1、1专题 4 遗传的分子基础 考点 13 聚焦探索遗传物质本质的经典实验直击考纲 1.人类对遗传物质的探索过程()。2.DNA 分子结构的主要特点()。3.基因的概念()。4.DNA 分子的复制()。5.遗传信息的转录和翻译()。6.基因与性状的关系()。考点 13 聚焦探索遗传物质本质的经典实验题组一 肺炎双球菌转化实验1(2011广东，2 改编)艾弗里和其同事用 R型和 S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。据表判断下列叙述：实验组号 接种菌型 加入 S型菌物质 培养皿长菌情况A R 蛋白质 R型B R 荚膜多糖 R型C R DNA R型、S 型D R DNA(经 DNA酶处理) R型(1)A
2、不能证明 S型菌的蛋白质不是转化因子( )(2)B说明 S型菌的荚膜多糖有酶活性( )(3)C和 D说明 S型菌的 DNA是转化因子( )(4)AD 说明 DNA是主要的遗传物质( )题组二 噬菌体侵染细菌实验2(2016全国乙，29 节选)将一个某种噬菌体 DNA分子的两条链用 32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有 32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链 DNA分子都装配成噬菌体( n个)并释放，则其中含有 32P的噬菌体所占比例为 2/n，原因是_。答案 一个含有 32P标记的噬菌体双链 DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链 DNA分子中
3、，因此在得到的 n个噬菌体中只有 2个带有标记3(地方卷重组)依据噬菌体侵染细菌的实验，判断下列相关叙述：(1)分别用含有放射性同位素 35S和放射性同位素 32P的培养基培养噬菌体(2011江苏，12A)( )(2)分别用 35S和 32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养2(2011江苏，12B)( )(3)用 35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致(2011江苏，12C)( )(4)利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质，以宿主菌 DNA为模板合成子代噬菌体的核酸(2012重庆，2AB) ( )(5)赫尔希和蔡斯用 35S和 32P
4、分别标记 T2噬菌体的蛋白质和 DNA，证明了 DNA的半保留复制(2014江苏，4D)( )依纲联想1肺炎双球菌转化实验中的 3点误区提醒(1)转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎双球菌转化实验中 S型细菌的 DNA片段整合到 R型细菌的 DNA中，使受体菌获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。(2)转化的只是少部分 R型细菌：由于转化受到 DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等的影响，实验中并不是所有的 R型细菌都转化成了 S型细菌，而只是小部分 R型细菌发生了转化。(3)体内转化实验和体外转化实验的结论：体内转化实验只是证明已经被加热杀死的 S型细菌中存在转化因子；体外转化实
5、验证明了 DNA是遗传物质，蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质。2噬菌体侵染细菌实验中的 4点误区提醒(1)放射性同位素标记法的元素选择：用 35S标记蛋白质，用 32P标记 DNA。(2)35S(标记蛋白质)和 32P(标记 DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素的放射性。(3)获得具有放射性的 T2噬菌体的方法：先培养具有放射性的大肠杆菌，然后用具有放射性的大肠杆菌培养 T2噬菌体。3(4)侵染时间要合适：侵染时间过短或过长会使 32P组(用 32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌)的上清液中出现放射性，原因是部分噬菌体未侵染或子代噬菌体被释
6、放出来。搅拌要充分：如果搅拌不充分， 35S组(用 35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌)部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体和细菌会共同存在于沉淀物中，这样会造成沉淀物中出现放射性。考向一 辨析探究遗传物质实验的相关文字表述1(2016江苏，1)下列关于探索 DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是( )A格里菲思实验中肺炎双球菌 R型转化为 S型是基因突变的结果B格里菲思实验证明了 DNA是肺炎双球菌的遗传物质C赫尔希和蔡斯实验中 T2噬菌体的 DNA是用 32P直接标记的D赫尔希和蔡斯实验证明了 DNA是 T2噬菌体的遗传物质答案 D解析 格里菲思实验中 R型肺炎双球菌转化为 S型是基因重组的
7、结果，A 错误；格里菲思实验只证明了 S型细菌中存在一种转化因子，使 R型细菌转化为 S型细菌，而不能证明该转化因子是 DNA，B 错误；T 2噬菌体营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C 错误；赫尔希和蔡斯的 T2噬菌体侵染细菌实验证明了 DNA是 T2噬菌体的遗传物质，D 正确。2在艾弗里及其同事利用肺炎双球菌证明遗传物质是 DNA的实验中，用 DNA酶处理从 S型细菌中提取的 DNA之后与 R型活细菌混合培养，结果发现培养基上仅有 R型肺炎双球菌生长。设置本实验步骤的目的是( )A证明 R型细菌生长不需要 DNAB补充 R型细菌生长所需要的营养物质C直接证明 S型细菌的 DNA不是促
8、进 R型细菌转化的因素D与“以 S型细菌的 DNA与 R型细菌混合培养”的实验形成对照答案 D解析 S 型细菌的 DNA分子能将 R型细菌转化为 S型细菌，因此加入 S型细菌的 DNA分子后会出现 S型细菌；DNA 酶会将 DNA水解，因此将从 S型活细菌中提取的 DNA用 DNA酶进行处理，并将处理后的 DNA与 R型细菌混合培养，培养基不会出现 S型细菌，这与“以 S型细菌的 DNA与 R型细菌混合培养”的实验形成对照，证明 S型细菌的 DNA是转化因子。4思维延伸(1)将加热杀死的 S型细菌和 R型活细菌混合培养，在培养基上长出的大部分是 R型菌落( )(2)给小鼠注射加热杀死的 S型细
9、菌，小鼠不死亡，原因是高温使 S型细菌的 DNA变性了( )(3)要得到 35S标记的噬菌体必须直接接种在含 35S的动物细胞培养基中才能培养出来( )(4)在噬菌体侵染细菌的实验中，首先要获得同时含有 32P与 35S标记的噬菌体( )(5)1952年赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，进行了“噬菌体侵染细菌的实验” ，经短时间保温、搅拌后离心，若检测到放射性主要存在于沉淀物中，则标记噬菌体的元素是32P( )(6)噬菌体侵染细菌实验的过程中噬菌体的遗传信息流动方向是：RNADNARNA蛋白质( )考向二 评析探究遗传物质实验的相关图解和图示3如图是某同学实验过程示意图，下列叙述正确的是(
10、 )AS 型菌通过有丝分裂增殖BR 型菌在存活小鼠体内长期存在C此实验是模拟活体细菌转化实验D分离的物质分别与 R型菌混合后进行悬浮培养答案 D解析 S 型细菌属于原核生物，不能通过有丝分裂方式增殖，A 错误；小鼠存在免疫能力，因此 R型菌在存活小鼠体内不能长期存在，B 错误；此实验是模拟艾弗里体外细菌转化实验，C错误；分离的物质分别与 R型菌混合后进行悬浮培养，D 正确。思维延伸(1)下图是某兴趣小组利用两种肺炎双球菌进行相关的转化实验，各组肺炎双球菌先进行图5示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内，则：a图中通过对照能说明转化因子是 DNA而不是蛋白质( )b组产生的 S型菌可能是基因
11、重组的结果( )c能导致小鼠死亡的是四组( )d组为空白对照，实验结果是小鼠不死亡( )e组实验表明，加入 S型菌体的蛋白质后试管中长出的是有荚膜的菌体( )(2)如图为研究 T4噬菌体基因表达的部分实验过程。将分离得到的 RNA与热变性后的单链DNA杂交，检测各组放射性强度。则：a实验前需用含糖、氨基酸、血清等物质的培养基培养 T4噬菌体( )b过程中利用 3H尿嘧啶合成放射性物质的过程称为翻译( )c中分离得到的 RNA与 DNA杂交过程中有 AT碱基配对( )考向三 评析探究遗传物质实验的相关坐标图4如图为 T4噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性 RNA与 T4噬菌体 DNA及大肠杆
12、菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是( )A可在培养基中加入 3H尿嘧啶用以标记 RNAB参与分子杂交的放射性 RNA为相应 DNA的转录产物6C第 0 min时，与 DNA杂交的 RNA来自 T4噬菌体及大肠杆菌的转录D随着感染时间增加，噬菌体 DNA的转录增加，细菌基因活动受到抑制答案 C解析 尿嘧啶是 RNA特有的碱基，可以用 3H尿嘧啶标记 RNA，A 正确；RNA 能与 DNA杂交，RNA一定为相应 DNA的转录产物，B 正确；在第 0 min时，大肠杆菌还没有感染 T4噬菌体，所以在大肠杆菌体内不存在 T4噬菌体的 DNA，也不会转录，C 错误；从图中可以看出，随着感染时间增加，和
13、 T4噬菌体 DNA杂交的放射性 RNA所占百分比越来越高，说明噬菌体 DNA的转录增加，而和大肠杆菌 DNA杂交的放射性 RNA所占百分比越来越低，说明其转录受到抑制，D 正确。思维延伸(1)在“噬菌体侵染细菌的实验”中， 35S标记的噬菌体记为甲组， 32P标记的噬菌体记为乙组，在甲组中上清液放射性强度与保温时间长短的关系图可表示为下图曲线 a，而乙组中沉淀物放射性强度与保温时间长短的关系图可表示为下图曲线 b( )(2)用 32P和 35S分别标记的噬菌体侵染细菌，经短时间保温后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中 35S和 32P的放射性以及被侵染细菌的存活率，得到
14、如图所示的实验结果，则：在实验过程中细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来( )若被侵染细菌的存活率下降，细胞外 35S放射性会增高( )上清液中 35S占初始标记噬菌体放射性最大值只有 80%左右，其原因是侵染细菌的噬菌体外壳没有全部与细菌分离( )因上清液中 32P占初始标记噬菌体放射性的 30%，因此该实验不能证明 DNA是噬菌体的遗传物质( )(3)在噬菌体侵染细菌的实验中，随着培养时间的延长，培养基内噬菌体与细菌的数量变化如图所示，则：7在 0 t1时间内噬菌体一定还未侵入到细菌体内( )在 t1 t2时间内，由于噬菌体侵入细菌体内，导致细菌大量裂解死亡( )在 t2 t3时间内噬菌体
15、因失去寄生场所而停止增殖( )考向四 补充完善探究遗传物质的实验方案5某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒，为探究该病毒的遗传物质是 DNA还是RNA，做了如下实验。回答下列问题：(1)材料用具：该病毒核酸提取物、DNA 酶、RNA 酶、小白鼠及等渗生理盐水、注射器等。(2)实验步骤：取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为 A、B、C、D。补充完善下表，并将配制的溶液分别注射入小白鼠体内。组别 A B C D注射溶液该病毒核酸提取物和 RNA酶该病毒核酸提取物和_该病毒核酸提取物 _相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。(3)结果预测及结论：A、
16、C 组发病，_，说明 DNA是该病毒的遗传物质。_，说明_。(4)从注射的物质看，该探究实验所依据的生物学原理是_；从实验现象预测和相关判断看，该实验依据的生物学原理是_。(5)若该病毒的遗传物质为 DNA，则其彻底水解产物有_种。答案 (2)DNA 酶 等量生理盐水 (3)B、D 组未发病 B、C 组发病，A、D 组未发病 RNA是该病毒的遗传物质 (4)酶具有专一性 核酸控制生物体的性状(5)6解析 (2)根据酶的专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应。DNA 酶可以催化 DNA的水解，最终产物中没有 DNA；RNA 酶可以催化 RNA的水解，最终产物中没有 RNA，因此表中 B处加入
17、的是 DNA酶。探究实验要遵循对照原则和单一变量原则，因此还需要设置对照组，即 D处应该加入的是等量的生理盐水。8(3)结果预测及结论：若 DNA是该病毒的遗传物质，则 B组 DNA被水解，而 A、C 组 DNA完好，因此 A、C 组发病，B、D 组未发病；若 RNA是该病毒的遗传物质，则 A组 RNA被水解，而 B、C 组 RNA完好，因此 B、C 组发病，A、D 组未发病。(4)由第(2)题可知，注射物质根据的原理是酶的专一性；从实验现象预测和相关判断看，该实验依据的生物学原理是核酸控制生物体的性状。(5)若该病毒的遗传物质为 DNA，则其初步水解产物是 4种脱氧核苷酸，其彻底水解产物有6
18、种，即磷酸、脱氧核糖和四种碱基。思维延伸某科研小组为探究禽流感病毒的遗传物质是 DNA还是 RNA进行了如下实验：材料用具：显微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA 酶(可将 DNA水解)、RNA酶(可将 RNA水解)等。实验步骤：第一步：取活鸡胚分成等量的两组，用显微注射技术分别向甲组注射核酸提取物和 DNA酶，向乙组注射等量的核酸提取物和 RNA酶；第二步：在适宜且相同的条件下培养；第三步：分别从培养后的鸡胚中提取样品，检测是否产生禽流感病毒。(1)请你根据上述过程，为该实验提出一个合理的假设：_。(2)你期望得到的实验结果是：_。(3)如果_与_相符，可证明假设成立。(4)实验
19、材料选用活鸡胚的理由是：_；_；_。(5)实验材料选用 DNA水解酶的理由是_。(6)实验材料选用 RNA水解酶的理由是_。答案 (1)禽流感病毒的遗传物质是 DNA(或 RNA)(2)甲组活鸡胚中没有产生禽流感病毒，乙组活鸡胚中产生禽流感病毒(或甲组活鸡胚中产生9禽流感病毒，乙组活鸡胚中没有产生禽流感病毒)(3)实验结果 预期结果(4)活鸡胚是培养禽流感病毒的培养基 禽流感病毒是一种专门寄生于活鸟类细胞中的病毒 用活鸡胚作实验材料比用其他活的鸟类成体或胚胎更方便、更经济(5)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有 DNA，用 DNA水解酶处理核酸提取液，会使 DNA分解不能再复制，就不会在活鸡胚细胞内产生禽流感病毒(6)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有 RNA，用 RNA水解酶处理核酸提取液，会使 RNA分解不能再复制，就不会在活鸡胚细胞内产生禽流感病毒
