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DNA是主要的遺傳物質(zhì) (30分鐘　100分) 一、選擇題(共6小題，每小題7分，共42分) 1.肺炎雙球菌有許多類型，有莢膜的S型細(xì)菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患敗血癥死亡，無(wú)莢膜的R型細(xì)菌無(wú)毒性。下圖為所做的細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，相關(guān)說法錯(cuò)誤的是 (　　) A.丙組為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為小鼠不死亡 B.能導(dǎo)致小鼠患敗血癥死亡的有甲、丁兩組 C.戊組試管中長(zhǎng)出的還是無(wú)毒性的R型細(xì)菌 D.丁組產(chǎn)生的有毒性的肺炎雙球菌不能將該性狀遺傳給后代 【解析】選D。丙組為對(duì)照組，小鼠不死亡；含有莢膜的肺炎雙球菌是甲、乙、丁三組，煮沸處理能使有莢膜的肺炎雙球菌失去毒性，所以只有甲、丁兩組能導(dǎo)致小鼠死亡。戊組加S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)，試管中長(zhǎng)出的還是無(wú)毒性的R型細(xì)菌，丁組產(chǎn)生的有毒性的肺炎雙球菌是由遺傳物質(zhì)的改變引起的，可以遺傳給后代。 2.(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)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，但沒有證明“轉(zhuǎn)化因子”是什么，即沒有證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；艾弗里實(shí)驗(yàn)證明DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，該實(shí)驗(yàn)屬于肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，并沒有涉及肺炎雙球菌對(duì)小鼠的作用，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)中，細(xì)菌質(zhì)量較大，離心后細(xì)菌主要存在于沉淀中，C項(xiàng)正確；32P標(biāo)記噬菌體的DNA，由于DNA的半保留復(fù)制，只有含親代噬菌體DNA鏈的子代噬菌體才帶有32P標(biāo)記，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【知識(shí)總結(jié)】格里菲思實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)一)與艾弗里實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)二)的比較 (1)區(qū)別： (2)聯(lián)系。 ①所用材料相同。 ②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的延伸。 ③兩實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則。 3.(2019榆林模擬) 用含32P和35S標(biāo)記的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，將一個(gè)未標(biāo)記的噬菌體在此群細(xì)菌中培養(yǎng)9小時(shí)，經(jīng)檢測(cè)共產(chǎn)生了64個(gè)子代噬菌體，下列敘述正確的是 (　　) A.32P和35S只能分別標(biāo)記細(xì)菌的DNA和蛋白質(zhì) B.子代噬菌體只有DNA具有放射性 C.DNA具有放射性的噬菌體占子代噬菌體的1/32 D.噬菌體繁殖一代的時(shí)間約為1.5小時(shí) 【解析】選D。根據(jù)題意分析，32P和35S先標(biāo)記了細(xì)菌，接著分別標(biāo)記了噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，A錯(cuò)誤；根據(jù)以上分析可知，子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)都具有放射性，B錯(cuò)誤；合成子代噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的原料均由細(xì)菌提供，所以子代噬菌體的DNA均具有放射性，C錯(cuò)誤；一個(gè)噬菌體產(chǎn)生64個(gè)子代噬菌體，即2n=64，說明噬菌體共繁殖了6代，則繁殖一代的時(shí)間為96=1.5小時(shí)，D正確。 4.圖1、圖2表示T2噬菌體侵染大腸桿菌的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，有關(guān)分析不正確的 是 (　　) A.甲處的噬菌體一定含有放射性 B.乙處的噬菌體不一定含放射性 C.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來能證明DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì) D.如果培養(yǎng)2代以上，乙處含放射性的噬菌體比例并不增多 【解析】選C。甲處噬菌體是利用被35S標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)出的子代噬菌體，其蛋白質(zhì)外殼中含35S，A正確；噬菌體利用大腸桿菌的原料合成DNA，子一代噬菌體都含有32P，子二代噬菌體則不一定含有32P，故乙處的噬菌體不一定含放射性，B正確；圖1實(shí)驗(yàn)不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，圖2實(shí)驗(yàn)只能證明DNA在親、子代間有連續(xù)性，C錯(cuò)誤；由于DNA復(fù)制的半保留特點(diǎn)，每個(gè)噬菌體復(fù)制n代，含32P的噬菌體占2/2n，即培養(yǎng)2代以上，乙處含放射性的噬菌體所占比例越來越小，D正確。 5.科學(xué)家為探究轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)，進(jìn)行了如圖所示的一組實(shí)驗(yàn)。該組實(shí)驗(yàn)不能得到的結(jié)果或結(jié)論是 (　　) A.實(shí)驗(yàn)2只出現(xiàn)R型菌落 B.實(shí)驗(yàn)1、3均出現(xiàn)R型和S型菌落 C.DNA是轉(zhuǎn)化因子 D.DNA純度越高轉(zhuǎn)化效率就越高 【解析】選D。三組實(shí)驗(yàn)中，自變量是培養(yǎng)基中加入的酶的種類，實(shí)驗(yàn)1中加入RNA酶，對(duì)S型菌的DNA不起作用，R型菌可能發(fā)生轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)R型和S型菌落，同理推出實(shí)驗(yàn)3也出現(xiàn)R型和S型菌落；實(shí)驗(yàn)2中加入DNA酶，破壞了S型菌的DNA，R型菌不發(fā)生轉(zhuǎn)化，只出現(xiàn)R型菌落；三個(gè)實(shí)驗(yàn)說明DNA是轉(zhuǎn)化因子；本實(shí)驗(yàn)不能得出DNA純度越高轉(zhuǎn)化效率就越高的結(jié)論。 6.如圖是“噬菌體侵染大腸桿菌”實(shí)驗(yàn)，A、C中的方框代表大腸桿菌。下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是 (　　) A.若親代噬菌體已用32P標(biāo)記，錐形瓶?jī)?nèi)的培養(yǎng)液為噬菌體提供原料、能量 B.若親代噬菌體已用32P標(biāo)記，B對(duì)應(yīng)部分有少量放射性，可能原因是②過程時(shí)間過長(zhǎng)或③不充分所致 C.若親代噬菌體已用32P標(biāo)記，放射性只出現(xiàn)在C，可證明DNA是遺傳物質(zhì) D.若親代噬菌體已用35S標(biāo)記，放射性只出現(xiàn)在B，可證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) 【解析】選C。錐形瓶?jī)?nèi)的培養(yǎng)液是培養(yǎng)大腸桿菌的，不能為噬菌體提供原料、能量，A錯(cuò)誤；若親代噬菌體已用32P標(biāo)記，B對(duì)應(yīng)部分有少量放射性，可能原因是②過程，即保溫過程時(shí)間過長(zhǎng)所致，與③過程的攪拌是否充分無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；若親代噬菌體已用32P標(biāo)記，放射性只出現(xiàn)在C，B無(wú)放射性，可證明DNA是遺傳物質(zhì)，C正確；若親代噬菌體已用35S標(biāo)記，放射性只出現(xiàn)在B，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(共28分) 7.某科學(xué)家做T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)時(shí)，用放射性同位素標(biāo)記某個(gè)噬菌體和細(xì)菌有關(guān)結(jié)構(gòu)或物質(zhì)(如下表所示)。產(chǎn)生的n個(gè)子代噬菌體與親代噬菌體的形狀、大小完全一樣。 結(jié)構(gòu)或物質(zhì) T2噬菌體 細(xì)菌 DNA或核苷酸 32P標(biāo)記 31P標(biāo)記 蛋白質(zhì)或氨基酸 35S標(biāo)記 32S標(biāo)記 (1)子代T2噬菌體的DNA應(yīng)含有表中的________元素。 (2)子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子中，都沒有___________元素，由此說明______________________________；子代T2噬菌體的蛋白質(zhì)分子都含_______元素，這是因?yàn)開_________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)中用放射性同位素標(biāo)記T2噬菌體時(shí)，選取35S和32P這兩種同位素分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA的原因是__________________________________。可否用14C和3H標(biāo)記？________，為什么？________。 【解析】(1)因?yàn)門2噬菌體增殖是以自身DNA為模板，用細(xì)菌體內(nèi)的核苷酸為原料，所以32P和31P都會(huì)在子代噬菌體中出現(xiàn)。 (2)T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入細(xì)菌，因此子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子中，都沒有35S；子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在細(xì)菌體內(nèi)用32S標(biāo)記的氨基酸為原料合成的，子代噬菌體的蛋白質(zhì)分子都含32S。 (3)因?yàn)镾僅存在于蛋白質(zhì)外殼中，而P則幾乎都存在于DNA中，所以實(shí)驗(yàn)中用放射性同位素標(biāo)記T2噬菌體時(shí)，選取35S和32P這兩種同位素分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA。因?yàn)槭删w的蛋白質(zhì)和DNA都含有C和H這兩種元素，侵染細(xì)菌后無(wú)法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來源，所以不能用14C和3H標(biāo)記。 答案：(1)32P和31P　(2)35S　T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中　32S　子代T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在細(xì)菌體內(nèi)以32S標(biāo)記的氨基酸為原料合成的 (3)S僅存在于蛋白質(zhì)外殼中，而P則幾乎都存在于DNA中　否　因?yàn)門2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都含有C和H這兩種元素，侵染細(xì)菌后無(wú)法確認(rèn)放射性物質(zhì)的來源 【方法技巧】“二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況 1.(5分)S型肺炎雙球菌的莢膜表面具有多種抗原類型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等)，不同的抗原類型之間不能通過突變而發(fā)生轉(zhuǎn)換；在特殊條件下離體培養(yǎng)S-Ⅱ型肺炎雙球菌可從中分離出R-Ⅱ型菌。格里菲思將加熱殺死的S-Ⅲ型菌與R-Ⅱ型菌混合后同時(shí)注入小鼠體內(nèi)，小鼠患病并大量死亡，而且從患病死亡的小鼠體內(nèi)獲得了具有活性的S-Ⅲ型菌；而單獨(dú)注射加熱殺死的S-Ⅲ型菌，小鼠未死亡。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果能支持的假設(shè)是 (　　) A.S-Ⅲ型菌經(jīng)突變形成了耐高溫型菌 B.S-Ⅲ型菌是由R-Ⅱ型菌突變形成的 C.R-Ⅱ型菌經(jīng)過轉(zhuǎn)化形成了S-Ⅲ型菌 D.加熱后S-Ⅲ型菌可能未被完全殺死 【解析】選C。加熱殺死的S-Ⅲ型菌與R-Ⅱ型菌混合后同時(shí)注入小鼠體內(nèi)，小鼠患病并大量死亡，而且從患病死亡小鼠體內(nèi)獲得了具有活性的S-Ⅲ型菌；而單獨(dú)注射加熱殺死的S-Ⅲ型菌，小鼠未死亡，說明R-Ⅱ型菌經(jīng)過轉(zhuǎn)化形成了S-Ⅲ型菌。 2.(5分)(2018江門模擬)1952年，赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)的其中一個(gè)步驟如圖所示，則下列關(guān)于混合培養(yǎng)的描述正確的是 (　　) A.將已被35S 標(biāo)記的噬菌體和未標(biāo)記的細(xì)菌混合培養(yǎng) B.將已被32P標(biāo)記的噬菌體和未標(biāo)記的細(xì)菌混合培養(yǎng) C.將已標(biāo)記的噬菌體和已標(biāo)記的細(xì)菌混合培養(yǎng) D.將未標(biāo)記的噬菌體和已標(biāo)記的細(xì)菌混合培養(yǎng) 【解題指南】 (1)讀題圖獲得關(guān)鍵信息：“上清液呈放射性，沉淀物無(wú)放射性”，結(jié)合選項(xiàng)逐一甄別。 (2)熟知噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)原理、方法步驟，無(wú)論用什么元素標(biāo)記噬菌體，規(guī)范操作后上清液總是含噬菌體外殼，沉淀物總是含被侵染的細(xì)菌。從而根據(jù)放射性的存在位置判斷各選項(xiàng)。 【解析】選A。赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，用32P標(biāo)記一部分噬菌體的DNA，用35S 標(biāo)記另一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，再讓這兩類標(biāo)記的噬菌體分別侵染未標(biāo)記的細(xì)菌。噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞，而蛋白質(zhì)外殼留在外面，在噬菌體DNA指導(dǎo)下，利用細(xì)菌內(nèi)的物質(zhì)合成噬菌體的組成成分，因細(xì)菌重量重于噬菌體，故離心后細(xì)菌主要存在于沉淀物中，蛋白質(zhì)外殼主要集中于上清液。題圖顯示上清液呈放射性，沉淀物無(wú)放射性，說明圖示的混合培養(yǎng)為將已被35S 標(biāo)記的噬菌體和未標(biāo)記的細(xì)菌混合培養(yǎng)，A正確。 3.(20分)(2019廣東、江西、福建十校聯(lián)考)已知煙草花葉病毒侵染煙草會(huì)使煙草患花葉病，為了驗(yàn)證該病毒的核酸種類，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)： (1)實(shí)驗(yàn)原理：(略) (2)實(shí)驗(yàn)材料：苯酚的水溶液(可以將病毒的蛋白質(zhì)外殼和核酸分離)、健康的生長(zhǎng)狀況相似的煙草幼苗若干、煙草花葉病毒樣本、DNA水解酶、RNA水解酶、蒸餾水及其他必需器材。 (3)實(shí)驗(yàn)步驟： ①_________________________________________________。 ②用苯酚的水溶液處理煙草花葉病毒，將其蛋白質(zhì)和核酸分離，以獲得其核酸。并將核酸均分為三份。 ③在適當(dāng)條件下，____。 ④一段時(shí)間后，____。 ⑤再過一段時(shí)間后，觀察三組煙草幼苗的生長(zhǎng)情況。 (4)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論： 結(jié)果：______________________________________； 結(jié)論：_______________________________________。 【解析】(3)①實(shí)驗(yàn)第一步是將材料進(jìn)行分組并編號(hào)，即將生長(zhǎng)狀況相似的煙草幼苗均分為三組，編號(hào)為a、b、c。 ③應(yīng)用DNA 水解酶、RNA水解酶、蒸餾水分別處理三組核酸，得到溶液A、溶液B、溶液C。 ④因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的因變量是煙草是否感染病毒，所以一段時(shí)間后，分別將溶液A、溶液B、溶液C噴灑到a、b、c三組煙草幼苗上。 (4)根據(jù)酶的專一性，且核酸酶能將相應(yīng)的核酸水解，如果煙草花葉病毒的核酸是RNA，得到的結(jié)果應(yīng)是a組、c組幼苗患病，b組幼苗不患病，因?yàn)樘幚砗笾挥衎組不含RNA。 答案：(3)①將生長(zhǎng)狀況相似的煙草幼苗均分為三組，編號(hào)為a、b、c?、塾肈NA 水解酶、RNA水解酶、蒸餾水分別處理三組核酸，得到溶液A、溶液B、溶液C?、芊謩e將溶液A、溶液B、溶液C噴灑到a、b、c三組煙草幼苗上 (4)a組、c組幼苗患病，b組幼苗不患病　煙草花葉病毒的核酸是RNA