高中生物第16講　人類對遺傳物質(zhì)的探索過程

第六單元遺傳的分子基礎(chǔ)第16講人類對遺傳物質(zhì)的探索過程內(nèi)容比較——知考向核心素養(yǎng)——提考能內(nèi)容要求人類對遺傳物質(zhì)的探索過程生命觀念DNA的結(jié)構(gòu)與其作為遺傳物質(zhì)的功能相適應(yīng)科學(xué)思維分析總結(jié)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程，培養(yǎng)邏輯分析能力科學(xué)探究分析人類對遺傳物質(zhì)探索的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與舊教材對比增：①莢膜的解釋(相關(guān)信息)；②自變量控制中的加法和減法原理。改：①肺炎雙球菌改為肺炎鏈球菌；②艾弗里實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；③T2噬菌體改為T2噬菌體?？键c(diǎn)一肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.肺炎鏈球菌的類型2.格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)僅能證明S型細(xì)菌中含有某種“轉(zhuǎn)化因子”，但轉(zhuǎn)化因子的本質(zhì)不清楚。提醒發(fā)生轉(zhuǎn)化的只是少部分R型細(xì)菌。3.艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)涉及酶解法和細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)提醒①轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組而非基因突變：肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是指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(屬于廣義上的)。②加熱并沒有使DNA完全失去活性：加熱致死S型細(xì)菌的過程中，其蛋白質(zhì)變性失活，但是其內(nèi)部的DNA在加熱結(jié)束后隨著溫度的降低又逐漸恢復(fù)活性?？枷驀@肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，考查科學(xué)探究能力1.(2021·廈門外國語學(xué)校調(diào)研)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的部分過程如圖所示。下列敘述正確的是()A.S型肺炎鏈球菌的菌落表面粗糙，R型肺炎鏈球菌的菌落表面光滑B.S型肺炎鏈球菌的DNA經(jīng)加熱后失活，因而注射加熱致死的S型肺炎鏈球菌的小鼠仍存活C.從病死小鼠中分離得到的只有S型肺炎鏈球菌而無R型肺炎鏈球菌D.該實(shí)驗(yàn)未證明R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎鏈球菌是由S型肺炎鏈球菌的DNA引起的答案D解析有莢膜的S型肺炎鏈球菌的菌落表面光滑，無莢膜的R型肺炎鏈球菌的菌落表面粗糙，A錯誤；注射加熱致死的S型肺炎鏈球菌后的小鼠仍存活的原因是S型肺炎鏈球菌的蛋白質(zhì)經(jīng)加熱后變性失活，B錯誤；從病死小鼠中分離得到的有S型肺炎鏈球菌也有R型肺炎鏈球菌，C錯誤；該實(shí)驗(yàn)證明存在轉(zhuǎn)化因子，但沒有證明R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型肺炎鏈球菌是由S型肺炎鏈球菌的DNA引起的，D正確。2.(2021·江蘇省姜堰中學(xué)期中)某生物興趣小組為了驗(yàn)證艾弗里關(guān)于肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，其中不能獲得活的S型細(xì)菌的是()將加熱致死的S型肺炎鏈球菌破碎后，設(shè)法去除絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制成細(xì)胞提取液并均分到編號為①②③④的四支試管中備用甲組將①號試管中的提取液與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)乙組在②號試管的提取液中加入蛋白酶，處理一段時間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)丙組在③號試管的提取液中加入DNA酶，處理一段時間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)丁組在④號試管的提取液中加入RNA酶，處理一段時間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)A.甲組B.乙組C.丙組D.丁組答案C解析制備的細(xì)胞提取液中含有S型細(xì)菌的DNA、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，S型細(xì)菌的DNA可使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，DNA酶可催化DNA水解，將含S型細(xì)菌的DNA的細(xì)胞提取液用DNA酶處理一段時間后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，R型細(xì)菌不能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，故丙組實(shí)驗(yàn)不能獲得活的S型細(xì)菌。蛋白酶可催化蛋白質(zhì)水解，RNA酶可催化RNA水解，分析甲、乙、丁三組實(shí)驗(yàn)，這三組實(shí)驗(yàn)均含有S型細(xì)菌的DNA，因此這三組實(shí)驗(yàn)都能獲得活的S型細(xì)菌。考點(diǎn)二噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)材料T2噬菌體和大腸桿菌。(1)噬菌體的結(jié)構(gòu)及生活方式(2)噬菌體的增殖2.實(shí)驗(yàn)方法同位素標(biāo)記法。該實(shí)驗(yàn)中用35S、32P分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA。不用14C和18O3.實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果(1)標(biāo)記噬菌體T2噬菌體屬于病毒，專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)，不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)。若要標(biāo)記T2噬菌體，需先標(biāo)記大腸桿菌。(2)噬菌體侵染細(xì)菌對比實(shí)驗(yàn)(相互對照)提醒攪拌的目的是把吸附在細(xì)菌上的噬菌體外殼和細(xì)菌分開；離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)噬菌體侵染細(xì)菌時，其DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼留在外面。(2)子代噬菌體的各種性狀是通過親代DNA遺傳的。5.結(jié)論DNA是遺傳物質(zhì)。[思維巧記]“二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況1.對T2噬菌體的化學(xué)組成分析表明：僅蛋白質(zhì)分子中含有硫，磷幾乎都存在于DNA分子中。eq\x(必修②P45“相關(guān)信息”)必修②P46“思考·討論拓展”2.從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？在實(shí)際操作過程中最大的困難是什么？提示從控制自變量的角度，艾弗里在每個實(shí)驗(yàn)組中特異性地去除了一種物質(zhì)，然后觀察在沒有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)(如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等)。1.(科學(xué)思維)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，理論上沉淀物中不含放射性，但實(shí)際上含有少量放射性的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。提示可能由于攪拌不充分，離心時間過短，轉(zhuǎn)速過低等原因有少量含35S的噬菌體外殼仍吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)了少量的放射性。2.(科學(xué)探究)寫出用32P標(biāo)記噬菌體的步驟：(1)用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，獲得被32P標(biāo)記的大腸桿菌。(2)再用被標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，得到DNA中含有32P標(biāo)記的噬菌體。1.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”(1)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌(2)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌2.比較肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)處理方法酶解法：對細(xì)胞提取物分別用蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶處理后，與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)同位素標(biāo)記法：分別用同位素35S、32P標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA檢測方式觀察菌落類型檢測放射性同位素存在位置結(jié)論證明DNA是遺傳物質(zhì)證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能直接證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)因蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)考向1巧借噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，考查科學(xué)探究能力1.(2019·江蘇卷，3改編)赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)證實(shí)了DNA是遺傳物質(zhì)，下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是()A.實(shí)驗(yàn)中可用15N代替32P標(biāo)記DNAB.噬菌體外殼蛋白是由大腸桿菌的DNA控制形成的C.噬菌體DNA的合成原料來自大腸桿菌D.實(shí)驗(yàn)證明了大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是DNA答案C解析N是蛋白質(zhì)和DNA共有的元素，若用15N代替32P標(biāo)記噬菌體的DNA，則其蛋白質(zhì)也會被標(biāo)記，不能區(qū)分噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA，A錯誤；噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是以噬菌體的DNA為模板，利用大腸桿菌體內(nèi)的原料合成的，B錯誤；子代噬菌體DNA合成的模板來自親代噬菌體自身的DNA，而合成的原料來自大腸桿菌，C正確；該實(shí)驗(yàn)證明了噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，D錯誤。2.(2021·廣東深圳調(diào)研)用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，經(jīng)培養(yǎng)、攪拌、離心、檢測，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%。上清液帶有放射性的原因可能是()A.攪拌不充分，吸附在大腸桿菌上的噬菌體未與細(xì)菌分離B.噬菌體侵染大腸桿菌后，大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體C.離心時間過長，上清液中析出較重的大腸桿菌D.32P標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，離心后存在于上清液中答案B解析用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時，攪拌不充分，吸附在大腸桿菌上的噬菌體未與細(xì)菌分離，上清液中不會出現(xiàn)放射性，A錯誤；上清液的放射性占15%，原因可能是保溫時間偏長，噬菌體大量繁殖后，大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體，B正確；不論離心時間多長，上清液中也不會析出較重的大腸桿菌，C錯誤；32P不可能標(biāo)記在噬菌體蛋白質(zhì)上，D錯誤?？枷?結(jié)合兩大經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，考查科學(xué)思維能力3.(2021·中原名校聯(lián)盟質(zhì)量考評)關(guān)于肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)以及T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的分析正確的是()A.設(shè)計(jì)思路一致B.都用到了同位素標(biāo)記法C.都不能得出蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)的結(jié)論D.所涉及生物的遺傳物質(zhì)都是DNA答案D解析三個實(shí)驗(yàn)中，只有肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路相同，A錯誤；肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)都沒有用到放射性同位素標(biāo)記法，B錯誤；肺炎鏈球菌的艾弗里的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸龅鞍踪|(zhì)不是遺傳物質(zhì)的結(jié)論，C錯誤；三個實(shí)驗(yàn)所涉及生物有T2噬菌體、小鼠、細(xì)菌，它們的遺傳物質(zhì)都是DNA，D正確。4.(2020·海南省高考模擬，4)下列各項(xiàng)中，能作為DNA是遺傳物質(zhì)直接證據(jù)的是()A.不同生物的DNA不同B.同種生物的不同細(xì)胞中，DNA的性質(zhì)和含量保持恒定C.用加熱殺死的S型肺炎鏈球菌能把R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活菌D.赫爾希和蔡斯利用同位素標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)答案D解析不同生物的DNA不同，只能證明DNA的多樣性，不能證明DNA是生物的遺傳物質(zhì)，A錯誤；同種生物的不同細(xì)胞中，DNA的性質(zhì)和含量保持恒定，不能證明DNA是生物的遺傳物質(zhì)，B錯誤；用加熱致死的S型肺炎鏈球菌能把R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌，可證明加熱致死的S型肺炎鏈球菌中有能把R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的物質(zhì)，不能證明DNA是生物的遺傳物質(zhì)，C錯誤；赫爾希和蔡斯利用同位素32P、35S分別標(biāo)記DNA、蛋白質(zhì)，通過噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，D正確。考點(diǎn)三生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的分析1.煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗(yàn)提醒煙草花葉病毒TMV的增殖方式與噬菌體增殖方式類似，TMV裸露的RNA可以通過植物葉片摩擦形成的微傷口進(jìn)入植物細(xì)胞。沒有蛋白質(zhì)衣殼的保護(hù)，感染的頻率比較低。一旦TMV的RNA能順利進(jìn)入煙草的細(xì)胞內(nèi)，就能像噬菌體一樣繁殖，產(chǎn)生新的TMV，從而讓煙草植株感染。2.DNA是主要的遺傳物質(zhì)就生物個體而言，其遺傳物質(zhì)是唯一的真核生物與原核生物的遺傳物質(zhì)是DNA，病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。生物界絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有極少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA，因而DNA是主要的遺傳物質(zhì)。是對整個生物界而言3.不同生物的遺傳物質(zhì)常見的RNA病毒有哪些？生物類型病毒原核生物真核生物體內(nèi)核酸種類DNA或RNADNA和RNADNA和RNA體內(nèi)堿基種類4種5種5種體內(nèi)核苷酸種類4種8種8種遺傳物質(zhì)DNA或RNADNADNA實(shí)例噬菌體、煙草花葉病毒乳酸菌、藍(lán)細(xì)菌玉米、小麥、人提示常見的RNA病毒有：2019新型冠狀病毒、煙草花葉病毒、HIV、禽流感病毒等?？枷蚪Y(jié)合探究遺傳物質(zhì)的思路與方法，考查科學(xué)探究能力1.(2021·山西運(yùn)城調(diào)研)已知煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)都能侵染煙草葉片，且兩者都由蛋白質(zhì)和RNA組成，如圖是探索HRV的遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是RNA的操作流程圖。請據(jù)圖分析下列說法錯誤的是()A.本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了對照原則，無空白對照組B.實(shí)驗(yàn)過程中重組病毒的后代是HRVC.該實(shí)驗(yàn)只能說明HRV的遺傳物質(zhì)是RNAD.若運(yùn)用同位素標(biāo)記法，不能選擇15N標(biāo)記答案A解析a組和b組分別由TMV和HRV直接侵染煙草葉片，屬于空白對照組，A錯誤；將TMV的蛋白質(zhì)外殼和HRV的RNA進(jìn)行重組，獲得重組病毒，其后代是HRV，B正確；該實(shí)驗(yàn)只設(shè)計(jì)用HRV的RNA和TMV的蛋白質(zhì)外殼重組獲得的病毒侵染煙草葉片的實(shí)驗(yàn)，因此，該實(shí)驗(yàn)只能證明HRV的遺傳物質(zhì)是RNA，C正確；病毒的蛋白質(zhì)外殼和RNA均含有N，故無法用15N將蛋白質(zhì)外殼和RNA區(qū)分開，因此，不能選擇15N標(biāo)記，D正確。2.(2021·安徽蚌埠聯(lián)考)某科研機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)了一種新型病毒，并對該病毒的遺傳物質(zhì)做了進(jìn)一步研究。請思考并回答下列相關(guān)問題：(1)據(jù)研究人員介紹，該病毒的遺傳物質(zhì)比HIV的遺傳物質(zhì)更加穩(wěn)定。據(jù)此可初步推測，該病毒的遺傳物質(zhì)是________，理由是______________________________________________。(2)通過化學(xué)分析的方法對該病毒的遺傳物質(zhì)種類進(jìn)行研究，分析其五碳糖或堿基種類均可作出判斷，如果________________，則為DNA，如果________________，則為RNA。(3)也可以用同位素標(biāo)記技術(shù)研究其遺傳物質(zhì)種類，將宿主細(xì)胞置于含有放射性標(biāo)記核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，再用病毒感染該宿主細(xì)胞，一段時間后搜集病毒并檢測其放射性。培養(yǎng)基中的各種核苷酸是否都需要標(biāo)記？________，理由是_________________________________________________________________。答案(1)DNADNA是雙鏈而RNA是單鏈，DNA的結(jié)構(gòu)相比RNA更穩(wěn)定，不易發(fā)生變異(2)五碳糖是脫氧核糖或含堿基T五碳糖是核糖或含堿基U(3)不需要如果對各種核苷酸都進(jìn)行標(biāo)記，則該病毒的核酸無論是DNA還是RNA，在病毒中均能檢測到放射性解析(1)HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，易發(fā)生變異，而題中病毒的遺傳物質(zhì)比HIV的遺傳物質(zhì)穩(wěn)定，說明其遺傳物質(zhì)是DNA，DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生變異。(2)兩種核酸中，DNA特有的成分是脫氧核糖和胸腺嘧啶，RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶。(3)如果對各種核苷酸都進(jìn)行標(biāo)記，則該病毒的核酸無論是DNA還是RNA，在病毒中均能檢測到放射性，因此培養(yǎng)基中的核苷酸是不需要都標(biāo)記的。探究遺傳物質(zhì)的方法1.探究思路(1)若探究哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)——設(shè)法將物質(zhì)分開，單獨(dú)看作用。(2)若探究未知病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA——利用酶的專一性或同位素標(biāo)記法。2.探究方法重溫真題經(jīng)典再現(xiàn)1.經(jīng)典重組判斷正誤(1)新冠病毒與肺炎鏈球菌均可利用自身的核糖體進(jìn)行蛋白質(zhì)合成(2020·全國卷Ⅱ，1B)()(2)新冠病毒與肺炎鏈球菌二者遺傳物質(zhì)所含有的核苷酸是相同的(2020·全國卷Ⅱ，1C)()(3)T2噬菌體可感染肺炎鏈球菌導(dǎo)致其裂解(2018·全國卷Ⅱ，5B)()(4)T2噬菌體的核酸和蛋白質(zhì)中含硫元素。(2013·海南卷，13A)()(5)格里菲思實(shí)驗(yàn)證明了DNA是肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)(2016·江蘇卷，1B)()提示(1)×新冠病毒不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不含核糖體等細(xì)胞器。(2)×新冠病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)為DNA，二者核苷酸不同。(3)×T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。(4)×核酸中不含硫元素。(5)×2.(2019·海南卷，21改編)下列實(shí)驗(yàn)及結(jié)果中，能作為直接證據(jù)說明“核糖核酸是遺傳物質(zhì)”的是()A.紅花植株與白花植株雜交，F(xiàn)1為紅花，F(xiàn)2中紅花∶白花＝3∶1B.病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質(zhì)混合后感染煙草只能得到病毒甲C.加熱致死的S型肺炎鏈球菌與R型活菌混合培養(yǎng)后可分離出S型活菌D.用放射性同位素標(biāo)記T2噬菌體外殼蛋白，在子代噬菌體中檢測不到放射性答案B解析紅花植株與白花植株雜交，F(xiàn)1為紅花，F(xiàn)2中紅花∶白花＝3∶1，屬于性狀分離現(xiàn)象，不能說明RNA是遺傳物質(zhì)，A錯誤；病毒甲的RNA與病毒乙的蛋白質(zhì)混合后感染煙草只能得到病毒甲，說明病毒甲的RNA是遺傳物質(zhì)，B正確；加熱致死的S型肺炎鏈球菌與R型活菌混合培養(yǎng)后可分離出S型活菌，只能說明加熱致死的S型菌中存在轉(zhuǎn)化因子，不能說明RNA是遺傳物質(zhì)，C錯誤；用放射性同位素標(biāo)記T2噬菌體外殼蛋白，在子代噬菌體中檢測不到放射性，說明蛋白質(zhì)未進(jìn)入大腸桿菌，不能證明RNA是遺傳物質(zhì)，D錯誤。3.(2017·全國卷Ⅱ，2改編)在證明DNA是遺傳物質(zhì)的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)發(fā)揮了重要作用。下列與該噬菌體相關(guān)的敘述，正確的是()A.T2噬菌體也可以在肺炎鏈球菌中復(fù)制和增殖B.T2噬菌體病毒顆粒內(nèi)可以合成mRNA和蛋白質(zhì)C.培養(yǎng)基中的32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T2噬菌體的核酸中D.人體免疫缺陷病毒與T2噬菌體的核酸類型和增殖過程相同答案C解析T2噬菌體只能侵染大腸桿菌，不能侵染肺炎鏈球菌，所以不可以在肺炎鏈球菌中復(fù)制和增殖，A錯誤；病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能獨(dú)立生活，所以在T2噬菌體病毒顆粒內(nèi)不可以合成mRNA和蛋白質(zhì)，需要借助宿主細(xì)胞來合成mRNA和蛋白質(zhì)，B錯誤；噬菌體侵染細(xì)菌時，其DNA進(jìn)入細(xì)菌并作為模板控制子代噬菌體的合成，復(fù)制及表達(dá)需大腸桿菌提供原料、酶和ATP，所以培養(yǎng)基中的32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T2噬菌體的核酸中，C正確；人體免疫缺陷病毒與T2噬菌體的核酸類型和增殖過程不相同，前者是RNA病毒，后者是DNA病毒，D錯誤。4.(2017·全國卷Ⅰ，29)根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)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(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型，簡要寫出：(1)實(shí)驗(yàn)思路，(2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個組)答案(1)實(shí)驗(yàn)思路：甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)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(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)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(jié)果及結(jié)論：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；若乙組收集的病毒有放射性，甲組無，即為DNA病毒。解析(1)DNA和RNA的化學(xué)組成存在差異，如DNA特有的堿基是T，而RNA特有的堿基是U，因此可用放射性同位素分別標(biāo)記堿基T和堿基U，通過檢測子代的放射性可知該病毒的類型。根據(jù)分析，本實(shí)驗(yàn)思路為：甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)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(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)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)若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；若乙組收集的病毒有放射性，甲組無，即為DNA病毒。課后·分層訓(xùn)練(時間：35分鐘)1.(2020·北京等級模考，5)在噬菌體侵染白喉棒狀桿菌并增殖的過程中，需要借助細(xì)胞器完成的步驟是()A.噬菌體特異性吸附在細(xì)菌細(xì)胞上B.噬菌體遺傳物質(zhì)整合到細(xì)菌DNA上C.噬菌體DNA在細(xì)菌細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄D.噬菌體的蛋白質(zhì)在細(xì)菌細(xì)胞中合成答案D解析噬菌體特異性吸附在細(xì)菌細(xì)胞上不需要借助細(xì)胞器完成，A錯誤；噬菌體將其遺傳物質(zhì)注入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，并整合到細(xì)菌的DNA上，不需要借助細(xì)胞器完成，B錯誤；噬菌體的DNA在細(xì)菌細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄，不需要借助細(xì)胞器完成，C錯誤；噬菌體蛋白質(zhì)的合成需要借助細(xì)菌的核糖體，D正確。2.(2021·長沙一中質(zhì)檢)S型肺炎鏈球菌具有多糖類的莢膜，R型肺炎鏈球菌則不具有。下列敘述錯誤的是()A.培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加入S型細(xì)菌的多糖類物質(zhì)，不能產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌B.培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加入S型細(xì)菌的DNA的完全水解產(chǎn)物，不能產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌C.培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加入S型細(xì)菌的DNA和DNA酶，能產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌D.培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加入S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)，不能產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌答案C解析S型細(xì)菌的多糖類物質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子，不能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成具有莢膜的S型細(xì)菌，A正確；S型細(xì)菌的DNA的完全水解產(chǎn)物是脫氧核糖、堿基、磷酸，不是轉(zhuǎn)化因子，故培養(yǎng)R型活細(xì)菌時加入S型細(xì)菌的完全水解產(chǎn)物，不會產(chǎn)生具有莢膜的S型細(xì)菌，B正確；培養(yǎng)R型活細(xì)菌時，加入S型細(xì)菌的DNA和DNA酶后，DNA被水解，不會產(chǎn)生具有莢膜的細(xì)菌，C錯誤；S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)不能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成具有莢膜的S型細(xì)菌，D正確。3.(2021·福建廈門模擬)如圖是T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的部分實(shí)驗(yàn)步驟示意圖，對此實(shí)驗(yàn)有關(guān)敘述錯誤的是()A.本實(shí)驗(yàn)選用T2噬菌體做實(shí)驗(yàn)材料的原因之一是其結(jié)構(gòu)組成只有蛋白質(zhì)和DNAB.圖示實(shí)驗(yàn)步驟中若混合培養(yǎng)后保溫時間過長則上清液中放射性會增強(qiáng)C.本實(shí)驗(yàn)所使用的被標(biāo)記的噬菌體不能通過接種在含有35S的培養(yǎng)基中獲得D.T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)未能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)答案B解析本實(shí)驗(yàn)選用噬菌體做實(shí)驗(yàn)材料的原因之一是其結(jié)構(gòu)組成只有蛋白質(zhì)和DNA，A正確；本實(shí)驗(yàn)是用35S標(biāo)記噬菌體，圖示實(shí)驗(yàn)步驟中若混合培養(yǎng)后保溫時間過長上清液中放射性也不會增強(qiáng)，B錯誤；本實(shí)驗(yàn)所使用的被標(biāo)記的噬菌體不能通過接種在含有35S的培養(yǎng)基中獲得，只能通過活的被標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)獲得，C正確；噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明DNA是遺傳物質(zhì)，但未能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，D正確。4.(2021·廣東珠海期末改編)下列有關(guān)遺傳物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的敘述，錯誤的是()A.格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)未能說明遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)B.格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中對DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)進(jìn)行了分離C.赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)的巧妙之處是以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料并運(yùn)用了同位素標(biāo)記法D.艾弗里等人的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)答案B解析格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了S型細(xì)菌中有一種轉(zhuǎn)化因子能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，未能說明遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是DNA，A正確；格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中沒有對DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)進(jìn)行分離，B錯誤；T2噬菌體侵染大腸桿菌時只有DNA進(jìn)入大腸桿菌，這樣可以將DNA和蛋白質(zhì)徹底分開，而用放射性同位素分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)的特征元素，便于放射性分布的檢測，因此赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)的巧妙之處在于使用T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料并運(yùn)用了同位素標(biāo)記法，C正確；艾弗里等人的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，D正確。5.(2021·廣東佛山期末)下列關(guān)于肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是()A.加熱致死的S型細(xì)菌中DNA全部失去活性B.加熱致死的S型細(xì)菌能使小鼠死亡C.加入S型細(xì)菌的DNA后，只有部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌D.在轉(zhuǎn)化過程中，加熱致死的S型細(xì)菌中的DNA沒有進(jìn)入R型活細(xì)菌中答案C解析加熱致死的S型細(xì)菌的DNA在溫度降低后仍有活性，仍能起作用，A錯誤；加熱致死后的S型細(xì)菌不能使小鼠死亡，B錯誤；加入S型細(xì)菌的DNA后，只有部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌，C正確；在轉(zhuǎn)化過程中，加熱致死的S型細(xì)菌中的DNA進(jìn)入R型活細(xì)菌中，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，D錯誤。6.(2021·湖南師大附中檢測)用32P標(biāo)記的一個噬菌體侵染用15N標(biāo)記的大腸桿菌，一段時間后大腸桿菌裂解釋放出100個子代噬菌體。下列有關(guān)敘述不正確的是()A.所有子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼中都含15NB.所有子代噬菌體的核酸中都含15NC.含32P的子代噬菌體占所有子代噬菌體的eq\f(1,50)D.所有子代噬菌體只含15N不含32P答案D解析N是構(gòu)成蛋白質(zhì)和DNA的重要元素，而合成子代噬菌體的原料全部來自大腸桿菌，A、B正確；無論DNA復(fù)制多少代，所有子代噬菌體中只有2個各自含有親代DNA的一條鏈，因此含32P的子代噬菌體占所有子代噬菌體的eq\f(1,50)，C正確，D錯誤。7.(2021·陜西西安高新中學(xué)檢測)自2009年3月起，在墨西哥和美國等先后發(fā)生甲型H1N1流感后，我國及世界各國都先后向世界衛(wèi)生組織申請索要甲型H1N1流感病毒毒株用于生產(chǎn)疫苗，我國研制出的預(yù)防甲型H1N1流感的疫苗，已在全國進(jìn)行分批次免費(fèi)接種。據(jù)所學(xué)知識回答下列問題：(1)在研制疫苗過程中，實(shí)驗(yàn)室獲得大量甲型H1N1病毒，不是將病毒直接接種在無細(xì)胞的培養(yǎng)基上，而是將其接種到7日齡的活雞胚上培養(yǎng)，其原因是____________________________________________________。(2)利用特定的顏色反應(yīng)來鑒定H1N1流感病毒的化學(xué)成分，原理是①RNA在濃鹽酸中與苔黑酚試劑共熱顯綠色；②DNA可被甲基綠染色劑染成綠色；③____________________________________________________。(3)在上述鑒定其化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，請利用活雞胚為材料，以雞胚組織中是否含有H1N1病毒為檢測指標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究H1N1病毒的遺傳物質(zhì)并預(yù)測結(jié)果和結(jié)論。①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：________________________________________________________________________________________________________________。②實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論：a.____________________________________，說明H1N1病毒的RNA和蛋白質(zhì)都具有遺傳效應(yīng)。b.______________________________，說明________________________________________。c.只在用蛋白質(zhì)感染的雞胚中檢測到H1N1病毒，說明___________________________________________________________________________________。答案(1)病毒的繁殖只能在宿主細(xì)胞中進(jìn)行(2)③蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑反應(yīng)顯紫色(3)①將H1N1病毒的RNA和蛋白質(zhì)分開，分別用RNA和蛋白質(zhì)感染活雞胚組織，在適宜條件下培養(yǎng)一段時間，分別檢測雞胚中是否存在H1N1病毒②a.在用RNA、蛋白質(zhì)分別感染的雞胚中都檢測到了H1N1病毒b.只在用RNA感染的雞胚中檢測到H1N1病毒H1N1病毒的RNA具有遺傳效應(yīng)c.H1N1病毒的蛋白質(zhì)具有遺傳效應(yīng)解析(1)病毒營寄生生活，只能在活細(xì)胞中生存。(2)蛋白質(zhì)可用雙縮脲試劑鑒定。(3)根據(jù)題意可知，要探究H1N1病毒的遺傳物質(zhì)，其設(shè)計(jì)思路是將H1N1病毒的化學(xué)成分分離開，分別感染活雞胚，檢測雞胚中是否有H1N1病毒存在。探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及結(jié)論可能存在多種情況，需要進(jìn)行全面預(yù)測。8.(2020·浙江1月選考，23)某研究小組用放射性同位素32P、35S分別標(biāo)記T2噬菌體，然后將大腸桿菌和被標(biāo)記的噬菌體置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)，如圖所示。一段時間后，分別進(jìn)行攪拌、離心，并檢測沉淀物和懸浮液中的放射性。下列分析錯誤的是()A.甲組的懸浮液含極少量32P標(biāo)記的噬菌體DNA，但不產(chǎn)生含32P的子代噬菌體B.甲組被感染的細(xì)菌內(nèi)含有32P標(biāo)記的噬菌體DNA，也可產(chǎn)生不含32P的子代噬菌體C.乙組的懸浮液含極少量35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)，也可產(chǎn)生含35S的子代噬菌體D.乙組被感染的細(xì)菌內(nèi)不含35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)，也不產(chǎn)生含35S的子代噬菌體答案C解析甲組32P標(biāo)記的為噬菌體的DNA，由于噬菌體侵染大腸桿菌并非高度同步，因此混合培養(yǎng)適宜時間后攪拌、離心，甲組的懸浮液可含極少量32P，但不產(chǎn)生含32P的子代噬菌體，A正確；DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，由于大腸桿菌不能提供32P，因此經(jīng)若干代復(fù)制后，大多數(shù)子代噬菌體的DNA不含32P，B正確；乙組標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，而在侵染過程中蛋白質(zhì)外殼不能進(jìn)入宿主細(xì)胞，且宿主細(xì)胞不提供35S，因此子代噬菌體均不含35S，C錯誤，D正確。9.(2021·安徽五校聯(lián)考)用32P和35S標(biāo)記的噬菌體分別侵染細(xì)菌，經(jīng)短時間保溫后，用攪拌機(jī)攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液中35S和32P的放射性以及被侵染細(xì)菌的存活率，得到下圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列說法不正確的是()A.攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離B.攪拌時間小于1min時，沉淀物中的放射性很高C.在實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來D.若被侵染細(xì)菌的存活率下降，細(xì)胞外35S放射性會增高答案D解析噬菌體侵染細(xì)菌時，蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌外面，通過攪拌使蛋白質(zhì)外殼與細(xì)菌、沒侵染成功的噬菌體與細(xì)菌分離，A正確；攪拌時間小于1min時，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼與細(xì)菌不能很好地分離，沉淀物中的放射性很高，B正確；由圖可知，被侵染細(xì)菌全部存活，即噬菌體沒有裂解，故沒有子代噬菌體釋放出來，C正確；如果被侵染細(xì)菌的存活率下降，細(xì)胞外32P放射性會增高，D錯誤。10.(2021·山東濰坊統(tǒng)考)下列關(guān)于艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的敘述，錯誤的是()A.該實(shí)驗(yàn)是在英國微生物學(xué)家格里菲思的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的B.該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了同位素標(biāo)記法C.實(shí)驗(yàn)過程中，通過觀察菌落的特征來判斷是否發(fā)生轉(zhuǎn)化D.該實(shí)驗(yàn)證明肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNA答案B解析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了酶解法和細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)等，但沒有采用同位素標(biāo)記法，B錯誤。11.(2021·武漢市調(diào)研)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)。下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)菌的有關(guān)敘述正確的是()A.圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)大腸桿菌的，其內(nèi)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(jì)一組用35S標(biāo)記噬菌體的實(shí)驗(yàn)，兩組相互對照，都是實(shí)驗(yàn)組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，則一定是感染時間太長，子代噬菌體釋放出來造成的答案B解析由于親代噬菌體已用32P標(biāo)記，要研究該標(biāo)記物出現(xiàn)的部位，因此培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)液不應(yīng)含有32P標(biāo)記的無機(jī)鹽，A錯誤；基因分離定律適用于進(jìn)行有性生殖的真核生物的核基因的遺傳，病毒和細(xì)菌的遺傳均不遵循該規(guī)律，C錯誤；若本組實(shí)驗(yàn)B(上清液)中出現(xiàn)放射性，可能是感染時間較短，部分噬菌體沒有侵入大腸桿菌，仍存在于培養(yǎng)液中，也可能是感染時間過長，子代噬菌體會從大腸桿菌中釋放出來，導(dǎo)致上清液中出現(xiàn)放射性，D錯誤。12.(2021·河南九師聯(lián)盟)1928年，英國微生物學(xué)家格里菲思以小鼠為實(shí)驗(yàn)材料做了如下實(shí)驗(yàn)：項(xiàng)目第一組第二組第三組第四組實(shí)驗(yàn)處理注射R型活細(xì)菌注射S型活細(xì)菌注射加熱致死的S型細(xì)菌注射R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果小鼠不死亡小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌小鼠不死亡小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌下列關(guān)于此實(shí)驗(yàn)的分析不正確的是()A.實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵現(xiàn)象是第四組小鼠死亡并從其體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌B.對第四組實(shí)驗(yàn)的分析必須以第一、二、三組的實(shí)驗(yàn)為對照C.本實(shí)驗(yàn)說明R型細(xì)菌發(fā)生了某種轉(zhuǎn)化D.本實(shí)驗(yàn)結(jié)論為“DNA是使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子”答案D解析本實(shí)驗(yàn)只能得出S型細(xì)菌體內(nèi)存在“轉(zhuǎn)化因子”，但是“轉(zhuǎn)化因子”的化學(xué)本質(zhì)是通過艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)得出的，D錯誤。13.(2021·河北唐山質(zhì)檢)如圖為T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的部分步驟和結(jié)果，請據(jù)圖回答下列問題：(1)T2噬菌體的化學(xué)成分是__________________，用放射性32P標(biāo)記的是T2噬菌體的________。(2)要獲得32P標(biāo)記的噬菌體，必須用含32P的大腸桿菌培養(yǎng)，而不能用含32P的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，原因是____________________________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)過程中攪拌的目的是，離心后放射性較高的是________(填“上清液”或“沉淀物”)。(4)接種噬菌體后培養(yǎng)時間過長，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性增強(qiáng)，最可能的原因是____________________________________________________。(5)赫爾希和蔡斯還設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，請簡述對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：____________________________________________________。預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是____________________________________________________。答案(1)蛋白質(zhì)和DNADNA(2)噬菌體是細(xì)菌病毒