61 基因的本质.docx

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61基因的本质

6.1基因的本质

1．（2019江苏卷·3）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是（）

A．实验中可用15N代替32P标记DNA

B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的

C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌

D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

【答案】C

【解析】T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：

分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质；结论：

DNA是遗传物质。

N是蛋白质和DNA共有的元素，若用15N代替32P标记噬菌体的DNA，则其蛋白质也会被标记，A错误；噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA在大肠杆菌体内编码的，B错误；噬菌体的DNA合成的模板来自于噬菌体自身的DNA，而原料来自于大肠杆菌，C正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。

2.（资阳市高中2018级一诊2）关于T2噬菌体的叙述，正确的是（）

A．T2噬菌体可利用大肠杆菌的DNA为模板增殖

B．T2噬菌体可利用大肠杆菌的核糖体合成自身蛋白质

C．T2噬菌体含有RNA和DNA两种核酸

D．T2噬菌体的核酸和蛋白质中均含硫元素

【答案】B

3.（成都七中2019级三诊模拟4）下列关于生物科学史的相关叙述，错误的是（）

A．赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是主要遗传物质

B．沃森和克里克研究DNA分子结构时使用了构建物理模型的方法

C．温特实验证明胚芽鞘尖端确实产生某种物质促进胚芽鞘尖端下部生长

D．斯他林和贝利斯通过实验证明激素调节的存在，并发现了促胰液素

【答案】A

4.（四川省教考联盟2019二诊5）赫尔希和蔡斯利用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，短时间保温后用搅拌器搅拌，离心后发现放射性同位素主要分布在沉淀物中。

下列叙述正确的是（）

A.可在含32P的动物细胞培养液中培养并标记噬菌体

B．搅拌的目的是使噬菌体的蛋白质外壳与其DNA分开

C．沉淀物的放射性高表明噬菌体的DNA已侵入大肠杆菌

D.大肠杆菌裂解后释放出的子代噬菌体大部分都具有放射性

【答案】C

5．（2019浙江4月选考·20）为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：

（）

下列叙述正确的是

A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性

B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质

C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA

D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA

【答案】C

【解析】艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中，将S型菌的DNA、蛋白质和荚膜等物质分离开，与R型菌混合培养，观察S型菌各个成分所起的作用。

最后再S型菌的DNA与R型菌混合的培养基中发现了新的S型菌，证明了DNA是遗传物质。

甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型菌转化成了S型菌，因此甲组培养皿中不仅有S型菌落也有R型菌落，A选项错误；乙组培养皿中加入了蛋白质酶，故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰，应当推测转化物质是DNA，B选项错误；丙组培养皿中加入了DNA酶，DNA被水解后R型菌便不发生转化，故可推测是DNA参与了R型菌的转化，C选项正确；该实验只能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，无法证明还有其他的物质也可做遗传物质，D选项错误。

6.（资阳市高中2018级一诊31）（9分）

艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。

实验组号

接种菌型

加入S型菌物质

培养皿长菌情况

①

蛋白质

R型

②

荚膜多糖

R型

③

DNA

R型、S型

④

DNA（经DNA酶处理）

R型

（1）本实验的因变量是_________。

（2）①③说明__________③④说明_________。

（3）DNA酶具有高效性、__________的特性，DNA酶具有高效性的原因是__________。

【答案】（除标注外，每空2分，共9分）

（1）培养皿长菌情况（1分）

（2）S型菌的蛋白质不是转化因子，S型菌的DNA才是转化因子

DNA具有结构完整性才能完成转化（DNA水解产物不能完成转化）

（3）专一性、作用条件温和（答对一点给1分）能显著降低DNA水解（或化学）反应的活化能

1．肺炎双球菌类型的比较

　　特点

类型

菌落

荚膜

毒性

S型

光滑

有

R型

粗糙

无

2.格里菲思的体内转化实验

（1）实验①、②对比说明R型细菌无毒性，S型细菌有毒性。

（2）实验②、③对比说明被加热杀死的S型细菌无毒性。

（3）实验②、③、④对比说明R型细菌转化为S型细菌。

（4）结论：

已经被加热杀死的S型细菌中，含有促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

3．艾弗里的体外转化实验

（1）实验①、②分别说明荚膜多糖、蛋白质没有转化作用。

（2）实验③、④说明DNA有转化作用。

4．比较肺炎双球菌体内和体外转化实验

项目

体内转化实验

体外转化实验

培养

细菌

小鼠体内培养

培养基体外培养

实验

原则

R型细菌与S型细菌的毒性对照

S型细菌体内各成分的相互对照

实验

结果

已经被加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌

S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌

实验

结论

已经被加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”

DNA是S型细菌的遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质

联系

①所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌；

②体内转化实验是基础，仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA；

③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则

5．实验材料：

T2噬菌体和大肠杆菌

（1）噬菌体的结构

（2）噬菌体的增殖

①模板：

进入细菌体内的是噬菌体的DNA。

②合成噬菌体的DNA的原料：

大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。

③合成噬菌体的蛋白质的原料为大肠杆菌的氨基酸，场所为大肠杆菌的核糖体。

6．实验方法

同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。

7．实验过程

（1）标记噬菌体

（2）侵染细菌

8．实验结果分析

分组

结果

结果分析

对比

实验

（相互

对照）

被32P标记的噬菌体＋细菌

上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内

32P—DNA进入了宿主细胞内

被35S标记的噬菌体＋细菌

宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中

35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面

结论：

DNA是遗传物质。

9．比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验

项目

肺炎双球菌体外转化实验

噬菌体侵染细菌实验

设计思路

设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能

处理方法

直接分离：

分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养

同位素标记法：

分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA

检测方式

观察菌落类型

检测放射性同位素存在位置

结论

证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质

证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质

10．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验

（1）实验过程及现象

（2）实验结论：

RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。

11．病毒重建及其对烟草叶细胞的感染

（1）实验过程及结果

（2）结果分析与结论：

重组病毒产生的子代病毒类型取决于提供RNA的病毒类型。

12．探索结论

DNA是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。

1．判断下列关于格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验的叙述

（1）格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”（　×　）

（2）肺炎双球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律（　×　）

（3）从格里菲思的第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的（　×　）

（4）从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R型细菌（　×　）

2．判断下列关于艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验的叙述

（1）艾弗里的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质（　×　）

（2）在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化（　√　）

（3）艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术（　√　）

（4）艾弗里提出的有关肺炎双球菌的体外转化实验的结论，没有得到科学家的一致公认（　√　）

3.常考题型诊断

（1）噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等（　×　）

（2）噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂解（　×　）

（3）32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质（　×　）

（4）噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中（　√　）

（5）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（　×　）

（6）噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成（　√　）

（7）用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S（　×　）

（8）赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①②（　√　）

3.烟草花叶病毒侵染实验题型诊断

（1）只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质（　×　）

（2）细胞生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸（　×　）

（3）所有生物的遗传物质都是DNA（　×　）

（4）细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA（　×　）

（5）小麦的遗传物质主要是DNA（　×　）

（6）乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上（　×　）

1.分析肺炎双球菌转化实验

（1）在体内转化实验中，如果没有实验③，能否得出格里菲思的结论？

为什么？

提示　不能。

因为无对照实验，不能说明加热后杀死的S型细菌中含有促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。

（2）如果由你设计完成体内转化实验，应该注意哪些无关变量对实验的影响？

提示　四组实验应选用年龄、体重相同且健康的小鼠；所用R型活菌液、S型活菌液的浓度及注射量应该相同。

（3）体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：

①ab段R型细菌数量减少的原因是小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。

②bc段R型细菌数量增多的原因是：

b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。

③后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。

（4）体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌的遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？

提示　实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。

（5）肺炎双球菌体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？

提示　起对照作用。

用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，结果不能使R型细菌发生转化，说明DNA才是使R型细菌发生转化的物质。

2.分析噬菌体侵染细菌实验

（1）以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料有何优点？

提示　①个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。

细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。

②繁殖快，细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。

（2）为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记，而不用14C和18O进行标记？

提示　S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。

若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA都含有C和O，因此无法确认被标记的是何种物质。

（3）搅拌、离心的目的在于把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性。

某科研小组搅拌离心后的实验数据如图所示，则：

①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解。

②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）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实验中含有少量放射性的原因是什么？

提示　可能由于搅拌不充分，离心时间过短、转速过低等原因，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。

（5）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含有较高放射性的原因是什么？

提示　①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。

②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中，也会使上清液含有较高放射性。

（6）此实验为什么只能证明“DNA是遗传物质”，而不能证明“蛋白质不是遗传物质？

”

提示　因为蛋白质没有进入细菌体内，不能确定其是否有遗传效应。

3．不同生物的遗传物质

生物类型

病毒

原核生物

真核生物

体内核酸种类

DNA或RNA

DNA和RNA

体内碱基种类

4种

5种

体内核苷酸种类

4种

8种

遗传物质

DNA或RNA

DNA

实例

噬菌体、烟草花叶病毒

乳酸菌、蓝藻

玉米、小麦、人

4.DNA是主要的遗传物质，其“主要”两字如何理解？

提示　就生物个体而言，其遗传物质是唯一的，即真核生物与原核生物等细胞生物的遗传物质是DNA，DNA病毒的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA；就整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物（RNA病毒）的遗传物质是RNA，因此，DNA是主要的遗传物质是对整个生物界而言，而不是对某一特定的生物个体而言。

命题点一　肺炎双球菌转化实验的分析

1．某科研人员为了验证格里菲思的肺炎双球菌转化实验，对实验鼠进行了4次注射实验，如图所示。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．活菌甲是有荚膜的R型细菌，而活菌乙是无荚膜的S型细菌

B．由注射②和④的结果可知，活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡

C．在死鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来

D．死菌乙未导致鼠3死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫

答案　C

解析　肺炎双球菌的R型细菌没有荚膜、无毒性，S型细菌有荚膜、有毒性。

实验结果显示：

将活菌甲注射到鼠1体内，鼠1不死亡，而将活菌乙注射到鼠4体内，鼠4死亡，说明活菌甲是无荚膜的R型细菌，而活菌乙是有荚膜的S型细菌，A错误；注射②是将活菌甲与死菌乙混合后注射到鼠2体内，结果死亡的小鼠2体内分离出活菌乙，注射④是将分离出的活菌乙注射到鼠4体内，结果是鼠4死亡，说明死菌乙的体内有“转化因子”，促进活菌甲转化为活菌乙，进而导致实验鼠死亡，B错误；在死鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来，C正确；死菌乙对于实验鼠而言属于抗原，进入实验鼠体内会引起特异性免疫，D错误。

2．（2018·皖南八校联考）利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。

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。

下列说法不正确的是（　　）

A．通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质

B．F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌

C．F组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果

D．能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组

答案　D

解析　从图示实验过程看出，通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，A项正确；F组加入了S型细菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌，而S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果，B、C项正确；A组经煮沸、D组为R型细菌，均不能导致小鼠死亡，D项错误。

命题点二　肺炎双球菌转化过程及机理的拓展分析

3．（2019·济南模拟）肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内并整合到R型细菌的DNA分子上，使这种R型细菌转化为能合成荚膜多糖的S型细菌。

下列叙述中正确的是（　　）

A．R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变

B．整合到R型细菌内的DNA分子片段，表达产物都是荚膜多糖

C．进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点

D．S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链

答案　C

解析　R型细菌和S型细菌的DNA都是双链结构，碱基的配对遵循碱基互补配对原则，因此R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例不会改变，依然是50%，A项错误；整合到R型细菌内的DNA分子片段，表达产物不都是荚膜多糖，B项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，即一个DNA分子中有多个基因，每个基因都具有RNA聚合酶的结合位点，因此进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点，C项正确；S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成多条相同的肽链，而不是一条，D项错误。

4．S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型（如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等），不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转化；在特殊条件下离体培养S－Ⅱ型肺炎双球菌可从中分离出R－Ⅱ型菌。

格里菲思将加热杀死的S－Ⅲ型菌与R－Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的S－Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S－Ⅲ型菌，小鼠未死亡。

此实验结果能支持的假设是（　　）

A．S－Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌

B．S－Ⅲ型菌是由R－Ⅱ型菌突变形成的

C．R－Ⅱ型菌经过转化形成了S－Ⅲ型菌

D．加热后S－Ⅲ型菌可能未被完全杀死

答案　C

解析　加热杀死的S－Ⅲ型菌与R－Ⅱ型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患病大量死亡，并从患病死亡小鼠体内获得具有活性的S－Ⅲ型菌，说明R－Ⅱ型菌经过转化形成了S－Ⅲ型菌；而单独注射加热杀死的S－Ⅲ型菌小鼠未死亡，说明加热后S－Ⅲ型菌已被完全杀死。

命题点三　肺炎双球菌转化实验的分析

5．某科研人员为了验证格里菲思的肺炎双球菌转化实验，对实验鼠进行了4次注射实验，如图所示。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．活菌甲是有荚膜的R型细菌，而活菌乙是无荚膜的S型细菌

B．由注射②和④的结果可知，活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡

C．在死鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来

D．死菌乙未导致鼠3死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫

答案　C

解析　肺炎双球菌的R型细菌没有荚膜、无毒性，S型细菌有荚膜、有毒性。

实验结果显示：

6．（2018·皖南八校联考）利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。

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。

下列说法不正确的是（　　）

A．通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质

B．F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌

C．F组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果

D．能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组

答案　D

命题点四　肺炎双球菌转化过程及机理的拓展分析

7．（2019·济南模拟）肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内并整合到R型细菌的DNA分子上，使这种R型细菌转化为能合成荚膜多糖的S型细菌。

下列叙述中正确的是（　　）

A．R型细菌转化为S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变

B．整合到R型细菌内的DNA分子片段，表达产物都是荚膜多糖

C．进入R型细菌的DNA片段上，可有多个RNA聚合酶结合位点

D．S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链

答案　C

8．S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型（如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等），不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转化；在特殊条件下离体培养S－Ⅱ型肺炎双球菌可从中分离出R－Ⅱ型菌。

此实验结果能支持的假设是（　　）

A．S－Ⅲ型菌经突变形成了耐高温型菌

B．S－Ⅲ型菌是由R－Ⅱ型菌突变形成的

C．R－Ⅱ型菌经过转化形成了S－Ⅲ型菌

D．加热后S－Ⅲ型菌可能未被完全杀死

答案　C

命题点五　分析噬菌体侵染细菌实验的标记问题

9．（2019·本溪调研）如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌（无放射性），对此分析正确的是（　　）

A．只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记

B．子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S

C．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N

D．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、14N、32S

答案　C

解析　蛋白质和DNA分子中都含有H、N元素，所以用3H、15N、35S标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都会被3H、15N标记，A项错误；由于3H、15N、35S标记的蛋白质外壳不进入细菌，3H、15N标记的DNA分子进入细菌但不能用于合成子代噬菌体的外壳，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性，B项错误；由于3H、15N标记了亲代噬菌体的DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N，C项正确；子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、全部含有14N，

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