高考生物考前3個月專題復習 專題4 遺傳的分子基礎 考點13 聚焦探索遺傳物質本質的經典實驗

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專題4 遺傳的分子基礎 考點13 聚焦探索遺傳物質本質的經典實驗 [直擊考綱]　1.人類對遺傳物質的探索過程(Ⅱ)。2.DNA分子結構的主要特點(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。4.DNA分子的復制(Ⅱ)。5.遺傳信息的轉錄和翻譯(Ⅱ)。6.基因與性狀的關系(Ⅱ)。 考點13　聚焦探索遺傳物質本質的經典實驗 題組一　肺炎雙球菌轉化實驗 1．(2011廣東，2改編)艾弗里和其同事用R型和S型肺炎雙球菌進行實驗，結果如下表。據表判斷下列敘述： 實驗組號 接種菌型 加入S型菌物質 培養(yǎng)皿長菌情況 A R 蛋白質 R型 B R 莢膜多糖 R型 C R DNA R型、S型 D R DNA(經DNA酶處理) R型 (1)A不能證明S型菌的蛋白質不是轉化因子(　　) (2)B說明S型菌的莢膜多糖有酶活性(　　) (3)C和D說明S型菌的DNA是轉化因子(　√　) (4)A～D說明DNA是主要的遺傳物質(　　) 題組二　噬菌體侵染細菌實驗 2．(2016全國乙，29節(jié)選)將一個某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進行標記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個)并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是 ________________________________________________________________________。 答案　一個含有32P標記的噬菌體雙鏈DNA分子經半保留復制后，標記的兩條單鏈只能分配到兩個噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個噬菌體中只有2個帶有標記 3．(地方卷重組)依據噬菌體侵染細菌的實驗，判斷下列相關敘述： (1)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(2011江蘇，12A)(　　) (2)分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行長時間的保溫培養(yǎng)(2011江蘇，12B)(　　) (3)用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致(2011江蘇，12C)(　√　) (4)利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌體的蛋白質，以宿主菌DNA為模板合成子代噬菌體的核酸(2012重慶，2AB) (　　) (5)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的半保留復制(2014江蘇，4D)(　　) 依綱聯想 1．肺炎雙球菌轉化實驗中的3點誤區(qū)提醒 (1)轉化的實質是基因重組而非基因突變：肺炎雙球菌轉化實驗中S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體菌獲得了新的遺傳信息，即發(fā)生了基因重組。 (2)轉化的只是少部分R型細菌：由于轉化受到DNA的純度、兩種細菌的親緣關系、受體菌的狀態(tài)等的影響，實驗中并不是所有的R型細菌都轉化成了S型細菌，而只是小部分R型細菌發(fā)生了轉化。 (3)體內轉化實驗和體外轉化實驗的結論：體內轉化實驗只是證明已經被加熱殺死的S型細菌中存在轉化因子；體外轉化實驗證明了DNA是遺傳物質，蛋白質、莢膜多糖等不是遺傳物質。 2．噬菌體侵染細菌實驗中的4點誤區(qū)提醒 (1)放射性同位素標記法的元素選擇：用35S標記蛋白質，用32P標記DNA。 (2)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放射性的存在部位，不能確定是何種元素的放射性。 (3)獲得具有放射性的T2噬菌體的方法：先培養(yǎng)具有放射性的大腸桿菌，然后用具有放射性的大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體。 (4)侵染時間要合適：侵染時間過短或過長會使32P組(用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌)的上清液中出現放射性，原因是部分噬菌體未侵染或子代噬菌體被釋放出來。攪拌要充分：如果攪拌不充分，35S組(用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌)部分噬菌體與大腸桿菌沒有分離，噬菌體和細菌會共同存在于沉淀物中，這樣會造成沉淀物中出現放射性。 考向一　辨析探究遺傳物質實驗的相關文字表述 1．(2016江蘇，1)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 答案　D 解析　格里菲思實驗中R型肺炎雙球菌轉化為S型是基因重組的結果，A錯誤；格里菲思實驗只證明了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，而不能證明該轉化因子是DNA，B錯誤；T2噬菌體營寄生生活，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。 2．在艾弗里及其同事利用肺炎雙球菌證明遺傳物質是DNA的實驗中，用DNA酶處理從S型細菌中提取的DNA之后與R型活細菌混合培養(yǎng)，結果發(fā)現培養(yǎng)基上僅有R型肺炎雙球菌生長。設置本實驗步驟的目的是(　　) A．證明R型細菌生長不需要DNA B．補充R型細菌生長所需要的營養(yǎng)物質 C．直接證明S型細菌的DNA不是促進R型細菌轉化的因素 D．與“以S型細菌的DNA與R型細菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照 答案　D 解析　S型細菌的DNA分子能將R型細菌轉化為S型細菌，因此加入S型細菌的DNA分子后會出現S型細菌；DNA酶會將DNA水解，因此將從S型活細菌中提取的DNA用DNA酶進行處理，并將處理后的DNA與R型細菌混合培養(yǎng)，培養(yǎng)基不會出現S型細菌，這與“以S型細菌的DNA與R型細菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照，證明S型細菌的DNA是轉化因子。 思維延伸 (1)將加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合培養(yǎng)，在培養(yǎng)基上長出的大部分是R型菌落(　√　) (2)給小鼠注射加熱殺死的S型細菌，小鼠不死亡，原因是高溫使S型細菌的DNA變性了(　　) (3)要得到35S標記的噬菌體必須直接接種在含35S的動物細胞培養(yǎng)基中才能培養(yǎng)出來(　　) (4)在噬菌體侵染細菌的實驗中，首先要獲得同時含有32P與35S標記的噬菌體(　　) (5)1952年赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標記技術，進行了“噬菌體侵染細菌的實驗”，經短時間保溫、攪拌后離心，若檢測到放射性主要存在于沉淀物中，則標記噬菌體的元素是32P(　√　) (6)噬菌體侵染細菌實驗的過程中噬菌體的遺傳信息流動方向是：RNA→DNA→RNA→蛋白質(　　) 考向二　評析探究遺傳物質實驗的相關圖解和圖示 3．如圖是某同學實驗過程示意圖，下列敘述正確的是(　　) A．S型菌通過有絲分裂增殖 B．R型菌在存活小鼠體內長期存在 C．此實驗是模擬活體細菌轉化實驗 D．分離的物質分別與R型菌混合后進行懸浮培養(yǎng) 答案　D 解析　S型細菌屬于原核生物，不能通過有絲分裂方式增殖，A錯誤；小鼠存在免疫能力，因此R型菌在存活小鼠體內不能長期存在，B錯誤；此實驗是模擬艾弗里體外細菌轉化實驗，C錯誤；分離的物質分別與R型菌混合后進行懸浮培養(yǎng)，D正確。 思維延伸 (1)下圖是某興趣小組利用兩種肺炎雙球菌進行相關的轉化實驗，各組肺炎雙球菌先進行圖示處理，再培養(yǎng)一段時間后注射到不同小鼠體內，則： a．圖中通過⑤⑥對照能說明轉化因子是DNA而不是蛋白質(　√　) b．⑥組產生的S型菌可能是基因重組的結果(　√　) c．能導致小鼠死亡的是①②③④四組(　　) d．④組為空白對照，實驗結果是小鼠不死亡(　√　) e．⑤組實驗表明，加入S型菌體的蛋白質后試管中長出的是有莢膜的菌體(　　) (2)如圖為研究T4噬菌體基因表達的部分實驗過程。將分離得到的RNA與熱變性后的單鏈DNA雜交，檢測各組放射性強度。則： a．實驗前需用含糖、氨基酸、血清等物質的培養(yǎng)基培養(yǎng)T4噬菌體(　　) b．②過程中利用3H—尿嘧啶合成放射性物質的過程稱為翻譯(　　) c．③中分離得到的RNA與DNA雜交過程中有A—T堿基配對(　√　) 考向三　評析探究遺傳物質實驗的相關坐標圖 4．如圖為T4噬菌體感染大腸桿菌后，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．隨著感染時間增加，噬菌體DNA的轉錄增加，細菌基因活動受到抑制 答案　C 解析　尿嘧啶是RNA特有的堿基，可以用3H－尿嘧啶標記RNA，A正確；RNA能與DNA雜交，RNA一定為相應DNA的轉錄產物，B正確；在第0 min時，大腸桿菌還沒有感染T4噬菌體，所以在大腸桿菌體內不存在T4噬菌體的DNA，也不會轉錄，C錯誤；從圖中可以看出，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，說明噬菌體DNA的轉錄增加，而和大腸桿菌DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來越低，說明其轉錄受到抑制，D正確。 思維延伸 (1)在“噬菌體侵染細菌的實驗”中，35S標記的噬菌體記為甲組，32P標記的噬菌體記為乙組，在甲組中上清液放射性強度與保溫時間長短的關系圖可表示為下圖曲線a，而乙組中沉淀物放射性強度與保溫時間長短的關系圖可表示為下圖曲線b(　√　) (2)用32P和35S分別標記的噬菌體侵染細菌，經短時間保溫后，用攪拌器攪拌，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菌的存活率，得到如圖所示的實驗結果，則： ①在實驗過程中細菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來(　√　) ②若被侵染細菌的存活率下降，細胞外35S放射性會增高(　　) ③上清液中35S占初始標記噬菌體放射性最大值只有80%左右，其原因是侵染細菌的噬菌體外殼沒有全部與細菌分離(　√　) ④因上清液中32P占初始標記噬菌體放射性的30%，因此該實驗不能證明DNA是噬菌體的遺傳物質(　　) (3)在噬菌體侵染細菌的實驗中，隨著培養(yǎng)時間的延長，培養(yǎng)基內噬菌體與細菌的數量變化如圖所示，則： ①在0～t1時間內噬菌體一定還未侵入到細菌體內(　　) ②在t1～t2時間內，由于噬菌體侵入細菌體內，導致細菌大量裂解死亡(　√　) ③在t2～t3時間內噬菌體因失去寄生場所而停止增殖(　√　) 考向四　補充完善探究遺傳物質的實驗方案 5．某研究小組在南極冰層中發(fā)現一種全新的病毒，為探究該病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，做了如下實驗。回答下列問題： (1)材料用具：該病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等滲生理鹽水、注射器等。 (2)實驗步驟： ①取健康且生長狀況基本一致的小白鼠若干，隨機均分成四組，編號分別為A、B、C、D。 ②補充完善下表，并將配制的溶液分別注射入小白鼠體內。 組別 A B C D 注射溶液 該病毒核酸提取物和RNA酶 該病毒核酸提取物和______ 該病毒核酸提取物 ________ ③相同條件下培養(yǎng)一段時間后，觀察比較各組小白鼠的發(fā)病情況。 (3)結果預測及結論： ①A、C組發(fā)病，____________，說明DNA是該病毒的遺傳物質。 ②______________________________，說明____________________________。 (4)從注射的物質看，該探究實驗所依據的生物學原理是________________；從實驗現象預測和相關判斷看，該實驗依據的生物學原理是____________________。 (5)若該病毒的遺傳物質為DNA，則其徹底水解產物有________種。 答案　(2)②DNA酶　等量生理鹽水　(3)①B、D組未發(fā)病?、贐、C組發(fā)病，A、D組未發(fā)病　RNA是該病毒的遺傳物質　(4)酶具有專一性　核酸控制生物體的性狀 (5)6 解析　(2)②根據酶的專一性，即一種酶只能催化一種或一類化學反應。DNA酶可以催化DNA的水解，最終產物中沒有DNA；RNA酶可以催化RNA的水解，最終產物中沒有RNA，因此表中B處加入的是DNA酶。探究實驗要遵循對照原則和單一變量原則，因此還需要設置對照組，即D處應該加入的是等量的生理鹽水。 (3)結果預測及結論： ①若DNA是該病毒的遺傳物質，則B組DNA被水解，而A、C組DNA完好，因此A、C組發(fā)病，B、D組未發(fā)??；②若RNA是該病毒的遺傳物質，則A組RNA被水解，而B、C組RNA完好，因此B、C組發(fā)病，A、D組未發(fā)病。 (4)由第(2)題可知，注射物質根據的原理是酶的專一性；從實驗現象預測和相關判斷看，該實驗依據的生物學原理是核酸控制生物體的性狀。 (5)若該病毒的遺傳物質為DNA，則其初步水解產物是4種脫氧核苷酸，其徹底水解產物有6種，即磷酸、脫氧核糖和四種堿基。 思維延伸 某科研小組為探究禽流感病毒的遺傳物質是DNA還是RNA進行了如下實驗： 材料用具：顯微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活雞胚、DNA酶(可將DNA水解)、RNA酶(可將RNA水解)等。 實驗步驟： 第一步：取活雞胚分成等量的兩組，用顯微注射技術分別向甲組注射核酸提取物和DNA酶，向乙組注射等量的核酸提取物和RNA酶； 第二步：在適宜且相同的條件下培養(yǎng)； 第三步：分別從培養(yǎng)后的雞胚中提取樣品，檢測是否產生禽流感病毒。 (1)請你根據上述過程，為該實驗提出一個合理的假設： ________________________________________________________________________。 (2)你期望得到的實驗結果是：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果________________與__________________相符，可證明假設成立。 (4)實驗材料選用活雞胚的理由是： ①______________________________________________________________________； ②______________________________________________________________________； ③______________________________________________________________________。 (5)實驗材料選用DNA水解酶的理由是_______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)實驗材料選用RNA水解酶的理由是______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)禽流感病毒的遺傳物質是DNA(或RNA) (2)甲組活雞胚中沒有產生禽流感病毒，乙組活雞胚中產生禽流感病毒(或甲組活雞胚中產生禽流感病毒，乙組活雞胚中沒有產生禽流感病毒) (3)實驗結果　預期結果 (4)①活雞胚是培養(yǎng)禽流感病毒的培養(yǎng)基　②禽流感病毒是一種專門寄生于活鳥類細胞中的病毒?、塾没铍u胚作實驗材料比用其他活的鳥類成體或胚胎更方便、更經濟 (5)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有DNA，用DNA水解酶處理核酸提取液，會使DNA分解不能再復制，就不會在活雞胚細胞內產生禽流感病毒 (6)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有RNA，用RNA水解酶處理核酸提取液，會使RNA分解不能再復制，就不會在活雞胚細胞內產生禽流感病毒