学年高中生物第四章遗传的分子基础第一节探索遗传物质的过程知能演练轻巧夺冠苏教版必修2.docx
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学年高中生物第四章遗传的分子基础第一节探索遗传物质的过程知能演练轻巧夺冠苏教版必修2
第一节探索遗传物质的过程
[随堂检测]
知识点一 肺炎双球菌的转化实验
1．肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的S菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R菌无毒性。
如图为所做的细菌转化实验。
下列相关说法错误的是（ ）
A．C组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡
B．能导致小鼠患败血症死亡的有A、D两组
C．E组实验表明，加S菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R菌
D．D组产生的有毒性的肺炎双球菌不能将该性状遗传给后代
解析：
选D。
根据题意和图示分析可知：
B组煮沸后细菌死亡，故B能生存；无荚膜的菌无毒，故C能生存；DNA放入D后促使R型菌转化为S型菌，故D不能生存（死亡）；蛋白质不能促使R型菌转化，故E能生存。
A中是活的有荚膜细菌，B中是死的有荚膜细菌，C中细菌无荚膜，D中加入有荚膜细菌的DNA后，使部分无荚膜细菌转化为活的有荚膜细菌，E中加入的是有荚膜细菌的蛋白质，不会使无荚膜细菌转化为有荚膜细菌，因此，能导致小鼠死亡的只有A、D两组；A、B选项正确。
D、E两组分别向无荚膜的细菌培养液中加入的是有荚膜细菌的DNA和蛋白质，根据是否导致小鼠死亡可以说明转化因子是DNA而不是蛋白质；C选项正确。
D组产生的有毒性的肺炎双球菌是由于有荚膜的DNA进入无荚膜细菌的结果，DNA是遗传物质，由它所控制的性状能够遗传给后代，所以D选项错误。
知识点二 噬菌体侵染细菌实验
2．图2为用标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌（T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内）的实验，据图判断下列叙述正确的是（ ）
A．图2中用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质、DNA，标记元素所在部位分别对应于图1中的⑤①
B．锥形瓶中的培养液是用来培养32P标记的T2噬菌体的，其营养成分中应含有32P
C．图2中的⑥⑦分别代表搅拌、离心过程，其中⑦的目的之一是让B上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒
D．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
解析：
选C。
蛋白质、DNA的特征元素分别为S、P，图1中的①为磷酸基团，含有P元素，⑤为肽键，含N元素，④为R基团，可能含有S元素，A错误；图中锥形瓶中的培养液用于培养大肠杆菌，用含32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌时，锥形瓶内的营养成分中不能含有32P，B错误；图2中的⑥⑦分别代表搅拌、离心过程，其中⑦的目的之一是让B上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，C正确；噬菌体是DNA病毒，其增殖过程中所需的原料、酶来自大肠杆菌，而DNA模板则由噬菌体自身提供，D错误。
3．下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是（ ）
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
解析：
选C。
格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌，但格里菲思并没有证明“转化因子”是什么，A项错误；艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，并没有证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡，B项错误；由于噬菌体没有细胞结构，所以离心后，有细胞结构的大肠杆菌在试管底部，而噬菌体及噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中，C项正确；赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体只有少部分带有32P标记，因为噬菌体在进行DNA复制的时候，模板是亲代噬菌体中带有32P标记的DNA分子，而原料是大肠杆菌中没有带32P标记的脱氧核苷酸，D项错误。
知识点三 DNA是主要的遗传物质
4．下列关于遗传物质的说法，错误的是（ ）
①真核生物的遗传物质是DNA ②原核生物的遗传物质是RNA ③细胞核的遗传物质是DNA ④细胞质的遗传物质是RNA ⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤D．③④⑤
解析：
选C。
真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA，①正确、②错误；细胞核和细胞质的遗传物质都是DNA，③正确、④错误；甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA，⑤错误。
知识点四 DNA的提取与鉴定
5．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是（ ）
A．酵母菌和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水
C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻璃棒上有白色絮状物
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
解析：
选C。
A项，原则上含DNA的生物都可作为提取DNA的材料，只是DNA含量高的材料成功的可能性更大。
B项，DNA在2mol/L的NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大。
C项，向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，玻璃棒搅拌会加快血细胞的破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA。
D项，DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后变蓝色。
6．根据下列有关遗传物质研究的科学实验回答问题：
（1）如图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，该实验是在格里菲思肺炎双球菌转化实验的基础上进行的，其目的是证明“转化因子”的化学成分。
请据图回答：
在对R型细菌进行培养之前，首先必须进行的工作是对S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质__________________________。
（2）1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，如图是实验的部分过程：
①赫尔希和蔡斯用不同的放射性同位素分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，而不是标记在同一种噬菌体上，这其中蕴涵的设计思路是_____________________。
图中是用放射性同位素标记____________的实验操作。
②噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要________。
A．细菌的DNA及其氨基酸
B．噬菌体的DNA及其氨基酸
C．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
D．细菌的DNA及噬菌体的氨基酸
解析：
实验要遵循单一变量原则，分离DNA和蛋白质，单独观察其作用才能确定哪个是遗传物质。
上清液中放射性很高，所以是标记了噬菌体的蛋白质外壳，蛋白质外壳没有进入细菌，离心后在上清液中。
合成蛋白质外壳的模板是噬菌体的DNA，原料是细菌的氨基酸。
答案：
（1）分离并提纯
（2）①分离DNA和蛋白质，单独观察其作用 蛋白质外壳 ②C
[课时作业]
一、选择题
1．下列遗传物质的探索实验中，哪一个没有证明具体的遗传物质是什么（ ）
A．格里菲思肺炎双球菌转化实验
B．艾弗里肺炎双球菌转化实验
C．噬菌体侵染细菌实验
D．烟草花叶病毒感染实验
解析：
选A。
格里菲思实验只能说明加热杀死的S型球菌中含有使R型活球菌转化为S型活球菌的转化因子。
2．已知有荚膜的肺炎双球菌引起动物致死性肺炎，无荚膜的肺炎双球菌对动物无害。
请根据下列实验分析：
从有荚膜的肺炎双球菌中提取出了DNA、蛋白质、多糖等物质，分别加入培养无荚膜细菌的培养基中，并将培养液注射到小鼠体内，其结果不正确的是（ ）
解析：
选D。
从有荚膜的肺炎双球菌体内提取的物质中，只有DNA才能使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌，使小鼠致死，A、B、C三项都正确。
D项中有DNA，但用DNA酶处理DNA分子，就会使DNA分子水解，从而不会使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌，小鼠应正常。
3．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四个试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是（ ）
A．3和4 B．1、3和4
C．2、3和4D．1、2、3和4
解析：
选D。
艾弗里的肺炎双球菌的转化实验证明，DNA是遗传物质。
2、3、4三个试管内因为没有S型细菌的DNA，所以R型细菌都不会发生转化，因此只有R型细菌；1号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只有一部分，故试管内仍然有R型细菌存在，D正确。
4．图一、图二表示T2噬菌体侵染大肠杆菌的相关实验，据图分析某同学总结出六个结论，你认为正确的是（ ）
①甲处的噬菌体一定含有放射性
②乙处的噬菌体一定不含放射性
③图一能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质是不是遗传物质
④图二增设一组35S标记的噬菌体作对照，就能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质是不是遗传物质
A．一项B．二项
C．三项D．四项
解析：
选B。
分析图一可知，大肠杆菌用放射性32P或35S处理过，而合成子代噬菌体蛋白质和DNA过程中都由大肠杆菌提供原料，所以甲处的噬菌体一定含有放射性，①正确；由于亲代噬菌体用放射性32P处理过，所以根据DNA的半保留复制可知，乙处有2个噬菌体中含放射性，②错误；由于图一中的大肠杆菌用放射性32P或35S处理过，所以图一不能证明DNA是遗传物质，也不能证明蛋白质是不是遗传物质，③错误；图二增设一组35S标记的噬菌体作对照，就能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质是不是遗传物质，④正确。
5．下列有关“艾弗里的肺炎双球菌转化实验”“噬菌体侵染细菌”的实验的叙述，错误的是（ ）
A．两者都运用了放射性同位素标记的实验方法
B．两者都运用了一定的方法区分微生物的DNA和蛋白质
C．后者的实验结果表明只有噬菌体的DNA才进入大肠杆菌细胞内
D．前者的实验结果表明只有DNA才是使R型球菌产生稳定遗传变化的物质
解析：
选A。
艾弗里实验没有用同位素标记的实验方法。
6．下列有关遗传物质发现的经典实验的叙述中，不正确的是（ ）
①加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子是格里菲思肺炎双球菌转化实验的一个推论 ②艾弗里实验的创新在于从R型肺炎双球菌中提取DNA、蛋白质等物质分别与S型活细菌混合培养 ③赫尔希和蔡斯实验的巧妙之处在于使用噬菌体和同位素标记法 ④肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
A．①②B．③④
C．①③D．②④
解析：
选D。
肺炎双球菌体内转化实验推论：
加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子；体外转化实验说明DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质；赫尔希和蔡斯实验的巧妙之处在于使用噬菌体和同位素标记法；噬菌体侵染细菌的实验仅能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质。
7．下列关于遗传物质的叙述中，正确的是（ ）
A．蓝藻的遗传物质主要是RNA
B．真核细胞中遗传物质主要是DNA
C．细胞核、细胞质中的遗传物质分别是DNA、RNA
D．核酸是绝大多数生物的遗传物质
解析：
选D。
蓝藻属于原核生物，遗传物质一定是DNA，A错误；真核细胞细胞核和细胞质中的遗传物质均是DNA，B、C错误；核酸分DNA和RNA，两者都可以作为生物的遗传物质，D正确。
8．如图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是（ ）
A．T2噬菌体B．乳酸菌
C．酵母菌D．家兔
解析：
选A。
无论什么生物，遗传物质只有1种，所以组成中五碳糖1种、碱基4种、核苷酸4种，只有A项正确。
9．某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。
其中预测正确的是（ ）
“杂合”噬菌体
实验预期结果
预期结果序号
子代表现型
甲的DNA＋乙的蛋白质
1
与甲种一致
2
与乙种一致
乙的DNA＋甲的蛋白质
3
与甲种一致
4
与乙种一致
A．1、3B．1、4
C．2、3D．2、4
解析：
选B。
DNA和蛋白质这两种物质中DNA是噬菌体的遗传物质，所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。
10．如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验，实验表明这种病原体（ ）
A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．可单独生存，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．可单独生存，通过RNA遗传
解析：
选A。
由图可知该病原体只有蛋白质外壳和RNA构成，应是病毒，病毒只能寄生在活细胞内，才能表现出生命活性，故B、D错误。
分别接种蛋白质外壳和RNA后，发现接种RNA的感染了该病毒，说明该病毒是通过RNA遗传的，故A正确。
接种蛋白质外壳的没有感染该病毒，说明不是通过蛋白质遗传的，故C错误。
11．在DNA粗提取与鉴定实验中，将第三次过滤获得的纱布上含有的DNA的黏稠物（含有较多杂质）分别处理如下：
序号
操作过程
①
放入2mol/L的NaCl溶液，搅拌后过滤
②
再加入0.14mol/L的NaCl溶液，搅拌后过滤
③
再加入冷却的、同体积的95%酒精溶液，用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物
上述操作过程正确的是（ ）
A．①②B．①②③
C．①③D．②③
解析：
选C。
第三次过滤后纱布上的是粗提取的DNA，此DNA还含有杂质，因此将其溶于2mol/L的NaCl溶液中，再进行过滤，以除去不溶于2mol/L的NaCl溶液的杂质。
然后向滤液中加入同体积的、冷却的95%酒精即可析出DNA，然后挑出DNA进行鉴定。
12．甲、乙两图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中涉及的两个操作装置图。
相关叙述正确的是（ ）
A．图甲的烧杯和图乙的试管中所用溶剂都为NaCl溶液，但两者浓度不同
B．图乙试管经稍稍加热后即可观察到一支试管中的溶液明显变蓝，另一支试管中的溶液不变蓝
C．图甲操作需用玻璃棒迅速搅拌以使DNA析出，并缠绕在玻璃棒上
D．图乙操作中所用的二苯胺试剂需现配现用以达到较好的鉴定效果
解析：
选D。
图甲烧杯中为酒精溶液，图乙试管中为NaCl溶液，A错误；图乙试管需要在沸水中加热数分钟，B错误；图甲用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌，卷起丝状物，C错误；图乙操作中所用的二苯胺最好现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，D正确。
二、非选择题
13．据下图回答问题：
（1）过程②表明，将S型细菌的____________与R型活细菌混合培养，其后代为______型细菌。
（2）过程③表明，将S型细菌的______与R型活细菌混合培养，最后会发现：
有少数________型细菌转化成__________型细菌。
（3）过程④表明，转化成的__________型细菌的后代也是有毒性的________型细菌。
（4）通过上述实验能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质不是遗传物质吗？
____________。
解析：
（1）肺炎双球菌的体外转化实验是指将S型细菌的DNA和蛋白质等物质分开，分别与R型活细菌混合，观察是否出现S型细菌。
其中过程②表明，将S型细菌的蛋白质与R型活细菌混合培养，其后代为R型细菌。
（2）过程③表明只有将S型细菌的DNA与R型活细菌混合，才能出现S型细菌。
（3）过程④表明，R型活细菌转化形成的S型细菌是可以遗传给后代，即也能出现有毒的S型细菌。
（4）通过上述实验能证明DNA是遗传物质而蛋白质等其他物质不是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。
答案：
（1）蛋白质 R
（2）DNA R S （3）S S
（4）不能
14．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题：
（1）他们指出“噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。
这句话指出了噬菌体作实验材料具有______________________________的特点。
（2）通过_______________________________的方法分别获得被32P或35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中____________________变化。
（3）侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。
搅拌的目的是____________________________，所以搅拌时间少于1min时，上清液中的放射性________。
实验结果表明当搅拌时间足够长以后，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明_______________。
图中“被侵染细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明______________________________，否则细胞外________放射性会增高。
（4）本实验证明病毒传递和复制遗传特性中________起着重要作用。
解析：
（1）噬菌体作为实验材料，是因为其结构简单，只含有蛋白质和DNA（核酸）。
（2）噬菌体是病毒，离开活体细胞不能繁殖，所以要标记噬菌体，首先应用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌，再让噬菌体侵染标记后的大肠杆菌，即可达到标记噬菌体的目的，进而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的位置变化。
（3）噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜，时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来，会使细胞外32P含量增高。
图中被侵染细菌的存活率始终保持在100%，说明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来。
细胞外的35S含量只有80%，原因是在搅拌时侵染细菌的噬菌体外壳与细菌没有全部分离；细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。
（4）该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。
答案：
（1）结构简单，只含有蛋白质和DNA（核酸）
（2）用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P或35S标记的大肠杆菌 DNA和蛋白质的位置
（3）将噬菌体和细菌分离 较低 DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌 细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来 32P （4）DNA
15．如图是关于“DNA的粗提取和鉴定”实验，请回答下列问题：
（1）实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中有较高含量的________。
（2）上图所示的A实验步骤中加蒸馏水的目的是________________，通过图B所示的步骤取得滤液，再在溶液中加入2mol/LNaCl溶液的目的是________________________，图C所示步骤中加蒸馏水的目的是____________________________。
（3）为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，可滴加________试剂并沸水浴加热，结果丝状物被染成蓝色。
解析：
用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质（如DNA和蛋白质），此时过滤鸡血细胞液只能得到含DNA和其他物质（如蛋白质）的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤的处理，才能得到较纯的DNA。
DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解度大，用玻璃棒沿同一方向轻轻搅拌，使其混合均匀。
加蒸馏水后降低NaCl溶液的浓度，从而逐渐降低DNA的溶解度，使其逐渐变为丝状黏稠物而析出。
NaCl溶液浓度降低，蛋白质的溶解度增高，即蛋白质的盐溶现象，因而DNA析出时，蛋白质不能析出。
由于DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色，因此二苯胺可作为鉴定DNA的试剂。
答案：
（1）DNA
（2）使血细胞破裂 使滤液中的DNA溶解在2mol/LNaCl溶液中 使DNA析出
（3）二苯胺
16．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补充完整下表，并将配制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
____________
____________
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：
①A、C组发病，__________，说明DNA是该病毒的遗传物质；
②________________________，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）若该病毒的遗物物质为DNA，则其彻底水解产物有__________种。
解析：
（2）因为探究的遗传物质是DNA还是RNA，相应的酶能水解核酸，故应在B处加入的是提取的核酸和DNA酶，而D组做空白对照应加入等量的生理盐水。
（3）如果A、C组发病，B、D组未发病，说明DNA是该病毒的遗传物质，因为DNA酶将DNA水解。
如果B、C组发病，A、D组未发病，说明RNA是该病毒的遗传物质，因为RNA酶将RNA水解。
（4）酶具有专一性，遗传物质控制生物的性状。
（5）若该病毒的遗物物质为DNA，则其彻底水解产物有1种脱氧核糖，1种磷酸和4种含氮碱基，共6种。
答案：
（2）②B.DNA酶D．等量生理盐水
（3）①B、D组未发病 ②B、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 核酸控制生物的性状 （5）6
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