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1、第1节DNA是主要的遗传物质课时过关能力提升一、基础巩固1.人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程,下列有关叙述正确的是()A.孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质B.噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力C.证明DNA是遗传物质的原理是设法把DNA和蛋白质混合,共同观察它们的作用D.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA解析:孟德尔并没有弄清楚遗传因子的化学本质,DNA是遗传物质是艾弗里首先通过实验证明的。在噬菌体侵染细菌的实验中,赫尔希和蔡斯并没有把DNA和蛋白质进行分离提纯,而是使用同位素示踪技术将DNA和蛋白质分别标记进行研究,说服力更强。烟
2、草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,不能说明其他病毒的遗传物质也是RNA。答案:B2.DNA是主要的遗传物质是指()A.遗传物质的主要载体是染色体B.大多数生物的遗传物质是DNAC.细胞里的DNA大部分在染色体上D.染色体在遗传上起主要作用解析:一切有细胞结构的生物,体内既含有DNA,也含有RNA,但遗传物质是DNA。DNA病毒的遗传物质也是DNA,只有少数RNA病毒的遗传物质是RNA。由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。答案:B3.格里菲思进行了肺炎双球菌转化实验,下列哪一项不是格里菲思实验的意义?()A.提出了“转化因子”的概念B.证
3、实了DNA是遗传物质C.奠定了艾弗里实验的基础D.开辟了用微生物研究遗传学的新途径解析:1928年,格里菲思完成肺炎双球菌的转化实验,提出细菌体内有一种转化因子,它可使原本对小鼠无毒的细菌(R型)变成有毒的细菌(S型),但并没有证实这种物质是DNA。后来,美国科学家艾弗里和他的同事证明了该物质是DNA。答案:B4.100多年前,人们就开始了对遗传物质的探索历程。下列有关叙述错误的是()A.最初认为遗传物质是蛋白质,推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息B.在艾弗里肺炎双球菌的转化实验中,细菌转化的实质是发生了基因的重新组合C.噬菌体侵染细菌的实验之所以更有说服力,是因为分别对蛋白质与DNA进
4、行研究D.噬菌体侵染细菌的实验中,只有在离心后的沉淀物中才能检测到放射性同位素32P解析:噬菌体侵染细菌的实验中,由于部分噬菌体还未侵染大肠杆菌,或最先被侵染的大肠杆菌裂解,子代噬菌体释放出来,离心后的上清液中也能检测到少量放射性同位素32P。答案:D5.将分离后的有荚膜的S型肺炎双球菌的蛋白质与无荚膜的R型肺炎双球菌混合后注入小白鼠体内,小白鼠不死亡,从其体内分离出来的仍是R型肺炎双球菌。将分离后的S型肺炎双球菌的DNA与R型肺炎双球菌混合后注入小白鼠体内,则小白鼠死亡,并从体内分离出了有荚膜的S型肺炎双球菌。以上实验说明()A.R型和S型肺炎双球菌可以互相转化B.S型菌的蛋白质可诱导R型菌
5、转化为S型菌C.S型菌的DNA可诱导R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质D.S型菌的DNA可使小白鼠死亡答案:C6.T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。首先将大肠杆菌放到用含有放射性14C 和18O标记的有机物配制的培养基中培养一段时间,然后用未被标记的T2噬菌体去感染上述被标记的大肠杆菌。经保温一段时间后,从细菌体内分离出T2噬菌体,则此T2噬菌体的DNA分子和蛋白质分子中能检测到放射性物质的情况是()A.都能检测到14C和18OB.只有DNA分子中能检测到14C和18OC.都不能检测到14C和18OD.DNA分子中只能检测到18O,蛋白质分子中只能检测到14C答案:A7.格里
6、菲思和艾弗里及其同事所进行的肺炎双球菌转化实验,证实了()DNA是遗传物质RNA是遗传物质DNA是主要的遗传物质蛋白质不是遗传物质糖类不是遗传物质DNA能产生可遗传的变异A.B.C. D.解析:格里菲思和艾弗里及其同事所进行的实验能证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质和RNA是遗传物质。答案:A8.下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是()A.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B.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C.用35S标记的噬菌体侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D.
7、32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质解析:噬菌体营寄生生活,只能寄生在活细胞内,不能用培养基直接培养;保温时间不能过长,若保温时间太长,则可能有含32P的子代噬菌体释放出来,离心后存在于上清液中,导致上清液中检测到32P;35S标记的是噬菌体的蛋白质,理论上应存在于上清液中,但可能因搅拌不充分部分噬菌体仍吸附在细菌表面一起存在于沉淀物中;本实验可说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质,因为蛋白质未进入细菌体内。答案:C9.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都是以RNA为遗传物质的病毒,由于所含RNA不同,因而侵染后导致的植物症状不
8、同(如下图所示):将病毒的RNA和蛋白质分离,使其单独感染植物;或使不同病毒的RNA与蛋白质之间重新组合形成“杂种”病毒,然后使其感染植物。(1)图(a)、图(b)表现症状不同,其根本原因是。(2)在上图中画出叶片A、叶片B、叶片C表现出的感染症状。(3)从以上感染实验可知,起感染作用的是。(4)画出叶片C中繁殖产生的子代病毒的图示。(5)以上实验证明。(6)该实验的设计思路是。答案:(1)TMV和HRV具有不同的RNA(2)(3)病毒的RNA(4)(5)TMV和HRV的遗传物质是RNA(6)将病毒的RNA与蛋白质分离,单独研究其遗传功能10.某科学家做噬菌体侵染细菌实验时,用放射性同位素标记
9、某个噬菌体和细菌的有关结构或物质(如下表所示)。产生的n个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。噬菌体细菌DNA或核苷酸32P标记31P标记蛋白质或氨基酸35S标记32S标记(1)子代噬菌体的DNA应含有表中的元素。(2)子代噬菌体的蛋白质分子中,都没有元素,由此说明;子代噬菌体的蛋白质分子都含元素,这是因为。(3)实验中用放射性同位素标记噬菌体时,选取35S和32P,这两种同位素分别标记蛋白质和DNA的原因是。解析:(1)因为噬菌体增殖是以自身的DNA为模板,以细菌体内的核苷酸为原料,所以32P和31P都会在子代噬菌体中出现。(2)噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳没有进入细菌,因此子代噬菌
10、体的蛋白质分子中都没有35S;子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内以32S标记的氨基酸为原料合成的,子代噬菌体的蛋白质分子都含32S。(3)因为S仅存在于蛋白质外壳中,而P则几乎都存在于DNA中,所以实验中用放射性同位素标记噬菌体时,选取35S和32P这两种同位素分别标记蛋白质和DNA。答案:(1)32P和31P(2)35S噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳没有进入细菌细胞中32S子代噬菌体的蛋白质外壳是在细菌体内以32S标记的氨基酸为原料合成的(3)S仅存在于蛋白质外壳中,而P则几乎都存在于DNA中二、能力提升1.在探究核酸是遗传物质的历程中,有如下重要实验:噬菌体侵染细菌实验、肺炎双球菌转化实验、
11、烟草花叶病毒感染和重建实验。下列叙述正确的是()A.用35S标记的T2噬菌体感染不具放射性的细菌,少量子代噬菌体会含有35SB.加热杀死的S型细菌和活的R型细菌混合注入小鼠体内,不会引起小鼠患败血症C.S型细菌的DNA经DNA酶处理后,不能使活的R型细菌转化成S型细菌D.用烟草花叶病毒的RNA感染烟草,烟草中不会有子代病毒解析:用35S标记的T2噬菌体感染不具放射性的细菌,由于35S标记的T2噬菌体的蛋白质外壳留在外面,故子代噬菌体不含有35S,A项错误。把加热杀死的S型细菌和活的R型细菌混合后注射到小鼠体内,S型细菌体内的转化因子(DNA)能使R型细菌转化为S型细菌,因此会引起小鼠患败血症,
12、B项错误。S型细菌的DNA经DNA酶处理后,不能使活的R型细菌转化成S型细菌,C项正确。用烟草花叶病毒的RNA感染烟草,由于RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,故烟草中会有子代病毒,D项错误。答案:C2.在肺炎双球菌的转化实验中,将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡,则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是下图中的()解析:在开始阶段由于小鼠免疫系统的作用,R型细菌数量下降,由于部分R型细菌转化为S型细菌,S型细菌数量增多导致小鼠免疫力降低,进而引起R型细菌数量上升。答案:B3.以下是赫尔希和蔡斯实验的过程和结果。下列关于此实验的分析和结论,错误的是()A.上清液的
13、主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳,沉淀物的主要成分是细菌菌体B.此实验表明DNA是遗传物质C.实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌D.实验说明噬菌体的标记部分进入了细菌解析:上清液的主要成分是细菌的培养基和噬菌体蛋白质外壳,较重的沉淀物的主要成分是细菌菌体,A项正确。此实验表明:噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质外壳仍留在外面,DNA才是真正的遗传物质,B项正确。实验不能说明噬菌体的标记部分进入了细菌,因为噬菌体蛋白质外壳不能进入细菌,进入细菌体内的只有噬菌体DNA,C项错误,D项正确。答案:C4.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系,它们感染植物产生
14、的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中,不可能出现的结果是()实验编号实验过程实验结果病斑类型病斑中分离出的病毒类型a型TMV感染植物a型a型b型TMV感染植物b型b型组合病毒(a型TMV的蛋白质+b型TMV的RNA)感染植物b型a型组合病毒(b型TMV的蛋白质+a型TMV的RNA)感染植物a型a型A.实验 B.实验 C.实验 D.实验解析:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,而蛋白质不是遗传物质。在实验中,组合病毒的遗传物质是b型病毒的RNA,因此病斑类型是b型,病斑中分离出的病毒类型也应是b型。答案:C5.下图是“肺炎双球菌转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质,而蛋白质等其
15、他物质不是遗传物质”的是()A.B.C.D.解析:实验中活的R型细菌在S型细菌DNA的作用下,部分转化为S型细菌,且该性状能遗传,说明DNA是遗传物质,为了排除其他物质是遗传物质的可能性,需要设置一系列对照实验。题中分别与构成对照,说明S型细菌的DNA被水解后,以及S型细菌的蛋白质、多糖等都不能使R型细菌转化成S型细菌,即证明了DNA水解产物、蛋白质和多糖等其他物质不是遗传物质。答案:D6.有人试图通过实验来了解H5N1型禽流感病毒侵染家禽的过程,设计实验如下:一段时间,检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素,下表对结果的预测中,最可能发生的是()选项放射性S元素P元素A全部无全部32S全部
16、31PB全部有全部35S多数32P、少数31PC少数有全部32S少数32P、多数31PD全部有全部35S少数32P、多数31P解析:先用含32P的培养液培养家禽体细胞,再培养H5N1病毒使其RNA被32P标记,然后将这些H5N1病毒用35S标记的家禽体细胞进行培养。这些家禽体细胞中的P均为31P,因此子代H5N1病毒的蛋白质全部被35S标记,但其DNA中只有少数带有32P,而大多数带有31P。答案:D7.下列关于探索DNA是遗传物质实验的叙述,正确的是()A.艾弗里实验中使肺炎双球菌R型转化为S型的是DNA酶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D
17、NA是用32P直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质解析:艾弗里实验中使肺炎双球菌R型转化为S型的是DNA,A项错误。格里菲思实验仅仅说明存在“转化因子”,没有证明DNA是肺炎双球菌的遗传物质,B项错误。赫尔希和蔡斯实验是先用含32P的培养基培养大肠杆菌,再用T2噬菌体去侵染这种大肠杆菌,所以T2噬菌体的DNA不是用32P直接标记的,C项错误。赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,D项正确。答案:D8.艾弗里和他的同事进行了肺炎双球菌的体外转化实验,下图为肺炎双球菌转化的细胞形态示意图,据图回答下列问题。(1)实验是在格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验的
18、基础上进行的,其目的是证明转化因子的化学成分是。(2)为验证实验的正确性,如何设计实验? 。(3)上述实验还不能说明蛋白质不是遗传物质,如何进一步实验? 。(4)预测结果及相应结论:;。解析:艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验大胆设想把DNA和蛋白质分开,单独地、直接地观察DNA和蛋白质的作用,有较强的说服力。同时设置对照实验,把从S型细菌中提取出来的DNA用DNA酶水解后再与R型细菌混合培养,则R型细菌不能转化为S型细菌,进一步证实DNA是遗传物质。答案:(1)DNA(2)用从S型细菌中提取出来的DNA、DNA酶和R型细菌混合培养,观察R型细菌是否发生转化(3)提取S型细菌的蛋白质与R型细菌混合
19、培养,观察R型细菌是否转化为S型细菌(4)若没有转化的S型细菌,说明蛋白质不是遗传物质若有转化的S型细菌,说明蛋白质是遗传物质9.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,在理论上,上清液中不具有放射性,下层沉淀物中具有很高的放射性,而实验的实际结果显示:在离心的上清液中,也具有一定的放射性,而下层的沉淀物中放射性强度比理论值略低。(1)在理论上,上清液的放射性应该为0,其原因是。(2)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差,请你对实验过程进行误差分析。在实验中,从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段时间如果过长,会使上清液的放射性含量,其原因是。在实验中,如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆
20、菌细胞内,是否是误差的来源呢?,简述理由:。(3)请设计一个方法,来大量制备用32P标记的噬菌体。解析:(1)噬菌体侵染大肠杆菌时,只将其DNA注入,蛋白质未进入,由于P几乎都在DNA中,因此从理论上分析,上清液中应无放射性。(2)实验中,如果从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离的时间过长,就会有大肠杆菌裂解而释放出子代噬菌体,从而使上清液的放射性增强;如有部分被标记的噬菌体没有侵染到大肠杆菌内,离心后这部分噬菌体就分布在上清液中而使其带有放射性。(3)噬菌体是专门寄生在细菌细胞内的,因此要制备大量的用32P标记的噬菌体,应先用含32P的培养基培养其宿主大肠杆菌,再让噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌即可。答案:(1)噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内(2)升高噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来,经离心后分布于上清液中是没有侵染到大肠杆菌细胞内的噬菌体经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性(3)先用32P标记大肠杆菌,再用噬菌体去侵染被32P标记的大肠杆菌,可大量获得被32P标记的噬菌体。