(共70张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物质
2019版高中生物
同步学案
目标素养
1.分析肺炎链球菌转化实验的过程和结论,认同科学结论的获得离不开推理和实验证据,提升科学思维能力
2.分析噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论,体验科学探究的思路和方法,形成遗传物质的结构与功能相统一的观点
3.分析比较本节实验的实验方法和实验结论,理解“DNA是主要的遗传物质”的内涵
知识概览
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代,大多数科学家认为 蛋白质 是生物体的遗传物质。20世纪30年代,人们认识到组成DNA的 脱氧核苷酸 有4种,每一种有一个特定的碱基。这一认识本可以使人们意识到 DNA 的重要性,但是,认为 蛋白质 是遗传物质的观点仍占主导地位。
二、肺炎链球菌的转化实验
1.肺炎链球菌的类型
肺炎链球菌是原核生物还是真核生物
提示:肺炎链球菌是细菌,属于原核生物。
2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验
(1)实验过程及现象。
(2)结论:已经加热致死的S型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—— 转化因子 。
3.艾弗里及其同事的肺炎链球菌转化实验
(1)实验过程及现象。
(2)结论: DNA 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.T2噬菌体
(1)结构。
(2)代谢与增殖。
①代谢:能 寄生 在大肠杆菌体内,不能独立地进行新陈代谢。
②增殖:在自身遗传物质的作用下,利用 大肠杆菌 体内的物质来合成自身的组成成分。
2.实验过程
为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体
提示:因为T2噬菌体营寄生生活,故应先培养细菌,再用细菌培养T2噬菌体,而不能直接用普通培养基来培养T2噬菌体。
如果用15N、32P、35S同时标记噬菌体后让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体中,能够找到的放射性元素有哪些 其存在的部位分别在哪里
提示:15N、32P;DNA、DNA。
四、DNA是主要的遗传物质
1.RNA是遗传物质的实验证据
(1)烟草花叶病毒的组成。
(2)侵染实验。
(3)结论:烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA 。
2.DNA是主要的遗传物质
因为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。
五、科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
1.加法原理
与常态比较,人为 增加 某种影响因素的称为“加法原理”。例如,在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。
2.减法原理
与常态比较,人为 去除 某种影响因素的称为“减法原理”。例如,在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质。
一 肺炎链球菌的转化实验
重难归纳
1.格里菲思和艾弗里的肺炎链球菌转化实验的比较
2.实验拓展分析
(1)在加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中。
(3)在转化实验中,使小鼠死亡的是S型细菌,不是S型细菌的DNA。
(1)肺炎链球菌的转化实验包括格里菲思的肺炎链球菌转化实验和艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验,其中格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了已经加热致死的S型细菌体内含有“转化因子”,但没有证明“转化因子”是哪种物质,而艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验则证明了“转化因子”是S型细菌体内的DNA。
(2)细胞提取物+DNA酶+有R型细菌的培养基中只长R型细菌,该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质,而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质,尽管此实验可以证明该问题,但这不是该实验的实验目的。
1.格里菲思将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡,并从小鼠体内分离出S型活细菌,请分析回答下列问题。
(1)已知在80~100 ℃温度范围内,蛋白质将失去活性,DNA的结构也会被破坏,但当温度降低到50 ℃左右时,DNA的结构会恢复,但蛋白质的活性却不能恢复。由此推断,在格里菲思的实验中,加热致死的S型细菌中的“转化因子”应该是哪种物质
提示:是DNA。
(2)研究表明,小鼠体内的两种细菌含量
变化如下图所示。
①S型活细菌是怎样产生的
提示:加热致死的S型细菌的DNA
将R型细菌转化为S型活细菌。
②S型细菌是有毒性的,据此推测曲线BC段上升的原因是什么
提示:有毒的S型细菌在小鼠体内增殖,导致小鼠的免疫力降低,R型细菌、S型细菌数量都增加。
2.R型细菌转化为S型细菌的实质是什么
提示:S型细菌的DNA整合到R型细菌的DNA中。
典例剖析
格里菲思用肺炎链球菌在小鼠体内进行了著名的转化实验。下列有关该实验的说法,错误的是( )
A.说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B.说明了R型细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C.说明了R型细菌不具有致病性,S型细菌具有致病性
D.说明了加热致死的S型细菌不具有致病性
答案:A
解析:格里菲思的肺炎链球菌转化实验能够证明加热致死的S型细菌体内存在促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”,不能证明DNA是遗传物质,A项错误,B项正确。将R型细菌单独注射到小鼠体内,小鼠不死亡,证明R型细菌没有致病性;将S型细菌单独注射到小鼠体内,小鼠死亡,说明S型细菌有致病性,C项正确。将加热致死的S型细菌注射到小鼠体内,小鼠不死亡,证明加热致死的S型细菌不具有致病性,D项正确。
(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验只能说明S型细菌体内含有某种“转化因子”,不能证明DNA是遗传物质。
(2)R型细菌转化成S型细菌的原因是S型细菌的DNA整合到R型细菌的DNA中。
(3)转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌,只是少部分R型细菌被转化。
学以致用
1.肺炎链球菌有许多类型,有荚膜的S型细菌有毒性,可使小鼠患肺炎,小鼠并发败血症死亡,无荚膜的R型细菌无毒性。下图为实验小组设计的肺炎链球菌转化实验,下列相关说法错误的是( )
A.丙组为空白对照,实验结果为小鼠不死亡
B.能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁2组
C.戊组实验表明,加入S型细菌的蛋白质后
试管中长出的还是无毒性的R型细菌
D.丁组产生的有毒性的S型细菌不能将
该性状遗传给后代
答案:D
解析:含有荚膜的S型细菌的是甲、乙、丁3组,煮沸处理能使有荚膜的S型细菌失去毒性,所以只有甲、丁2组能导致小鼠死亡。戊组加入S型细菌的蛋白质后,试管中长出的还是无毒性的R型细菌,而丁组产生的有毒性的S型细菌是由遗传物质改变引起的,可以遗传给后代。
2.艾弗里及其同事为了弄明白什么是遗传物质,设计了有关实验。下列选项所列的实验处理组,培养基中无光滑菌落产生的是( )
A.S型细菌的DNA+RNA酶+R型细菌
B.S型细菌的DNA+酯酶+R型细菌
C.S型细菌的DNA+R型细菌
D.S型细菌的DNA+DNA酶+R型细菌
答案:D
解析:表面光滑的菌落是S型细菌的菌落。在A、B、C三项中,S型细菌的DNA都不会被破坏,部分R型细菌转化为S型细菌,培养基中会出现R型细菌的菌落和S型细菌的菌落。D项处理组加入了DNA酶,S型细菌的DNA被水解,不能使R型细菌发生转化,所以不会出现S型细菌的菌落。
二 噬菌体侵染细菌的实验
重难归纳
1.实验思路
仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,直接地、单独地观察它们各自的作用。
2.实验结果分析
(1)放射性同位素的分布说明:35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内,32P标记的DNA进入了宿主细胞内。
(2)在细菌裂解释放出的噬菌体中,可以检测到32P标记的DNA,不能检测到35S标记的蛋白质,说明子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。
3.实验结论
(1)直接证明:DNA是噬菌体的遗传物质。
(2)间接证明:①DNA能够自我复制,使生物体前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性;②DNA能控制蛋白质的生物合成,从而控制生物体的新陈代谢和性状。
(3)不能证明DNA是主要的遗传物质。
4.噬菌体侵染细菌的实验中上清液和沉淀物的放射性分析
(1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中含放射性的原因:
①保温时间过短,有一部分T2噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内,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,T2噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液中,也会使上清液出现放射性。
(2)用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中有放射性的原因:由于搅拌不充分,有少量含35S的T2噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中。
本实验采用的是放射性同位素标记技术,为什么用32P和35S进行标记
提示:噬菌体中仅蛋白质含有硫元素,磷几乎都存在于DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质,可以直接地、单独地观察它们各自的作用。
典例剖析
某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验,实验过程如下图所示。下列有关分析正确的是( )
A.理论上,b和c中不应具有放射性
B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关
C.实验中c含少量放射性与④过程中搅拌不充分有关
D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质
典例剖析
某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验,实验过程如下图所示。下列有关分析正确的是( )
A.理论上,b和c中不应具有放射性
B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间过长或过短有关
C.实验中c含少量放射性与④过程中搅拌不充分有关
D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案:A
解析:35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳,32P标记的是T2噬菌体的DNA,所以理论上,b和c中不应具有放射性,A项正确。35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳,T2噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在细胞外,经搅拌后与细菌分开,所以若b中含有放射性,说明②过程搅拌不充分,B项错误。实验中c含少量放射性与③过程中培养时间过长或过短有关,C项错误。该实验只证明了DNA是遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
学以致用
1.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验,进行了以下3个实验:①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌;②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌;③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌。短时间保温后离心,理论上以上3个实验中放射性出现的位置依次是( )
A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
B.沉淀物、上清液、沉淀物
C.上清液、上清液、沉淀物和上清液
D.沉淀物、沉淀物、沉淀物
答案:D
解析:在该实验中,沉淀物的主要成分是细菌,上清液的主要成分为噬菌体的蛋白质外壳。①③都直接对细菌进行了标记,理论上,放射性出现在沉淀物中。②32P只能标记噬菌体的DNA,噬菌体的DNA会进入细菌体内,理论上,放射性出现在沉淀物中。
2.如果用3H、15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染未被标记的细菌,在产生的子代噬菌体中,能够找到的放射性元素为( )
A.在外壳中找到3H、15N和35S
B.在DNA中找到3H、15N和32P
C.在外壳中找到15N和35S
D.在DNA中找到15N、32P和35S
答案:B
解析:噬菌体是由DNA和蛋白质组成的,仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中。用3H、15N、32P、35S共同标记噬菌体,其DNA中含有3H、15N、32P,蛋白质中含有3H、15N、35S。在噬菌体侵染细菌的过程中,只有DNA进入细菌内,分别利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌体的DNA和蛋白质,所以子代噬菌体的DNA中有3H、15N和32P,蛋白质外壳中不含3H、15N和35S。
三 DNA是主要的遗传物质
重难归纳
生物的遗传物质
(1)虽然细胞中同时含DNA和RNA,但所有细胞生物的遗传物质都是DNA。
(2)病毒的核酸只有一种——DNA或RNA,不管是哪种核酸,只要是病毒所具有的核酸均是其遗传物质。
1.生物的遗传物质都是DNA吗
提示:不都是,绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数病毒的遗传物质是RNA。
2.若要证明只含有RNA和蛋白质的某病毒的遗传物质是RNA,其基本实验思路是什么
提示:设法将其RNA和蛋白质分离开,然后单独地、直接地观察各自的作用。
3.细胞核中的遗传物质是DNA,细胞质中的遗传物质是RNA,这种说法正确吗
提示:不正确,有细胞结构的生物,其遗传物质均是DNA,不是RNA。
4.对于某一种生物,能不能说它的遗传物质主要是DNA,如人、噬菌体、酵母菌等 如何理解DNA是主要的遗传物质
提示:不能。某种生物的遗传物质只能是DNA(如人、噬菌体、酵母菌等)或RNA(如艾滋病病毒等)。DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说的,绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数是RNA。
典例剖析
烟草花叶病毒(TMV)和车前草花叶病毒(HRV)都能感染烟叶,但二者致病病斑不同(如下图所示)。下列说法错误的是( )
A.a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶,结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B.b过程表示用HRV的RNA单独感染烟叶,结果说明HRV的RNA具有感染作用
C.c、d两过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”感染烟叶,结果说明该“杂种病毒”有感染作用,表现病症为烟叶感染HRV的症状,并能从中分离出HRV
D.该实验证明只有车前草花叶病毒的RNA是遗传物质,烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
答案:D
解析:题图中a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶,烟叶没有出现病斑,说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用,A项正确。b过程表示用HRV的RNA单独感染烟叶,烟叶出现病斑,说明RNA具有感染作用,B项正确。c、d两过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA组合成的“杂种病毒”感染烟叶,表现病症为烟叶感染HRV的症状,说明该“杂种病毒”有感染作用,并能从中分离出HRV,C项正确。该实验并没有用烟草花叶病毒的RNA感染烟叶,因此无法证明烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质,D项错误。
学以致用
1.下图表示病原体感染某种高等植物的过程,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
答案:A
解析:由题图可知,该病原体只由蛋白质外壳和RNA组成,所以是RNA病毒,遗传物质是RNA。病毒只能寄生在活细胞中。
2.下列关于遗传物质的叙述,正确的是( )
①噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是主要的遗传物质
②大肠杆菌的遗传物质是RNA
③核酸是生物的遗传物质
④病毒的遗传物质是DNA和RNA
⑤杨树的遗传物质是DNA
A.①②④ B.③⑤
C.③④⑤ D.①③⑤
答案:B
解析:噬菌体侵染细菌的实验不能证明DNA是主要的遗传物质,只能证明DNA是噬菌体的遗传物质,①错误;核酸包括DNA和RNA,核酸是生物的遗传物质,③正确;病毒的遗传物质是DNA或RNA,而有细胞结构的生物的遗传物质是DNA,如大肠杆菌和杨树等,②④错误,⑤正确。
1.艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验证明了( )
A.基因位于染色体上
B.染色体是遗传物质的主要载体
C.DNA是遗传物质
D.在不含DNA的生物体内,RNA就是该生物的遗传物质
答案:C
2.在肺炎链球菌感染小鼠的实验中,下列实验结果错误的是( )
A.注射R型活细菌后,小鼠不死亡
B.注射S型活细菌后,小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
C.注射加热致死的S型细菌后,小鼠不死亡
D.注射R型活细菌及加热致死的S型细菌后,小鼠死亡,从小鼠体内只能分离出S型活细菌
答案:D
解析:加热致死的S型细菌的DNA使部分无毒的R型细菌转化为有毒的S型细菌,使小鼠死亡,从小鼠体内既能分离出S型细菌,又能分离出R型细菌。
3.艾弗里等人为了弄清“转化因子”的本质,进行了一系列的实验,下图是他们所做的一组实验,则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为( )
A.实验一
B.实验二
C.实验三
D.实验一和实验三
答案:B
解析:实验二中加入的DNA酶能分解S型细菌的DNA,使R型细菌不能转化为S型细菌,所以培养皿中只有R型细菌一种菌落,而实验一和实验三中均可产生R型细菌和S型细菌两种菌落。
4.“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验,主要过程如下:①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述正确的是( )
A.①需要利用分别含有35S和32P的细菌
B.②中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败
C.③的作用是加速细菌的解体
D.④的结果是沉淀物中检测到放射性
答案:A
解析:①需要利用分别含有35S和32P的细菌;②中少量噬菌体未侵入细菌不会导致实验失败,只要有大量噬菌体侵入细菌就能表明遗传物质的传递情况;③的作用是加速噬菌体和细菌的分离;④的结果是上清液和沉淀物中均检测到放射性,只是不同的实验上清液和沉淀物中放射性的高低不同。
5.下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是( )
A.山柳菊的遗传物质是DNA
B.衣藻的遗传物质主要分布在拟核中
C.SARS病毒的遗传物质中含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生8种核苷酸
答案:A
解析:山柳菊为有细胞结构的生物,其遗传物质为DNA。衣藻为真核生物,其遗传物质主要分布在细胞核中的染色体上。SARS病毒为RNA病毒,遗传物质中含有C、H、O、N、P 5种元素,不含S。HIV的遗传物质为RNA,其水解产物为4种核糖核苷酸。
6.下列是证明DNA是遗传物质的相关实验,请回答下列相关问题。
(1)过程①和②表明,将S型细菌的 或 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,部分 型细菌转化为 型细菌。
(3)过程④表明,转化成的 型细菌的后代也是 (填“有”或“无”)毒性的 型细菌。
(4)通过上述实验 (填“能”或“不能”)证明DNA是主要的遗传物质。
答案:(1)多糖 蛋白质 R (2)DNA R S (3)S 有 S (4)不能
解析:(1)过程①和②表明,将S型细菌的多糖和蛋白质与R型活细菌混合培养,其后代都为R型细菌,没有发生转化。(2)过程③表明,将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养,其后代有R型细菌和S型细菌,说明有部分R型细菌转化为S型细菌。(3)过程④表明,由R型细菌转化成的S型细菌的后代也是有毒性的S型细菌。(4)实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质,但不能得出“DNA是主要的遗传物质”的结论。新人教必修2课后习题
3.1 DNA是主要的遗传物质
一、选择题
1.下列有关遗传物质的叙述,正确的是( )
A.DNA是所有生物的遗传物质
B.酵母菌的遗传物质主要是DNA
C.艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA
D.病毒的遗传物质是DNA或RNA
答案:D
解析:具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA,不具有细胞结构(如病毒)的生物的遗传物质是DNA或RNA;一种生物体内的核酸可能有2种,但遗传物质只有1种。
2.在格里菲思的肺炎链球菌转化实验中,将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后,注射到小鼠体内,下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有( )
①有致病性的R型活细菌 ②无致病性的R型活细菌 ③有致病性的S型活细菌 ④无致病性的S型活细菌
A.①④
B.②③
C.③
D.①③
答案:B
3.格里菲思进行了肺炎链球菌转化实验,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
答案:B
解析:1928年,格里菲思完成肺炎链球菌的转化实验,提出细菌体内有一种“转化因子”,它可使原本无毒的R型细菌变成有毒的S型细菌,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。
4.下列关于艾弗里的肺炎链球菌转化实验的叙述,错误的是( )
A.需对细胞提取物分别进行不同的处理后再进行实验
B.R型细菌转化为S型细菌后,其性状是可以遗传的
C.S型细菌的DNA使部分R型细菌转化为S型细菌
D.该实验的思路是将DNA和蛋白质分开,单独观察DNA的作用
答案:D
解析:艾弗里的肺炎链球菌转化实验利用了“减法原理”,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质。
5.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DNA
C.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
答案:B
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。
6.在探索遗传物质的过程中,赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是( )
A.用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质
B.该实验的步骤是标记、培养、离心、搅拌、检测
C.用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D.该实验证明了DNA是遗传物质
答案:D
解析:应该用32P、35S分别标记两组T2噬菌体的DNA和蛋白质,然后分别做侵染细菌的实验,A项错误。在该实验的步骤中,应该是搅拌后再离心,B项错误。病毒必须依赖活细胞生存,T2噬菌体的培养需要用活的大肠杆菌,C项错误。该实验的结论为DNA是遗传物质,D项正确。
7.在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,进行搅拌、离心后得到的上清液中主要含有( )
A.蛋白质外壳
B.较轻的大肠杆菌
C.尚未侵入的噬菌体
D.噬菌体和细菌的混合物
答案:A
解析:上清液中主要含有侵入细菌的T2噬菌体所留下的蛋白质外壳。
8.能证明RNA是遗传物质的实验是( )
A.烟草花叶病毒侵染实验
B.噬菌体侵染细菌实验
C.豌豆杂交实验
D.艾弗里的肺炎链球菌转化实验
答案:A
解析:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,通过侵染实验证明了RNA是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。豌豆杂交实验研究的是真核生物核内基因的传递规律。艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。
二、非选择题
9.肺炎链球菌能引起小鼠患肺炎,小鼠并发败血症死亡。已知其有许多不同菌株,但只有光滑型(S型)菌株能引起疾病。这些有毒菌株的细胞外面有多糖类的胶状荚膜保护,使它们不被宿主的正常防御机制破坏。下列是1928年格里菲思所做的实验,据图回答下列问题。
(1)从D组实验中的小鼠体内可分离出 。
(2)为了解释上述实验现象,科学家从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等成分,分别与R型活细菌一起培养。结果发现:
①S型活细菌的DNA与R型活细菌混合,将混合物注入小鼠体内,可使小鼠死亡,这说明 ;
②S型活细菌的蛋白质或多糖与R型活细菌混合并注入小鼠体内,小鼠 ,小鼠体内只能分离出 。
(3)如果将S型活细菌用DNA酶处理后与R型活细菌混合,混合物不使小鼠死亡,原因是 。
(4)上述转化实验直接证明了 。
答案:(1)S型活细菌和R型活细菌
(2)①S型活细菌的DNA可使R型活细菌转化为S型活细菌 ②不死亡 R型活细菌
(3)S型活细菌的DNA被DNA酶分解
(4)DNA是遗传物质
解析:(1)D组实验小鼠患病死亡,体内一部分R型活细菌转化为S型活细菌,而另一部分R型活细菌没有被转化,仍大量增殖。(2)①S型活细菌的DNA与R型活细菌混合会使后者转化为S型活细菌;②蛋白质、多糖等其他成分不能使R型活细菌发生转化。(3)DNA酶会将S型活细菌的DNA水解,水解的产物不会引起R型活细菌的转化。(4)因为只有DNA会引起R型活细菌的转化,所以可以证明DNA是遗传物质。
10.在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中,用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上,上清液中不具有放射性,沉淀物中具有很高的放射性。而实验的实际最终结果显示:在离心后的上清液中也具有一定的放射性,而沉淀物中的放射性强度比理论值略低。
(1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中,采用的实验方法是 。
(2)在理论上,上清液的放射性应该为0,其原因是 。
(3)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。
①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升高,其原因是 。
②在实验中,如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,将 (填“是”或“不是”)误差的来源,理由是 。
(4)噬菌体侵染细菌的实验证明了 。
(5)上述实验中 (填“能”或“不能”)用15N来标记噬菌体的DNA,理由是 。
答案:(1)放射性同位素标记技术
(2)噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内,上清液中只含无标记的噬菌体的蛋白质外壳
(3)①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 ②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,使上清液具有放射性
(4)DNA是噬菌体的遗传物质
(5)不能 DNA和蛋白质中都含有氮元素
解析:(1)噬菌体侵染细菌的实验中,采用的实验方法是放射性同位素标记技术。(2)噬菌体侵染大肠杆菌时,只将其DNA注入,蛋白质外壳未进入,由于磷几乎都存在于DNA中,因此从理论上分析,上清液中应无放射性。(3)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,从而使上清液具有放射性;如果部分被标记的噬菌体没有侵染到大肠杆菌内,也会使上清液具有放射性。(4)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是噬菌体的遗传物质。(5)氮元素在DNA和蛋白质中都存在,因此不能用15N来标记DNA。
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一、选择题
1.在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中,依次加入经蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶处理的S型细菌的细胞提取物,经过培养,检查结果发现试管内有S型细菌的是( )
A.3和4 B.1、3和4
C.1、2和3 D.2和3
答案:C
解析:根据艾弗里的肺炎链球菌转化实验的结果可知,1、2、3试管中含有S型细菌。
2.已知有荚膜的肺炎链球菌可引起动物致死性肺炎,无荚膜的肺炎链球菌对动物无害。某生物兴趣小组从有荚膜的肺炎链球菌体内提取出了DNA、蛋白质、多糖等物质,分别加入培养了无荚膜肺炎链球菌的培养液中,一段时间后将培养液注射到小鼠体内,下图中结果错误的是( )
A.①
B.②
C.③
D.④
答案:D
解析:从有荚膜的肺炎链球菌体内提取的物质中,只有DNA能使无荚膜的肺炎链球菌转化为有荚膜的肺炎链球菌,使小鼠死亡。第④组,DNA酶会使DNA水解,致使无荚膜的肺炎链球菌不能转化为有荚膜的肺炎链球菌,故小鼠不死亡。
3.右图中甲、乙表示两种不同的植物病毒,经重组形成杂种病毒丙,丙侵染植物细胞后,在植物细胞内增殖产生的新一代病毒是( )
答案:D
解析:杂种病毒丙是由病毒甲的蛋白质外壳和病毒乙的核酸组装而成的,核酸为遗传物质,所以子代病毒应与病毒乙相同。
二、非选择题
4.20世纪70年代,科学家利用小鼠进行了一系列体内转化实验,如下图1所示。感受态R型细菌与S型细菌之间的转化过程如下图2所示,请回答下列有关问题。
实验1:R型细菌+小鼠→存活
实验2:S型细菌+小鼠→死亡→分离出S型细菌
实验3:S型细菌加热+小鼠→存活
实验4:S型细菌加热+R型细菌+小鼠→死亡
图1
图2
(1)青霉素是一种常用的广谱抗生素,通过抑制细菌细胞壁的合成起杀菌作用,无青霉素抗性的细菌与青霉素接触,易死亡的原因最可能是 。
(2)在实验4死亡的小鼠中能够分离出 型细菌。
(3)除了用显微镜观察细菌有无荚膜或在固体培养基中培养以观察菌落特征外,据图1可知,还可以通过怎样的方法来区分R型细菌和S型细菌 。
(4)图2中步骤 是将S型细菌加热杀死的过程;S型细菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合,其中一条链在 酶的作用下分解,另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型细菌细胞内;C细胞经DNA复制和细胞分裂后,产生大量的S型细菌,导致小鼠患败血症死亡,S型细菌的致病性与紧贴在细胞壁外侧的 (一种结构)有关,细菌此结构的有无受 控制。
答案:(1)细菌细胞吸水过多,细胞膜过度膨胀发生破裂
(2)S型和R
(3)用注射法,通过观察小鼠的生活情况来区分
(4)① 核酸(或DNA) 荚膜 DNA(或控制荚膜合成的基因)
解析:(1)根据题意可知,青霉素通过抑制细菌细胞壁的合成起杀菌作用,无青霉素抗性的细菌与青霉素接触,产生的子代细菌因缺乏细胞壁的保护,导致细胞吸水过多,引起细胞膜过度膨胀发生破裂而死亡。(2)在实验4中,S型细菌含有的“转化因子”能使部分R型细菌转化为S型细菌,致使小鼠死亡,故在实验4死亡的小鼠中能够分离出S型细菌和R型细菌。(3)除了用显微镜观察细菌有无荚膜或在固体培养基中培养以观察菌落特征外,还可以用注射法,通过观察小鼠的生活情况来区分R型细菌和S型细菌。(4)分析图2可知,步骤①是将S型细菌加热杀死的过程;DNA酶能催化DNA水解;R型细菌的外表面没有荚膜,没有致病性,而S型细菌的外表面有荚膜,有致病性,所以S型细菌的致病性与紧贴在细胞壁外侧的荚膜有关;基因控制生物的性状,所以细菌荚膜结构的有无受基因(或DNA)控制。
5.1952年,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”。噬菌体作为实验材料具有 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,得到如上图所示的实验结果。搅拌的目的是 ,所以搅拌时间少于1 min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“被侵染的细菌”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)本实验证明病毒遗传物质的复制和传递过程中 起着重要作用。
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)使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 较低 大多DNA进入细菌,大多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
解析:(1)噬菌体属于病毒,病毒是生物界最小的一种非细胞生物,并且结构简单,组成物质中只含有蛋白质和核酸。(2)由于噬菌体不能直接生活在培养基中,因此用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌,再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌,分别获得被32P和35S标记的噬菌体。其中32P标记噬菌体的DNA,35S标记噬菌体的蛋白质,从而追踪在侵染过程中DNA和蛋白质的位置变化。(3)搅拌的目的是将噬菌体与细菌分离,所以搅拌时间过短时,含有放射性的蛋白质外壳就会留在细菌表面,离心后留在沉淀物中,从而使得上清液中的放射性较低。(4)由于DNA进入细菌中并且产生子代噬菌体,因此本实验证明病毒遗传物质的复制和传递过程中DNA起着重要作用。
