 (1)本實(shí)驗(yàn)采用的方法是______________________________________________。 (2)從理論上講
52、,離心后上清液中________(填“能大量”或“幾乎不能”)檢測到32P,沉淀物中________(填“能大量”或“幾乎不能”)檢測到32P,出現(xiàn)上述結(jié)果的原因是________________________________________________________。 (3)如果添加試管5,從試管2中提取朊病毒后先加入試管5,同時添加35S標(biāo)記的(NH4)SO4,連續(xù)培養(yǎng)一段時間后,再提取朊病毒加入試管3,培養(yǎng)適宜時間后離心,檢測放射性應(yīng)主要位于__________中,少量位于____________中,原因是_____________________ _____________
53、___________________________________________________________。 (4)一般病毒同朊病毒之間的最主要區(qū)別是:病毒侵入細(xì)胞是向宿主細(xì)胞提供__________(物質(zhì)),利用宿主細(xì)胞的______________進(jìn)行________________________________________________________________________。 解析:朊病毒不能獨(dú)立生活,在活細(xì)胞內(nèi)才能增殖,所以要標(biāo)記朊病毒需先培養(yǎng)帶標(biāo)記的宿主細(xì)胞——牛腦組織細(xì)胞,再讓朊病毒侵染帶標(biāo)記的牛腦組織細(xì)胞,完成對朊病毒的標(biāo)記。因?yàn)殡貌《緵]有核酸,
54、只有蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)中磷含量極低,所以試管2中提取的朊病毒幾乎不含32P,即試管4中幾乎沒有32P;用35S標(biāo)記的朊病毒侵入牛腦組織細(xì)胞,少量朊病毒不能侵染成功,所以放射性物質(zhì)主要位于沉淀物中,上清液中含少量放射性物質(zhì)。朊病毒是一類非正常的病毒,它不含有通常病毒所含有的核酸。 答案:(1)同位素標(biāo)記法 (2)幾乎不能 幾乎不能 朊病毒不含核酸只含蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)中磷含量極低,故試管2中提取的朊病毒幾乎不含32P (3)沉淀物 上清液 經(jīng)試管5中牛腦組織細(xì)胞培養(yǎng)出的朊病毒(蛋白質(zhì))被35S標(biāo)記,提取后加入試管3中,35S隨朊病毒侵入到牛腦組織細(xì)胞中,因此放射性物質(zhì)主要位于沉淀物中。同時會有少量的朊
55、病毒不能成功侵入牛腦組織細(xì)胞,離心后位于上清液中,因此上清液中含少量放射性物質(zhì) (4)核酸 核苷酸和氨基酸(原料) 自身核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成 15.請利用所給的含有大腸桿菌生長所需各種營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基(分別含32P標(biāo)記的核苷酸和35S標(biāo)記的氨基酸)、大腸桿菌菌液、T2噬菌體進(jìn)行實(shí)驗(yàn),證明DNA是遺傳物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)過程如下: 步驟一:分別取等量含32P標(biāo)記的核苷酸和含35S標(biāo)記的氨基酸的培養(yǎng)基裝入兩個相同培養(yǎng)皿中,并分別編號為甲、乙; 步驟二:在兩個培養(yǎng)皿中接入________________,在適宜條件下培養(yǎng)一段時間; 步驟三:放入________,培養(yǎng)一段時間,分別獲得_______
56、_和________標(biāo)記的噬菌體; 步驟四:用上述噬菌體分別侵染______________大腸桿菌,經(jīng)短時間保溫后,用攪拌器攪拌、放入離心管內(nèi)離心; 步驟五:檢測放射性同位素存在的主要位置。 預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果: (1)在甲培養(yǎng)皿中獲得的噬菌體侵染大腸桿菌,攪拌、離心后結(jié)果如________圖。 (2)在乙培養(yǎng)皿中獲得的噬菌體侵染大腸桿菌,攪拌、離心后結(jié)果如________圖。 解析:本實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)關(guān)注的是T2噬菌體為DNA病毒,營專性寄生,不能直接在培養(yǎng)皿中培養(yǎng),所以需先將大腸桿菌放入含放射性的培養(yǎng)基中培養(yǎng),然后再通過噬菌體侵染含放射性的大腸桿菌,而使噬菌體被放射性元素標(biāo)記。由題干
57、可知,甲培養(yǎng)皿中含有32P標(biāo)記的核苷酸,乙培養(yǎng)皿中含有35S標(biāo)記的氨基酸。因而通過上述過程,甲、乙培養(yǎng)皿中得到的噬菌體分別含有32P、35S。用上述噬菌體分別侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌,然后攪拌、離心,依據(jù)噬菌體在侵染過程中只有DNA進(jìn)入,而蛋白質(zhì)外殼不能進(jìn)入的特點(diǎn),甲培養(yǎng)皿中含32P的噬菌體使大腸桿菌含放射性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)為B圖;乙培養(yǎng)皿中含35S的噬菌體的放射性僅留在大腸桿菌外的蛋白質(zhì)外殼上,實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)為A圖。 答案:等量的大腸桿菌菌液 T2噬菌體 32P 35S 未被標(biāo)記的 (1)B (2)A 第二講DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因的本質(zhì)
58、 (一)DNA分子的結(jié)構(gòu) 1.依據(jù)DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖回答下列問題 (1)DNA分子的基本組成單位是脫氧核苷酸。 (2)DNA分子中堿基種類數(shù)有4種,脫氧核苷酸的種類數(shù)有4種。 (3)連接DNA分子兩條脫氧核苷酸鏈之間的化學(xué)鍵為氫鍵,連接脫氧核苷酸鏈內(nèi)部的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵。 2.判斷下列有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)敘述的正誤 (1)沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時,運(yùn)用了構(gòu)建物理模型的方法(√) (2)雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)(√) (3)雙鏈DNA分子中一條鏈上的磷酸和核糖是通過氫鍵連接的(×) (4)DNA分子中兩條脫氧核苷酸鏈之間
59、的堿基一定是通過氫鍵連接的(√) (5)每個雙鏈DNA分子中,含2個游離的磷酸基團(tuán)(√) (6)分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同(×) (7)含有G、C堿基對比較多的DNA分子熱穩(wěn)定性較差(×) 1.圖解核酸的結(jié)構(gòu)層次 2.準(zhǔn)確辨析DNA分子的兩種關(guān)系和兩種化學(xué)鍵 (二)DNA分子的復(fù)制 3.判斷有關(guān)DNA復(fù)制敘述的正誤 (1)植物細(xì)胞的線粒體和葉綠體中均可發(fā)生DNA的復(fù)制(√) (2)在人體內(nèi)成熟的紅細(xì)胞、漿細(xì)胞中不發(fā)生DNA的復(fù)制(√) (3)真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶和能量(√) (4)在一個細(xì)胞周期中,DNA復(fù)制過程中
60、的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間(√) (5)DNA復(fù)制就是基因表達(dá)的過程(×) (6)DNA復(fù)制時,嚴(yán)格遵循A-U、C-G的堿基互補(bǔ)配對原則(×) (7)DNA復(fù)制時,兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板(√) (8)DNA分子全部解旋后才開始進(jìn)行DNA復(fù)制(×) (9)脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈(×) (10)復(fù)制后產(chǎn)生的兩個子代DNA分子中共含4個游離的磷酸基團(tuán)(√) (11)真核細(xì)胞染色體DNA的復(fù)制發(fā)生在有絲分裂前期(×) (12)DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的(√) 3.從五個角度掌握DNA分子的復(fù)制 (三)基因的本質(zhì)——具有遺傳效應(yīng)的DNA
61、片段 4.據(jù)圖回答問題 (1)據(jù)圖1可知基因與染色體的關(guān)系是基因在染色體上呈線性排列。 (2)圖2中的字母分別為: a.染色體, b.DNA,_c.基因, d.脫氧核苷酸。 (3)基因的本質(zhì):具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 4.明辨染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - DNA分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算 命題點(diǎn)1 DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1.(2018·南京師大附中考試)用
62、卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型,所提供的卡片類型和數(shù)量如下表所示,以下說法正確的是( ) 卡片類型 脫氧核糖 磷酸 堿基 A T G C 卡片數(shù)量 10 10 2 3 3 2 A.最多可構(gòu)建4種脫氧核苷酸,5個脫氧核苷酸對 B.構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵 C.DNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連 D.最多可構(gòu)建44種不同堿基序列的DNA 解析:選B 根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,代表脫氧核糖、磷酸和含氮堿基的卡片數(shù)分別都是10,所以最多可構(gòu)建10個脫氧核苷酸,根據(jù)堿基種類可推知最多構(gòu)建4種脫氧核苷酸,4個脫氧核苷酸對;構(gòu)成的雙鏈DNA片段中可含2個A—T堿
63、基對和2個G—C堿基對,故最多可含有氫鍵數(shù)=2×2+2×3=10(個);DNA分子結(jié)構(gòu)中,與脫氧核糖直接連接的一般是2個磷酸,但最末端的脫氧核糖只連接1個磷酸;堿基序列要達(dá)到44種,每種堿基對的數(shù)量至少要有4個。 2.(2017·徐州一模)如圖所示為雙鏈DNA分子的平面結(jié)構(gòu)模式圖。下列敘述正確的是( ) A.圖示DNA片段中有15個氫鍵 B.沃森和克里克利用構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方法,提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu) C.只有在解旋酶的作用下圖示雙鏈才能解開 D.在雙鏈DNA分子中,每個磷酸基團(tuán)連接1個脫氧核糖 解析:選A 圖示的DNA片段共6個堿基對,A—T有3對、G—C有3對;因A—T之間
64、有2個氫鍵,G—C之間有3個氫鍵,共15個氫鍵;沃森和克里克構(gòu)建的是物理模型;要使DNA雙鏈解開,不僅可以用DNA解旋酶,還可以用高溫加熱解旋;在雙鏈DNA分子中,每條鏈中間的每個磷酸基團(tuán)都分別連接2個脫氧核糖,每條鏈兩端的磷酸基團(tuán)只連接1個脫氧核糖。 拓展·歸納 歸納DNA分子結(jié)構(gòu)的三個特點(diǎn) 多樣性 若一段DNA分子由n個堿基對組成,每一位置都有A、T、C、G四種可能性,則共有4n種堿基排列順序 特異性 每個DNA分子都有其特定的堿基排列順序,蘊(yùn)藏著特定的遺傳信息 穩(wěn)定性 ①DNA分子中磷酸與脫氧核糖交替連接方式不變 ②兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對方式不變 命題點(diǎn)2 雙
65、鏈DNA分子的堿基計算 3.某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成,根據(jù)測定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補(bǔ)鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖,下列正確的是( ) 解析:選C DNA分子中應(yīng)始終等于1;一條單鏈中與其互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù),一條單鏈中=0.5時 ,互補(bǔ)鏈中=2;一條單鏈中與其互補(bǔ)鏈中及DNA分子中都相等。 4.7-乙基鳥嘌呤不與胞嘧啶(C)配對而與胸腺嘧啶(T)配對。某DNA分子中腺嘌呤(A)占堿基總數(shù)的30%,其中的鳥嘌呤(G)全部被7-乙基化,該DNA分子正常復(fù)制產(chǎn)生兩個DNA分子,其中一個DNA分子中胸腺嘧啶(T)占堿基總數(shù)的45%
66、,另一個DNA分子中鳥嘌呤(G)所占比例為( ) A.10% B.20% C.30% D.45% 解析:選B 據(jù)DNA分子中的A占30%,可知T占30%,C占20%,G占20%,當(dāng)其中的G全部被7-乙基化后,新復(fù)制的兩個DNA分子中如果一個DNA分子中的T占總數(shù)的45%,則另一個DNA分子中的T占35%;由于DNA分子中C的比例不變,所以G的比例也不變。 方法·規(guī)律 “歸納法”求解DNA分子中的堿基數(shù)量 (1)在DNA雙鏈中嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相同,即A+G=T+C。 (2)互補(bǔ)堿基之和的比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相同,即若在一條鏈中=m,在互補(bǔ)鏈及整個DNA分子中=m。 (3)非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù),在整個DNA分子中為1,即若在DNA一條鏈中=a,則在其互補(bǔ)鏈中=,而在整個DNA分子中=1。 DNA分子的復(fù)制及相關(guān)計算 命題點(diǎn)1 DNA復(fù)制的過程及特點(diǎn) 1.(2018·常州重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)真核細(xì)胞中DNA復(fù)制如下圖所示,下列表述錯誤的是( ) A.多起點(diǎn)雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)
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