考点13　聚焦探索遗传物质本质的经典实验.doc

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 ( Ⅱ ) 。 2.DNA 分子结构的主要特点 ( Ⅱ ) 。 3 . 基因的概念 ( Ⅱ ) 。 4.DNA 分子的复制 ( Ⅱ ) 。 5 . 遗传信息的转录和翻译 ( Ⅱ ) 。 6 . 基因与性状的关系 ( Ⅱ ) 。 体验真题 诊断疑漏 栏目索引 回归核心 考向特训 体验真题 诊断疑漏 题组一　肺炎双球菌转化实验 1 2 3 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 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)A ～ D 说明 DNA 是主要的 遗传物质 ( 　　 ) 答案 × × √ × 1 2 3 答案 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 32 P 进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有 32 P 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 32 P 的噬菌体所占比例为 2/ n ，原因 是 ________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________ 。 一个含有 32 P 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，因此在得到的 n 个噬菌体中只有 2 个带有标记 1 2 3 答案 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 35 S 和放射性同位素 32 P 的培养基培养 噬菌体 ( 2011· 江苏， 12A)( 　　 ) (2) 分别用 35 S 和 32 P 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 ( 2011· 江苏， 12B)( 　　 ) (3) 用 35 S 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) ( 　　 ) × × √ × 1 2 3 (5) 赫尔希和蔡斯用 35 S 和 32 P 分别标记 T 2 噬菌体的蛋白质和 DNA ，证明了 DNA 的 半保留复制 ( 2014· 江苏， 4D)( 　　 ) 答案 × 返回 1 2 3 回归核心 考向特训 依 纲联想 1. 肺炎双球菌转化实验中的 3 点误区提醒 核心梳理 (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 35 S 标记蛋白质，用 32 P 标记 DNA 。 (2) 35 S( 标记蛋白质 ) 和 32 P( 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 T 2 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 T 2 噬菌体。 (4) 侵染时间要合适：侵染时间过短或过长会使 32 P 组 ( 用 32 P 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放出来。搅拌要充分：如果搅拌不充分， 35 S 组 ( 用 35 S 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 考向特训 解析 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 T 2 噬菌体的 DNA 是用 32 P 直接标记的 D. 赫尔希和蔡斯实验证明了 DNA 是 T 2 噬菌体的遗传物质 √ 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 T 2 噬菌体侵染细菌实验证明了 DNA 是 T 2 噬菌体的遗传物质， D 正确。 解析 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 DNA B. 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 √ 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。 思维 延伸 答案 (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 35 S 标记的噬菌体必须直接接种在含 35 S 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 32 P 与 35 S 标记的 噬菌体 ( 　　 ) √ × × × 答案 (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 32 P ( 　　 ) (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： RNA → DNA → RNA → 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 ( 　　 ) A.S 型菌通过有丝分裂增殖 B.R 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 解析 √ 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。 答案 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 ⑤⑥ 对照能说明转化因子是 DNA 而不是 蛋白质 ( 　　 ) b. ⑥ 组产生的 S 型菌可能是基因重组的 结果 ( 　　 ) √ √ 答案 思维 延伸 c. 能导致小鼠死亡的是 ①②③④ 四 组 ( 　　 ) d. ④ 组为空白对照，实验结果是小鼠不 死亡 ( 　　 ) e. ⑤ 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 ( 　　 ) × √ × a. 实验前需用含糖、氨基酸、血清等物质的培养基培养 T 4 噬菌体 ( 　　 ) b. ② 过程中利用 3 H — 尿嘧啶合成放射性物质的过程称为 翻译 ( 　　 ) c. ③ 中分离得到的 RNA 与 DNA 杂交过程中有 A—T 碱基配对 ( 　　 ) 答案 思维 延伸 (2) 如图为研究 T 4 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： × × √ 考向三　评析探究遗传物质实验的相关坐标图 4. 如图为 T 4 噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性 RNA 与 T 4 噬菌体 DNA 及大肠杆菌 DNA 的杂交结果。下列叙述错误的是 ( 　　 ) A. 可在培养基中加入 3 H －尿嘧啶用以标记 RNA B. 参与分子杂交的放射性 RNA 为相应 DNA 的转录产物 C. 第 0 min 时，与 DNA 杂交的 RNA 来自 T 4 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 解析 √ 解析　 尿嘧啶是 RNA 特有的碱基，可以用 3 H －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 T 4 噬菌体，所以在大肠杆菌体内不存在 T 4 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 T 4 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 。 答案 思维 延伸 (1) 在 “ 噬菌体侵染细菌的实验 ” 中， 35 S 标记的噬菌体记为甲组， 32 P 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 ( 　　 ) √ ① 在实验过程中细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放 出来 ( 　　 ) ② 若被侵染细菌的存活率下降，细胞外 35 S 放射性会 增高 ( 　　 ) ③ 上清液中 35 S 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 ( 　　 ) ④ 因上清液中 32 P 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 ( 　　 ) 答案 (2) 用 32 P 和 35 S 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 35 S 和 32 P 的放射性以及被侵染细菌的存活率，得到如图所示的实验结果，则： √ × √ × 答案 (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： ① 在 0 ～ t 1 时间内噬菌体一定还未侵入到细菌 体内 ( 　　 ) ② 在 t 1 ～ t 2 时间内，由于噬菌体侵入细菌体内，导致细菌大量裂解 死亡 ( 　　 ) ③ 在 t 2 ～ t 3 时间内噬菌体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： ① 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 。 ② 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 ______ ______ __ 解析　 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。 DNA 酶 等量生理盐水 解析答案 ③ 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： ① A 、 C 组发病， ___________ __ _ ，说明 DNA 是该病毒的遗传物质。 ② __________________________ ， 说明 _______________________ 。 解析答案 解析　 结果预测及结论： ① 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； ② 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。 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) 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 ____________________ 。 解析答案 解析　 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。 酶具有专一性 核酸控制生物体的性状 (5) 若该病毒的遗传物质为 DNA ，则其彻底水解产物有 _____ 种。 解析答案 解析　 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 种，即磷酸、脱氧核糖和四种碱基。 6 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) 实验材料选用活鸡胚的理由是： ① ______________________________ ； ② ____________________________________________ ； ③ __________________________________________________________ 。 答案 禽流感病毒的遗传物质是 DNA( 或 RNA) 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禽流感病毒，乙组活鸡胚中没有产生禽流感病毒 ) 实验结果 预期结果 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) 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 ____________________________ ________________________________________________________________________________________________ 。 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 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 答案 返回