高考生物考前3個月專題復習 專題4 遺傳的分子基礎(chǔ) 考點13 聚焦探索遺傳物質(zhì)本質(zhì)的經(jīng)典實驗

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專題4 遺傳的分子基礎(chǔ) 考點13 聚焦探索遺傳物質(zhì)本質(zhì)的經(jīng)典實驗 [直擊考綱]　1.人類對遺傳物質(zhì)的探索過程(Ⅱ)。2.DNA分子結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)錄和翻譯(Ⅱ)。6.基因與性狀的關(guān)系(Ⅱ)。 考點13　聚焦探索遺傳物質(zhì)本質(zhì)的經(jīng)典實驗 題組一　肺炎雙球菌轉(zhuǎn)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(jié)果如下表。據(jù)表判斷下列敘述： 實驗組號 接種菌型 加入S型菌物質(zhì) 培養(yǎng)皿長菌情況 A R 蛋白質(zhì) R型 B R 莢膜多糖 R型 C R DNA R型、S型 D R DNA(經(jīng)DNA酶處理) R型 (1)A不能證明S型菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化因子(　√　) (4)A～D說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)(　　) 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(jīng)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(jù)噬菌體侵染細菌的實驗，判斷下列相關(guān)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(zhì)，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(zhì)和DNA，證明了DNA的半保留復制(2014江蘇，4D)(　　) 依綱聯(lián)想 1．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中的3點誤區(qū)提醒 (1)轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是基因重組而非基因突變：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的只是少部分R型細菌：由于轉(zhuǎn)化受到DNA的純度、兩種細菌的親緣關(guān)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(zhuǎn)化成了S型細菌，而只是小部分R型細菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化。 (3)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗和體外轉(zhuǎn)化實驗的結(jié)論：體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗只是證明已經(jīng)被加熱殺死的S型細菌中存在轉(zhuǎn)化因子；體外轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)、莢膜多糖等不是遺傳物質(zhì)。 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(zhì)，用32P標記DNA。 (2)35S(標記蛋白質(zhì))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(xiàn)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(xiàn)放射性。 考向一　辨析探究遺傳物質(zhì)實驗的相關(guān)文字表述 1．(2016江蘇，1)下列關(guān)于探索DNA是遺傳物質(zhì)實驗的相關(guān)敘述，正確的是(　　) A．格里菲思實驗中肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化為S型是基因突變的結(jié)果 B．格里菲思實驗證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì) 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(zhì) 答案　D 解析　格里菲思實驗中R型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為S型是基因重組的結(jié)果，A錯誤；格里菲思實驗只證明了S型細菌中存在一種轉(zhuǎn)化因子，使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌，而不能證明該轉(zhuǎn)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(zhì)，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(zhì)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(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上僅有R型肺炎雙球菌生長。設(shè)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(zhì) C．直接證明S型細菌的DNA不是促進R型細菌轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為S型細菌，因此加入S型細菌的DNA分子后會出現(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)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(shù)，進行了“噬菌體侵染細菌的實驗”，經(jīng)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(zhì)(　　) 考向二　評析探究遺傳物質(zhì)實驗的相關(guān)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(nèi)長期存在 C．此實驗是模擬活體細菌轉(zhuǎn)化實驗 D．分離的物質(zhì)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(nèi)不能長期存在，B錯誤；此實驗是模擬艾弗里體外細菌轉(zhuǎn)化實驗，C錯誤；分離的物質(zhì)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(guān)的轉(zhuǎn)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(nèi)，則： a．圖中通過⑤⑥對照能說明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì)(　√　) b．⑥組產(chǎn)生的S型菌可能是基因重組的結(jié)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(jié)果是小鼠不死亡(　√　) e．⑤組實驗表明，加入S型菌體的蛋白質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)實驗的相關(guān)坐標圖 4．如圖為T4噬菌體感染大腸桿菌后，大腸桿菌內(nèi)放射性RNA與T4噬菌體DNA及大腸桿菌DNA的雜交結(jié)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(yīng)DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)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(zhuǎn)錄 D．隨著感染時間增加，噬菌體DNA的轉(zhuǎn)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(yīng)DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)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(nèi)不存在T4噬菌體的DNA，也不會轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)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(guān)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(jīng)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(jié)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(zhì)(　　) (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(nèi)噬菌體與細菌的數(shù)量變化如圖所示，則： ①在0～t1時間內(nèi)噬菌體一定還未侵入到細菌體內(nèi)(　　) ②在t1～t2時間內(nèi)，由于噬菌體侵入細菌體內(nèi)，導致細菌大量裂解死亡(　√　) ③在t2～t3時間內(nèi)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(zhì)的實驗方案 5．某研究小組在南極冰層中發(fā)現(xiàn)一種全新的病毒，為探究該病毒的遺傳物質(zhì)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(nèi)。 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(jié)果預測及結(jié)論： ①A、C組發(fā)病，____________，說明DNA是該病毒的遺傳物質(zhì)。 ②______________________________，說明____________________________。 (4)從注射的物質(zhì)看，該探究實驗所依據(jù)的生物學原理是________________；從實驗現(xiàn)象預測和相關(guān)判斷看，該實驗依據(jù)的生物學原理是____________________。 (5)若該病毒的遺傳物質(zhì)為DNA，則其徹底水解產(chǎn)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(zhì)　(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(jù)酶的專一性，即一種酶只能催化一種或一類化學反應(yīng)。DNA酶可以催化DNA的水解，最終產(chǎn)物中沒有DNA；RNA酶可以催化RNA的水解，最終產(chǎn)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(shè)置對照組，即D處應(yīng)該加入的是等量的生理鹽水。 (3)結(jié)果預測及結(jié)論： ①若DNA是該病毒的遺傳物質(zhì)，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)?。虎谌鬜NA是該病毒的遺傳物質(zhì)，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(zhì)根據(jù)的原理是酶的專一性；從實驗現(xiàn)象預測和相關(guān)判斷看，該實驗依據(jù)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(zhì)為DNA，則其初步水解產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，其徹底水解產(chǎn)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(zhì)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(shù)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(chǎn)生禽流感病毒。 (1)請你根據(jù)上述過程，為該實驗提出一個合理的假設(shè)： ________________________________________________________________________。 (2)你期望得到的實驗結(jié)果是：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果________________與__________________相符，可證明假設(shè)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(zhì)是DNA(或RNA) (2)甲組活雞胚中沒有產(chǎn)生禽流感病毒，乙組活雞胚中產(chǎn)生禽流感病毒(或甲組活雞胚中產(chǎn)生禽流感病毒，乙組活雞胚中沒有產(chǎn)生禽流感病毒) (3)實驗結(jié)果　預期結(jié)果 (4)①活雞胚是培養(yǎng)禽流感病毒的培養(yǎng)基?、谇萘鞲胁《臼且环N專門寄生于活鳥類細胞中的病毒　③用活雞胚作實驗材料比用其他活的鳥類成體或胚胎更方便、更經(jīng)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(nèi)產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生禽流感病毒