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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型細菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患敗血癥死亡，無莢膜的R型細菌無毒性。下圖為所做的細菌轉(zhuǎn)化實驗，相關(guān)說法錯誤的是 (　　) A.丙組為對照組，實驗結(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.戊組試管中長出的還是無毒性的R型細菌 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型細菌的蛋白質(zhì)，試管中長出的還是無毒性的R型細菌，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)的實驗，敘述正確的 是 (　　) A.格里菲思實驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀 B.艾弗里實驗證明從S型肺炎雙球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡 C.赫爾希和蔡斯實驗中離心后細菌主要存在于沉淀中 D.赫爾希和蔡斯實驗中細菌裂解后得到的噬菌體都帶有32P標記 【解析】選C。格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗證明S型細菌中存在某種“轉(zhuǎn)化因子”，能將R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌，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項錯誤；艾弗里實驗證明DNA是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，該實驗屬于肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗，并沒有涉及肺炎雙球菌對小鼠的作用，B項錯誤；在赫爾希和蔡斯實驗中，細菌質(zhì)量較大，離心后細菌主要存在于沉淀中，C項正確；32P標記噬菌體的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標記，D項錯誤。 【知識總結(jié)】格里菲思實驗(實驗一)與艾弗里實驗(實驗二)的比較 (1)區(qū)別： (2)聯(lián)系。 ①所用材料相同。 ②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是體外轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實驗是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的延伸。 ③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則。 3.(2019榆林模擬) 用含32P和35S標記的培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌，將一個未標記的噬菌體在此群細菌中培養(yǎng)9小時，經(jīng)檢測共產(chǎn)生了64個子代噬菌體，下列敘述正確的是 (　　) A.32P和35S只能分別標記細菌的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間約為1.5小時 【解析】選D。根據(jù)題意分析，32P和35S先標記了細菌，接著分別標記了噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，A錯誤；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錯誤；合成子代噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的原料均由細菌提供，所以子代噬菌體的DNA均具有放射性，C錯誤；一個噬菌體產(chǎn)生64個子代噬菌體，即2n=64，說明噬菌體共繁殖了6代，則繁殖一代的時間為96=1.5小時，D正確。 4.圖1、圖2表示T2噬菌體侵染大腸桿菌的兩個實驗，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.兩個實驗結(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實驗不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，圖2實驗只能證明DNA在親、子代間有連續(xù)性，C錯誤；由于DNA復(fù)制的半保留特點，每個噬菌體復(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)，進行了如圖所示的一組實驗。該組實驗不能得到的結(jié)果或結(jié)論是 (　　) A.實驗2只出現(xiàn)R型菌落 B.實驗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。三組實驗中，自變量是培養(yǎng)基中加入的酶的種類，實驗1中加入RNA酶，對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，同理推出實驗3也出現(xiàn)R型和S型菌落；實驗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；三個實驗說明DNA是轉(zhuǎn)化因子；本實驗不能得出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”實驗，A、C中的方框代表大腸桿菌。下列關(guān)于本實驗的敘述正確的是 (　　) A.若親代噬菌體已用32P標記，錐形瓶內(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標記，B對應(yīng)部分有少量放射性，可能原因是②過程時間過長或③不充分所致 C.若親代噬菌體已用32P標記，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。錐形瓶內(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錯誤；若親代噬菌體已用32P標記，B對應(yīng)部分有少量放射性，可能原因是②過程，即保溫過程時間過長所致，與③過程的攪拌是否充分無關(guān)，B錯誤；若親代噬菌體已用32P標記，放射性只出現(xiàn)在C，B無放射性，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錯誤。 二、非選擇題(共28分) 7.某科學(xué)家做T2噬菌體侵染細菌實驗時，用放射性同位素標記某個噬菌體和細菌有關(guān)結(jié)構(gòu)或物質(zhì)(如下表所示)。產(chǎn)生的n個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 細菌 DNA或核苷酸 32P標記 31P標記 蛋白質(zhì)或氨基酸 35S標記 32S標記 (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，這是因為__________________________________。 (3)實驗中用放射性同位素標記T2噬菌體時，選取35S和32P這兩種同位素分別標記蛋白質(zhì)和DNA的原因是__________________________________?？煞裼?4C和3H標記？________，為什么？________。 【解析】(1)因為T2噬菌體增殖是以自身DNA為模板，用細菌體內(nèi)的核苷酸為原料，所以32P和31P都會在子代噬菌體中出現(xiàn)。 (2)T2噬菌體侵染細菌時，蛋白質(zhì)外殼沒有進入細菌，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)外殼是在細菌體內(nèi)用32S標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)因為S僅存在于蛋白質(zhì)外殼中，而P則幾乎都存在于DNA中，所以實驗中用放射性同位素標記T2噬菌體時，選取35S和32P這兩種同位素分別標記蛋白質(zhì)和DNA。因為噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都含有C和H這兩種元素，侵染細菌后無法確認放射性物質(zhì)的來源，所以不能用14C和3H標記。 答案：(1)32P和31P　(2)35S　T2噬菌體侵染細菌時，蛋白質(zhì)外殼沒有進入細菌細胞中　32S　子代T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在細菌體內(nèi)以32S標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　因為T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都含有C和H這兩種元素，侵染細菌后無法確認放射性物質(zhì)的來源 【方法技巧】“二看法”判斷子代噬菌體標記情況 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；而單獨注射加熱殺死的S-Ⅲ型菌，小鼠未死亡。此實驗結(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菌的實驗，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。該實驗的其中一個步驟如圖所示，則下列關(guān)于混合培養(yǎng)的描述正確的是 (　　) A.將已被35S 標記的噬菌體和未標記的細菌混合培養(yǎng) B.將已被32P標記的噬菌體和未標記的細菌混合培養(yǎng) C.將已標記的噬菌體和已標記的細菌混合培養(yǎng) D.將未標記的噬菌體和已標記的細菌混合培養(yǎng) 【解題指南】 (1)讀題圖獲得關(guān)鍵信息：“上清液呈放射性，沉淀物無放射性”，結(jié)合選項逐一甄別。 (2)熟知噬菌體侵染細菌的實驗原理、方法步驟，無論用什么元素標記噬菌體，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菌。從而根據(jù)放射性的存在位置判斷各選項。 【解析】選A。赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細菌的實驗，用32P標記一部分噬菌體的DNA，用35S 標記另一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，再讓這兩類標記的噬菌體分別侵染未標記的細菌。噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌細胞，而蛋白質(zhì)外殼留在外面，在噬菌體DNA指導(dǎo)下，利用細菌內(nèi)的物質(zhì)合成噬菌體的組成成分，因細菌重量重于噬菌體，故離心后細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，沉淀物無放射性，說明圖示的混合培養(yǎng)為將已被35S 標記的噬菌體和未標記的細菌混合培養(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使煙草患花葉病，為了驗證該病毒的核酸種類，設(shè)計了如下實驗： (1)實驗原理：(略) (2)實驗材料：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)實驗步驟： 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，____。 ④一段時間后，____。 ⑤再過一段時間后，觀察三組煙草幼苗的生長情況。 (4)預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論： 結(jié)果：______________________________________； 結(jié)論：_______________________________________。 【解析】(3)①實驗第一步是將材料進行分組并編號，即將生長狀況相似的煙草幼苗均分為三組，編號為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因為實驗的因變量是煙草是否感染病毒，所以一段時間后，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，因為處理后只有b組不含RNA。 答案：(3)①將生長狀況相似的煙草幼苗均分為三組，編號為a、b、c　③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?、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