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第19講　DNA是主要的遺傳物質 　肺炎雙球菌的轉化實驗 1．肺炎雙球菌的類型 特點 類型　　　 菌落 莢膜 毒性 S型 光滑 有 有 R型 粗糙 無 無 　如何辨別R型細菌和S型細菌？ 提示：(1)顯微觀察：制作裝片，顯微鏡觀察是否有莢膜結構。 (2)宏觀觀察：培養(yǎng)形成菌落，根據培養(yǎng)基中兩種細菌不斷增殖形成菌落的形態(tài)可以區(qū)分，肉眼即可辨別。 2．格里菲思體內轉化實驗 (1)過程 　　　　 (2)結論：加熱殺死的S型細菌中，含有促成R型細菌轉化為S型細菌的“轉化因子”。 3．艾弗里體外轉化實驗 (1)過程 (2)結論：DNA才是使R型活細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質，即DNA是轉化因子，是遺傳物質。 (必修2 P44圖3－3改編)艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進行實驗，結果如表所示。由表可知(　　) 實驗組號 接種菌型 加入S型細菌的物質 培養(yǎng)皿長菌情況 ① R型 蛋白質 R型 ② R型 莢膜多糖 R型 ③ R型 DNA R型、S型 ④ R型 DNA(經DNA酶處理) R型 A.①不能證明S型細菌的蛋白質不是轉化因子 B．②說明S型細菌的莢膜多糖有酶活性 C．③和④說明S型細菌的DNA是轉化因子 D．①～④說明DNA是主要的遺傳物質 答案：C　 1．(2018武漢模擬)肺炎雙球菌轉化實驗的部分過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　) A．S型肺炎雙球菌的菌落為粗糙的，R型肺炎雙球菌的菌落是光滑的 B．S型菌的DNA經加熱后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活 C．從病死小鼠中分離得到的肺炎雙球菌只有S型菌而無R型菌 D．該實驗未證明R型菌轉化為S型菌是由S型菌的DNA引起的 解析：選D。S型肺炎雙球菌的菌落為光滑的，R型肺炎雙球菌的菌落是粗糙的，A錯誤；因加熱殺死的S型菌不能在小鼠體內繁殖，所以僅注射該菌后小鼠存活，B錯誤；S型細菌中有活性的DNA能將部分R型細菌轉化為S型細菌，因此從病死小鼠中分離得到的肺炎雙球菌有S型菌和R型菌，C錯誤；該實驗證明S型細菌中存在某種轉化因子，能將R型細菌轉化為S型細菌，但不能證明R型菌轉化為S型菌是由S型菌的DNA引起的，D正確。 2．(2018福建高三質檢)艾弗里完成肺炎雙球菌體外轉化實驗后，持反對觀點者認為“DNA可能只是在細胞表面起化學作用形成莢膜，而不是起遺傳作用”。已知S型肺炎雙球菌中存在能抗青霉素的突變型(這種對青霉素的抗性不是莢膜產生的)。下列實驗設計思路能反駁上述觀點的是(　　) A．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→預期出現抗青霉素的S型菌 B．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→預期出現S型菌 C．R型菌＋S型菌DNA→預期出現S型菌 D．R型菌＋S型菌DNA→預期出現抗青霉素的S型菌 答案：A 　噬菌體侵染細菌的實驗 1．實驗材料——T2噬菌體 2．實驗方法：同位素標記法，該實驗中用35S、32P分別標記蛋白質和DNA。 (必修2 P45圖3－6改編)為什么選擇35S和32P這兩種同位素分別對蛋白質和DNA進行標記，而不用14C和18O標記？ 答案：S是蛋白質的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O進行標記，由于蛋白質和DNA都含有C和O，因此無法確認被標記的是何種物質。　 3．實驗過程及結果 (1)標記噬菌體 　能否用35S和32P標記同一噬菌體？ 提示：35S(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存在部位，不能確定是何種元素的放射性。 (2)侵染細菌 (3)結果分析 分組實驗 (相互對照) 結果 結果分析 含32P噬菌體＋細菌 上清液中幾乎無32P，32P主要分布在宿主細胞內 32PDNA進入了宿主細胞內 含35S噬菌體＋細菌 宿主細胞內無35S，35S主要分布在上清液中 35S蛋白質外殼未進入宿主細胞，留在外面 4.實驗結論：在噬菌體中，保證親代與子代之間具有連續(xù)性的物質是DNA，即DNA是遺傳物質。 考向1　噬菌體侵染細菌實驗分析 1．(2018山東泰安模擬)如圖表示“噬菌體侵染大腸桿菌”實驗的過程，圖中親代噬菌體已用32P標記，A、C中的方框代表大腸桿菌，分別來自于錐形瓶和試管。下列有關敘述錯誤的是(　　) A．圖中錐形瓶內的培養(yǎng)液要加入含32P的無機鹽來培養(yǎng)大腸桿菌 B．圖中A少量噬菌體未侵入細菌會導致沉淀物中的放射性強度偏低 C．若親代噬菌體的DNA中含有腺嘌呤50個，3次復制需要胸腺嘧啶350個 D．C中子代噬菌體蛋白質外殼的合成，需要噬菌體的DNA和細菌的氨基酸參與 解析：選A。圖中錐形瓶是用來培養(yǎng)大腸桿菌的，親代噬菌體已被32P標記，所以錐形瓶內不需要加入32P標記的無機鹽，A錯誤；圖中A少量噬菌體未侵入細菌，攪拌離心后其出現在上清液中，所以會導致上清液中出現放射性，而沉淀物中的放射性強度偏低，B正確；若親代噬菌體的DNA中含有腺嘌呤50個，則胸腺嘧啶也是50個，所以3次復制需要胸腺嘧啶為50(23－1)＝350(個)，C正確；子代噬菌體蛋白質外殼的合成，需要以噬菌體的DNA作為模板，細菌的氨基酸作為原料，D正確。 2．1952年“噬菌體小組”的赫爾希和蔡斯研究了噬菌體的蛋白質和DNA在侵染細菌過程中的功能，攪拌離心后的實驗數據如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．圖中被侵染細菌的存活率基本保持在100%，本組數據的意義是作為對照組，以證明細菌未裂解 B．通過用含有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)噬菌體，再用標記的噬菌體侵染細菌，從而追蹤在侵染過程中蛋白質和DNA的變化 C．細胞外的32P含量有30%，主要原因是有部分標記的噬菌體還沒有侵染細菌 D．本實驗證明噬菌體復制和傳遞遺傳物質的過程中DNA起著重要作用 解析：選B。實驗設置要遵循對照原則和單一變量原則。為了防止細菌裂解釋放噬菌體干擾實驗結果，因此設置被侵染的細菌存活率的實驗數據作為對照，A正確。噬菌體是病毒，不能在普通培養(yǎng)基上培養(yǎng)，應是先培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體侵染大腸桿菌，B錯誤。由題圖知，被侵染的細菌存活率基本保持在100%，說明細菌未發(fā)生裂解，故細胞外32P含量有30%是因為部分標記的噬菌體還未侵染細菌，C正確。本實驗證明噬菌體的遺傳物質是DNA，D正確。 噬菌體侵染細菌實驗中上清液和沉 淀物放射性分析 (1)32P噬菌體侵染大腸桿菌 　 (2)35S噬菌體侵染大腸桿菌 考向2　兩個經典實驗的比較 3．(2018湖北黃岡統考)下列有關肺炎雙球菌體外轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗的異同點的敘述，正確的是(　　) A．實驗材料都是原核生物 B．只有肺炎雙球菌的實驗利用了對照實驗 C．都能證明DNA是遺傳物質 D．實驗處理都采用了直接分離法 解析：選C。噬菌體為病毒，不是原核生物；兩個實驗都設計了對照實驗；兩個實驗都證明了DNA是遺傳物質；肺炎雙球菌體外轉化實驗采用了直接分離法，噬菌體侵染細菌實驗采用了同位素標記法。 4．(2018武漢高三月考)艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗和赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗，都能證明DNA是遺傳物質，對這兩個實驗的研究方法可能有：①設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應；②放射性同位素標記法。下列有關敘述正確的是(　　) A．兩者都運用了①和② B．前者運用了①，后者運用了② C．前者只運用了②，后者運用了①和② D．前者只運用了①，后者運用了①和② 解析：選D。艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗是設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應。而赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗也是把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應并且運用了放射性同位素標記法。 艾弗里肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌 體侵染細菌實驗設計的比較 項目 肺炎雙球菌體外轉化實驗 噬菌體侵染細菌實驗 設計思路 設法將DNA與其他物質分開，單獨、直接研究它們各自的作用 處理方法 直接分離：分離S型菌的DNA、多糖、蛋白質等，分別與R型菌混合培養(yǎng) 同位素標記法：分別用同位素35S、32P標記蛋白質和DNA 結論 (1)證明DNA是遺傳物質，而蛋白質等不是遺傳物質； (2)說明了遺傳物質可發(fā)生可遺傳的變異 (1)證明DNA是遺傳物質，但不能證明蛋白質不是遺傳物質； (2)說明DNA能控制蛋白質的合成； (3)說明DNA能自我復制 　 　生物體內遺傳物質的分析 1．RNA也是遺傳物質的實驗 (1)實驗材料：煙草花葉病毒和煙草。煙草花葉病毒的組成成分是蛋白質和RNA。 (2)實驗過程及現象 (3)結論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質，蛋白質不是煙草花葉病毒的遺傳物質。 2．生物體內核酸種類及遺傳物質 生物類型 核酸種類 遺傳物質 實例 有細胞結構的生物 真核生物 DNA、RNA DNA 玉米、小麥、人 原核生物 乳酸菌、藍藻 無細胞結構的生物 DNA病毒 DNA DNA 噬菌體 RNA病毒 RNA RNA 煙草花葉病毒 3.探索結論：DNA是主要的遺傳物質，因為實驗證明絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有少部分生物的遺傳物質是RNA。 [助學巧記]　(1)病毒的遺傳物質是DNA或RNA。 (2)細胞構成的生物其遺傳物質都是DNA。 　下列內容與探索遺傳物質的經典實驗分別對應的結論是什么？ 考向1　病毒感染及重組實驗 1．如圖表示科研人員探究“煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質”的實驗過程，由此可以判斷下列說法正確的是(　　) A．水和苯酚的作用是分離病毒的蛋白質和RNA B．TMV的蛋白質不能進入煙草細胞中 C．侵入煙草細胞的RNA進行了逆轉錄過程 D．RNA是TMV的主要遺傳物質 解析：選A。從圖示分析，TMV放入水和苯酚中振蕩后，RNA和蛋白質分離，A正確；通過接種的方式，TMV的蛋白質可以進入煙草細胞中，B錯誤；此實驗不能看出TMV的RNA在煙草細胞中進行了逆轉錄過程，C錯誤；此實驗說明TMV的遺傳物質是RNA，而不是蛋白質，同種生物的遺傳物質沒有主次之分，D錯誤。 2．(2018深圳模擬)以下是RNA為遺傳物質的實驗圖解，請據圖中的信息，選出正確的選項(　　) A．不同類型的外殼互換，說明外殼對病毒的侵染不起作用 B．病毒的后代性狀只和核酸有關，因為只有核酸侵入細胞 C．病斑類型的不同，根本上是由病毒外殼的抗原特異性決定的 D．該實驗不用“同位素追蹤”的原因是RNA全保留復制，后代含有放射性的個體少 答案：B “遺傳物質”探索的4種方法 　 考向2　生物體內遺傳物質判斷 3．(2018蕪湖模擬)下列有關生物體遺傳物質的敘述，正確的是(　　) A．豌豆的遺傳物質主要是DNA B．酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上 C．T2噬菌體的遺傳物質含有硫元素 D．SARS病毒的遺傳物質水解產生4種脫氧核苷酸 答案：B 4．若某種生物的遺傳物質堿基組成如圖，則此生物最可能是(　　) A．T2噬菌體　　　　　 B．肺炎雙球菌 C．煙草花葉病毒 D．酵母菌 答案：C [清一清] 易錯點1　誤認為加熱殺死的S型細菌可使所有R型細菌實現轉化 [點撥]　并非所有的R型細菌都轉化為S型細菌，事實上轉化的效率很低，并且轉化受DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態(tài)等因素影響，因此只有少部分R型細菌被轉化為S型細菌。 易錯點2　誤認為格里菲思實驗證明了肺炎雙球菌的遺傳物質是DNA或誤認為艾弗里實驗運用了“同位素標記”技術 [點撥]　(1)格里菲思實驗僅能證明S型細菌中含有某種“轉化因子”，但并未具體證明轉化因子是何種物質。 (2)艾弗里實驗所用方法為“化學分離提取法”而不是放射性同位素標記法，噬菌體侵染細菌實驗所利用的才是放射性同位素標記法(32P、35S)。 易錯點3　混淆噬菌體侵染細菌實驗的2個關鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌” [點撥]　(1)“保溫”時間要合適——保溫時間過短或過長會使32P組的上清液中出現放射性。原因是部分噬菌體未侵染細菌或子代噬菌體被釋放出來。 (2)“攪拌”要充分——如果攪拌不充分，35S組部分噬菌體與大腸桿菌沒有分離，噬菌體與細菌共存于沉淀物中，這樣造成沉淀物中出現放射性。 易錯點4　誤認為原核生物或真核生物細胞質中的遺傳物質為RNA或認為某一生物遺傳物質“主要是DNA” [點撥]　(1)真核生物(包括細胞質、細胞核中)和原核生物的遺傳物質一定是DNA。 (2)病毒的遺傳物質是DNA或RNA。 (3)絕大多數生物的遺傳物質是DNA，因此DNA是主要的遺傳物質。 [判一判] (1)在生命科學發(fā)展過程中，肺炎雙球菌轉化實驗證明了DNA是遺傳物質(　　) (2)艾弗里的體外轉化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質(　　) (3)肺炎雙球菌轉化實驗最關鍵的設計思路是將DNA和蛋白質分開，分別觀察其遺傳作用(　　) (4)格里菲思的體內轉化實驗證明了DNA是遺傳物質(　　) (5)艾弗里的體外轉化實驗采用了物質提純、鑒定與細菌體外培養(yǎng)等技術(　　) (6)證明光合作用所釋放的O2來自于水與用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質所用核心技術相同(2016全國Ⅲ)(　　) (7)赫爾希與蔡斯以噬菌體和細菌為研究材料，通過同位素示蹤技術區(qū)分蛋白質與DNA，證明了DNA是遺傳物質(2015江蘇)(　　) (8)T2噬菌體可利用寄主體內的物質大量增殖(海南)(　　) (9)T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗證明了DNA是遺傳物質(2016全國Ⅱ)(　　) (10)噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等(2016山東)(　　) (11)噬菌體侵染細菌實驗比肺炎雙球菌轉化實驗更具說服力(　　) (12)噬菌體能在宿主細胞內以二分裂方式增殖，使該細菌裂解(　　) (13)赫爾希和蔡斯用35S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質和DNA，證明了DNA的復制(　　) 答案：(1)√　(2)　(3)√　(4)　(5)√　(6)√　(7)√　(8)√　(9)√　(10)　(11)√　(12)　(13) (2017高考全國卷Ⅱ)在證明DNA是遺傳物質的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發(fā)揮了重要作用。下列與該噬菌體相關的敘述，正確的是(　　) A．T2噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復制和增殖 B．T2噬菌體病毒顆粒內可以合成mRNA和蛋白質 C．培養(yǎng)基中的32P經宿主攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中 D．人類免疫缺陷病毒與T2噬菌體的核酸類型和增殖過程相同 解析：選C。T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌中，不能寄生在肺炎雙球菌中，A項錯誤；T2噬菌體的mRNA和蛋白質的合成只能發(fā)生在其宿主細胞中，不能發(fā)生于病毒顆粒中，B項錯誤；T2噬菌體的核酸是DNA，DNA的元素組成為C、H、O、N、P，培養(yǎng)基中的32P經宿主(大腸桿菌)攝取后可出現在T2噬菌體的核酸中，C項正確；人類免疫缺陷病毒(HIV)的核酸是RNA，T2噬菌體的核酸是DNA，且二者的增殖過程不同，D項錯誤。 (2017高考江蘇卷)下列關于探索DNA是遺傳物質的實驗，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。格里菲思體內轉化實驗證明S型細菌中存在某種“轉化因子”，能將R型細菌轉化為S型細菌，但格里菲思并沒有證明“轉化因子”是什么，A項錯誤；艾弗里實驗證明了DNA是遺傳物質，并沒有證明從S型肺炎雙球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡，B項錯誤；由于噬菌體沒有細胞結構，所以離心后，有細胞結構的大腸桿菌在試管底部，而噬菌體及噬菌體的蛋白質外殼留在上清液中，C項正確；赫爾希和蔡斯實驗中細菌裂解后得到的噬菌體只有少部分帶有32P標記，因為噬菌體在進行DNA復制的時候，模板是親代噬菌體中帶有32P標記的DNA分子，而原料是大腸桿菌中沒有帶32P標記的脫氧核苷酸，D項錯誤。 (2016高考江蘇卷)下列關于探索DNA是遺傳物質實驗的相關敘述，正確的是(　　) A．格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉化為S型是基因突變的結果 B．格里菲思實驗證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質 C．赫爾希和蔡斯實驗中T2噬菌體的DNA是用32P直接標記的 D．赫爾希和蔡斯實驗證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質 解析：選D。格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉化為S型是基因重組的結果，A錯誤；格里菲思實驗證明了S型細菌中存在一種轉化因子，使R型細菌轉化為S型細菌，B錯誤；T2噬菌體屬于病毒，營寄生生活，需先標記細菌，再標記噬菌體，C錯誤；赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染細菌實驗證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質，D正確。 (高考新課標全國卷Ⅱ)在生命科學發(fā)展過程中，證明DNA是遺傳物質的實驗是(　　) ①孟德爾的豌豆雜交實驗?、谀柛墓夒s交實驗 ③肺炎雙球菌轉化實驗　④T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗?、軩NA的X光衍射實驗 A．①②　　　　　　　 B．②③ C．③④ D．④⑤ 解析：選C。①發(fā)現了基因的分離定律和自由組合定律，②證明了基因位于染色體上，③④都證明了DNA是遺傳物質，⑤為DNA雙螺旋結構模型的構建提供了有力的證據。 (2017高考全國卷Ⅰ)根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現后需要確定該病毒的類型。 假設在宿主細胞內不發(fā)生堿基之間的相互轉換。請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型，簡要寫出(1)實驗思路，(2)預期實驗結果及結論即可。(要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組) 解析：(1)在用放射性同位素標記法對新病毒進行鑒定時，要找出DNA和RNA在化學組成上的區(qū)別。題中假設在宿主細胞內不發(fā)生堿基之間的相互轉換，就是引導考生從DNA和RNA的堿基組成上進行分析。因此，使病毒中的DNA或RNA的特殊堿基(DNA為胸腺嘧啶，RNA為尿嘧啶)帶上標記，根據病毒中放射性標記的檢測結果就可做出判斷。由于病毒不能在培養(yǎng)基上獨立生活，其增殖時的原料只能來自宿主細胞，所以實驗中需配制兩種培養(yǎng)基，記為甲組和乙組，甲組含有放射性標記的尿嘧啶，乙組含有放射性標記的胸腺嘧啶，分別加入等量的宿主細胞使宿主細胞帶上相應標記，之后接種新病毒，培養(yǎng)一段時間后，收集病毒并檢測其放射性。(2)本實驗有兩種不同的結果：一種是甲組有放射性，乙組無，則該新病毒為RNA病毒；另一種為乙組有放射性，甲組無，則該新病毒為DNA病毒。 答案：(1)實驗思路 甲組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。 乙組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。 (2)結果及結論 若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。 [課時作業(yè)] 1．(2018長沙模擬)下列有關肺炎雙球菌的敘述，正確的是(　　) A．具有核糖體，其形成與核仁有關 B．遺傳物質是RNA，只位于擬核區(qū) C．能產生可遺傳變異，其來源只有基因突變 D．與R型菌相比，S型菌不易受宿主正常防護機制的破壞 解析：選D。肺炎雙球菌是原核生物，細胞中有核糖體，但沒有核仁，A錯誤；肺炎雙球菌的遺傳物質是DNA，B錯誤；將加熱殺死的S型菌與R型菌混合培養(yǎng)獲得S型菌的原理是基因重組，C錯誤；與R型菌相比，S型菌有莢膜，有毒，不易受宿主正常防護機制的破壞，所以S型菌容易導致機體患病，D正確。 2．S型肺炎雙球菌的莢膜表面具有多種抗原類型(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等)，不同的抗原類型之間不能通過突變而發(fā)生轉換；在特殊條件下離體培養(yǎng)SⅡ型肺炎雙球菌可從中分離出RⅡ型菌。格里菲思將加熱殺死的SⅢ型菌與RⅡ型菌混合后同時注入小鼠體內，小鼠患病大量死亡，并從患病死亡小鼠體內獲得具有活性的SⅢ型菌；而單獨注射加熱殺死的SⅢ型菌，小鼠未死亡。此實驗結果能支持的假設是(　　) A．SⅢ型菌經突變形成了耐高溫型菌 B．SⅢ型菌是由RⅡ型菌突變形成的 C．RⅡ型菌經過轉化形成了SⅢ型菌 D．加熱后SⅢ型菌可能未被完全殺死 解析：選C。加熱殺死的SⅢ型菌與RⅡ型菌混合后同時注入小鼠體內，小鼠患病大量死亡，并從患病死亡小鼠體內獲得具有活性的SⅢ型菌；而單獨注射加熱殺死的SⅢ型菌小鼠未死亡，說明RⅡ型菌經過轉化形成了SⅢ型菌。 3．(2018河北邯鄲高三月考)在肺炎雙球菌的轉化實驗中，在培養(yǎng)有R型細菌的1、2、3、4四支試管中，依次加入從S型活細菌中提取的DNA、蛋白質、多糖、DNA和DNA酶，經過培養(yǎng)，檢查結果發(fā)現試管內仍然有R型細菌的是(　　) A．2和3　　　　　　 B．1、2和3 C．2、3和4 D．1、2、3和4 解析：選D。四支試管中都培養(yǎng)有R型細菌，加入S型細菌DNA的1號試管有部分R型細菌轉化成S型細菌，即R型細菌和S型細菌都有，其余三支試管中都只有R型細菌。故選項D正確。 4．關于T2噬菌體的敘述，正確的是(　　) A．T2噬菌體的核酸和蛋白質中含硫元素 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 D．T2噬菌體可利用寄主體內的物質大量增殖 解析：選D。T2噬菌體由蛋白質和核酸構成，其中蛋白質中含有S元素，而核酸不含，A錯誤；T2噬菌體是細菌病毒，其寄主細胞是細菌，而酵母菌是真菌，B錯誤；T2噬菌體是DNA病毒，不含RNA，其遺傳物質是DNA，C錯誤；病毒可以以自身的遺傳物質為模板，利用寄主細胞內的物質為原料進行大量增殖，D正確。 5．(2018山東三市調研)如圖表示用32P標記噬菌體并侵染細菌的過程，其中過程②是利用過程①獲得的大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體，相關敘述錯誤的是(　　) A．過程①的目的是獲得含32P的大腸桿菌 B．過程③培養(yǎng)時間越長，實驗效果越好 C．離心的目的是析出噬菌體，使大腸桿菌沉淀 D．放射性主要分布在沉淀中 解析：選B。噬菌體屬于病毒，只能寄生在細胞內，因此先要用32P培養(yǎng)基來標記大腸桿菌，A正確；過程③培養(yǎng)時間過長，噬菌體從大腸桿菌中釋放出來，導致沉淀物中放射性比較低，B錯誤；離心的目的是讓噬菌體和大腸桿菌分離開來，C正確；32P標記的主要是噬菌體的DNA，噬菌體的DNA能進入到大腸桿菌，因此放射性主要分布在沉淀中，D正確。 6．某同學重復噬菌體侵染細菌的實驗，由于對其中一組噬菌體進行同位素標記時有誤(其他操作正確)，導致兩組實驗結果如表： 組別 同位素分布情況 一 沉淀物中放射性很高，上清液中放射性很低 二 沉淀物和上清液中放射性均較高 以上兩組實驗對噬菌體進行標記的元素分別是(　　) A．32P、35S B．35S、32P C．32P、14C D．32P、32P 解析：選C。解答本題首先要清楚教材相關實驗中兩組實驗的結果：用32P標記的一組放射性主要出現在沉淀物中，用35S標記的一組放射性主要出現在上清液中。然后對比表格中的實驗結果可知，第一組是正常的，該組是用32P標記的一組。另一組應為35S標記的一組，但因在同位素標記時有誤而出現了異常。將第二組正常的實驗結果與異常的實驗結果進行對比并分析可知：沉淀物和上清液中均有較高的放射性，其原因一定是用蛋白質和DNA共有的元素對噬菌體進行了標記，如14C或18O或3H或15N。 7．某同學分離純化了甲、乙兩種噬菌體的蛋白質和DNA，重新組合為“雜合”噬菌體，然后分別侵染大腸桿菌，并對子代噬菌體的表現型作出預測，如表所示。其中預測正確的是(　　) “雜合”噬菌體的組成 實驗預期結果 預期結果序號 子代表現型 甲種DNA＋乙種蛋白質 1 與甲種一致 2 與乙種一致 乙種DNA＋甲種蛋白質 3 與甲種一致 4 與乙種一致 A.1、3　　 　　　　　　 B．1、4 C．2、3 D．2、4 解析：選B。以DNA為遺傳物質的噬菌體侵染大腸桿菌時，蛋白質外殼留在體外，DNA注入大腸桿菌中，指導合成相應噬菌體的蛋白質。因此當甲種DNA＋乙種蛋白質的重組噬菌體侵染大腸桿菌時，其子代應表現為甲種噬菌體的性狀；當乙種DNA＋甲種蛋白質的重組噬菌體侵染大腸桿菌時，其子代應表現為乙種噬菌體的性狀。 8．(2018山東淄博模擬)如圖甲是將加熱殺死的S型細菌與R型活細菌混合注射到小鼠體內后兩種細菌的含量變化，圖乙是利用同位素標記技術完成噬菌體侵染細菌實驗的部分操作步驟。下列相關敘述不正確的是(　　) A．圖甲中AB對應的時間段內，小鼠體內還沒形成大量的抗R型細菌的抗體 B．圖甲中，后期出現的大量S型細菌是由R型細菌轉化并增殖而來 C．圖乙沉淀物中新形成的子代噬菌體完全沒有放射性 D．圖乙中若用32P標記親代噬菌體，裂解后子代噬菌體中大部分具有放射性 解析：選D。圖甲中AB對應的時間段內，R型活細菌迅速增加，原因是小鼠體內還沒形成大量的抗R型細菌的抗體；將加熱殺死的S型細菌與R型活細菌混合注射到小鼠體內后，部分R型活細菌轉化成S型細菌并分裂增殖；35S標記噬菌體的蛋白質，不參與子代噬菌體的形成，新形成的子代噬菌體完全沒有放射性；圖乙中若用32P標記親代噬菌體，由于DNA的半保留復制，如果標記親代一個噬菌體，則不管復制多少代，只有兩個子代噬菌體具有放射性。 9．(2018開封模擬)美國科學家艾弗里等人為了弄清“轉化因子”為何種物質，進行了肺炎雙球菌體外轉化實驗。他們從S型活細菌中提取出了DNA、蛋白質和多糖等物質，然后將其分別加入培養(yǎng)R型細菌的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，主要過程如圖所示。思考并回答下列問題： (1)參照圖解，預測A、C過程的結果填在圖中“____”處。 (2)寫出A、B、C的實驗結果表明的問題： A．________________________________________________________________________。 B．________________________________________________________________________。 C．________________________________________________________________________。 (3)某同學通過學習肺炎雙球菌的體內和體外轉化實驗認識到，R型細菌轉化為S型細菌的原因是S型細菌體內的轉化因子在發(fā)揮作用，那么反過來R型細菌能使S型細菌轉化為R型細菌嗎？他模仿高中生物教材中格里菲思等科學家的實驗來探究這個問題：R型細菌是否有轉化因子。 ①將R型細菌注入小鼠體內，小鼠正常。 ②將S型細菌注入小鼠體內，小鼠患敗血癥死亡。 ③將加熱殺死后的R型細菌注入小鼠體內，小鼠正常。 ④將S型細菌和加熱殺死后的R型細菌混合后注入小鼠體內，小鼠患敗血癥死亡。 實驗結論：R型細菌體內沒有轉化因子。 該同學的實驗有不足之處，如④組的小鼠患敗血癥死亡，并不能證明S型細菌沒有轉化為R型細菌，原因是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)艾弗里等人進行的轉化實驗稱為體外轉化實驗。其過程是將S型細菌的DNA、蛋白質、多糖等分離開，單獨地、直接地去侵染R型細菌，只有DNA具有轉化作用，因此A、C過程的結果均為只有粗糙型細胞。 (2)A、B、C的實驗結果依次表明蛋白質沒有轉化作用、DNA有轉化作用、DNA降解物沒有轉化作用。 (3)分析該實驗設計的思路和方法，該同學的實驗有不足之處：首先④組的小鼠患敗血癥死亡，并不能證明S型細菌沒有轉化為R型細菌，因為即使有部分S型細菌轉化為R型細菌，另一部分未轉化的S型細菌仍會導致小鼠死亡；另外，即使知道了小鼠體內有部分S型細菌轉化為R型細菌，這種轉化作用是不是R型死細菌所起的作用仍然無從知曉，也可能是由于其他因素造成的，如突變。所以該實驗邏輯推理過程錯誤，科學性欠缺。 答案：(1) (2)蛋白質沒有轉化作用　DNA有轉化作用　DNA降解物沒有轉化作用 (3)即使有部分S型細菌轉化為R型細菌，另一部分未轉化的S型細菌仍會導致小鼠死亡 10．某生物興趣小組用模型模擬的噬菌體侵染細菌實驗的過程如圖，據圖回答下列問題： (1)正確的侵染過程是________(用a～f序號和箭頭表示)，噬菌體的遺傳物質的基本單位是________________。 (2)DNA復制發(fā)生在圖中________→________過程之間，原料是________________，由________提供。 (3)以32P標記組為例，攪拌離心發(fā)生在圖中________→________過程，如果在f之后攪拌離心，可能發(fā)生的不正常現象是___________________________________。 (4)以35S標記組為例，如果攪拌不充分，可能造成的結果是_____________________。 答案：(1)a→d→e→b→f→c→a　脫氧核苷酸 (2)e　b　4種脫氧核糖核苷酸　細菌 (3)e　f　上清液中具有較強的放射性 (4)上清液和沉淀物都出現較強的放射性 11．(2018江西南昌模擬)如圖為T4噬菌體侵染大腸桿菌后，大腸桿菌內放射性RNA與T4噬菌體DNA及大腸桿菌DNA的雜交結果。下列敘述錯誤的是(　　) A．可在培養(yǎng)基中加入3H尿嘧啶用以標記RNA B．參與分子雜交的放射性RNA為相應DNA的轉錄產物 C．第0 min時，與DNA雜交的RNA來自T4噬菌體及大腸桿菌的轉錄 D．隨著侵染時間增加，噬菌體DNA的轉錄增加，細菌基因活動受到抑制 解析：選C。尿嘧啶是RNA特有的堿基，因此可以用3H尿嘧啶標記RNA，A正確；RNA是以DNA的一條鏈為模板通過轉錄合成的，因此參與分子雜交的放射性RNA為相應DNA的轉錄產物，B正確；在第0 min時，T4噬菌體還沒有侵染大腸桿菌，其體內不存在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；題圖顯示隨著侵染時間增加，和T4噬菌體DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來越高，而和大腸桿菌DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來越低，說明噬菌體DNA的轉錄增加，細菌基因活動受到抑制，D正確。 12．在噬菌體侵染細菌的實驗中，噬菌體與細菌保溫時間長短與放射性高低的關系如圖所示，下列關聯中最合理的是(35S標記的噬菌體記為甲組，32P標記的噬菌體記為乙組)(　　) A．甲組——上清液——b B．乙組——上清液——b C．甲組——沉淀物——c D．乙組——沉淀物——c 答案：B 13．(2018衡陽質檢)按照圖示1→2→3→4進行實驗，本實驗驗證了朊病毒是蛋白質侵染因子，它是一種只含蛋白質而不含核酸的病原微生物，題中所用牛腦組織細胞為無任何標記的活體細胞。據圖回答下列問題： (1)本實驗采用的方法是______________________________________。 (2)從理論上講，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，出現上述結果的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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，檢測放射性應主要位于________中，少量位于________中，原因是____________________________________ _____。 (4)一般病毒同朊病毒之間的最主要區(qū)別是：病毒侵入細胞是向宿主細胞提供________(物質)，利用宿主細胞的__________________進行_____________________________________。 解析：朊病毒不能獨立生活，在活細胞內才能增殖，所以要標記朊病毒需先培養(yǎng)帶標記的宿主細胞——牛腦組織細胞，再讓朊病毒侵染帶標記的牛腦組織細胞，完成對朊病毒的標記。因為朊病毒沒有核酸，只有蛋白質，蛋白質中磷含量極低，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標記的朊病毒侵入牛腦組織細胞，少量朊病毒不能侵染成功，所以放射性物質主要位于沉淀物中，上清液中含少量放射性物質。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)同位素標記法　(2)幾乎不能　幾乎不能　朊病毒不含核酸只含蛋白質，蛋白質中磷含量極低，故離心后上清液和沉淀物中幾乎不含32P　(3)沉淀物　上清液　經試管5中牛腦組織細胞培養(yǎng)出的朊病毒(蛋白質)被35S標記，提取后加入試管3中，35S隨朊病毒侵入到牛腦組織細胞中，因此放射性物質主要位于沉淀物中。同時會有少量的朊病毒不能成功侵入牛腦組織細胞，離心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物質　(4)核酸　核苷酸和氨基酸(原料)　自身核酸的復制和蛋白質的合成