第1节 DNA是主要的遗传物质
基础巩固
1.下列能说明DNA是主要的遗传物质的事实是( )。
A.人们确认绝大多数生物的遗传物质是DNA之后,发现某些病毒的遗传物质是RNA
B.噬菌体侵染细菌的实验,表明DNA在亲子代噬菌体之间起“桥梁”作用
C.艾弗里的体外转化实验表明,只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌
D.人们得出染色体与生物的遗传有关之后,发现染色体的主要成分是DNA和蛋白质
1.A 【解析】人们确认绝大多数生物的遗传物质是DNA之后,发现某些病毒的遗传物质是RNA,因此DNA是主要的遗传物质,A符合题意;噬菌体侵染细菌的实验,表明DNA在亲子代噬菌体之间起“桥梁”作用,这证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质,B不符合题意;艾弗里的体外转化实验表明,只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌,这证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质,C不符合题意;人们得出染色体与生物的遗传有关之后,发现染色体的主要成分是DNA和蛋白质,这不能证明DNA是主要的遗传物质,D不符合题意。
2.赫尔希(A.D.Hershey)和蔡斯(M.C.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是T2噬菌体的遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( )。
A.侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B.只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C.DNA可用放射性同位素15N标记
D.蛋白质可用放射性同位素32P标记
2.B 【解析】赫尔希和蔡斯在做实验时要求在大肠杆菌裂解前进行分离,A错误;噬菌体只将其DNA注入大肠杆菌细胞中,这样DNA和蛋白质就自然地分开了,B正确;DNA和蛋白质都含有N,不能用15N标记DNA,且15N不具有放射性,应该用32P标记DNA,C错误;蛋白质可用35S 放射性同位素标记,P几乎都存在于DNA中,所以蛋白质不能用32P标记,D错误。
3.下图为“以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”的示意图。下列有关叙述正确的是( )。
A.锥形瓶内的培养液中有含32P的物质,以便用32P标记噬菌体
B.离心前搅拌的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离
C.若只有C中含大量放射性,可直接证明噬菌体的遗传物质是DNA
D.实验中B对应部分有少量放射性,原因可能是搅拌不充分
3.B 【解析】本实验是以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,因此图中亲代噬菌体已用32P标记, T2噬菌体会侵入大肠杆菌体内进行增殖,培养大肠杆菌的培养液中不能再有含32P的物质,A错误;离心前搅拌的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离,B正确;若只有沉淀物C中含大量放射性,可证明噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌,但若要证明噬菌体的遗传物质是DNA,必须再设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验进行相互对照,C错误;若实验中B(上清液)出现放射性,可能是因为培养时间过短,部分噬菌体还未吸附、侵入大肠杆菌细胞,或培养时间过长,部分大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体,D错误。
4.下列关于赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述,正确的是( )。
A.大肠杆菌的DNA控制T2噬菌体蛋白质外壳的合成
B.T2噬菌体蛋白质外壳的合成场所和原料均来自大肠杆菌
C.赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是T2噬菌体主要的遗传物质
D.用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,离心后上清液中具有较高的放射性
4.B 【解析】在T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,T2噬菌体的DNA控制子代T2噬菌体蛋白质外壳的合成,而合成场所和原料均由宿主细胞(大肠杆菌)提供,A错误,B正确;T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验只能说明T2噬菌体的DNA是遗传物质,C错误;32P标记的是T2噬菌体的DNA,经离心后放射性主要分布在沉淀物中,而不是上清液中,D错误。
5.下图为烟草花叶病毒重建实验示意图。下列叙述正确的是( )。
A.该实验可证明TMV的遗传物质是RNA
B.单独使用TMV的蛋白质也能使烟草叶片感染
C.该实验利用了同位素标记法跟踪构成TMV的物质的去向
D.A型后代的蛋白质和TMV B的蛋白质相同
5.A 【解析】单独使用TMV的蛋白质不能使烟草叶片感染,B错误;图示实验未利用同位素标记法跟踪构成TMV的物质的去向,C错误;A型后代的蛋白质是蛋白质A,TMV B的蛋白质是蛋白质B,D错误。
6.下列四种病毒中,遗传信息储存在DNA分子中的是( )。
A.引发禽流感的病原体
B.烟草花叶病毒
C.引起乙肝的病原体
D.引起艾滋病的病原体
6.C 【解析】禽流感病毒、烟草花叶病毒和HIV都是RNA病毒,遗传信息储存在RNA中;乙肝病毒是DNA病毒,遗传信息储存在DNA中。
7.在研究生物遗传物质的过程中,人们做了很多的实验进行探究,包括著名的“肺炎链球菌转化实验”。
(1)某人曾重复“肺炎链球菌转化实验”,步骤如下。请分析以下实验并回答问题:
A.将一部分S型细菌加热致死。
B.制备符合要求的培养基,并分为若干组,将菌种分别接种到各组培养基上。
C.将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间,观察菌落的生长情况(如下图)。
①制备符合实验要求的培养基时,除加入适当比例的水和琼脂外,还必须加入一定量的无机盐、氮源、有机碳源、生长因子等,并调整pH。
②本实验能得出的结论是S型细菌中的某种物质(转化因子)能使 。
③加热致死的S型细菌中的DNA仍有活性的原因可能是 。
(2)艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中,起转化作用的是DNA。请你利用DNA酶(可降解DNA)作试剂,选择适当的材料用具,设计实验方案,验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”,并预测实验结果,得出实验结论。
①实验设计方案:
第一步:从S型细菌中提取DNA。
第二步:制备符合要求的培养基,均分为三份,编号为A、B、C,分别作如下处理。
编号 A B C
处理 不加任何提取物 加入提取出的S型细菌的DNA
第三步:将 分别接种到三组培养基上。
第四步:将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间,观察菌落生长情况。
②预测实验结果: 。
③得出实验结论:S型细菌的DNA分子可以使R型细菌转化为S型细菌,DNA结构要保持 才能完成此转化过程。
7.(1)②R型细菌转化为S型细菌 ③DNA热稳定性较高 (2)①加入提取出的S型细菌的DNA和DNA酶 R型细菌 ②A、C组培养基中未出现S型细菌,只有B组培养基中出现S型细菌 ③完整
【解析】(1)通过对比可知,加热致死的S型细菌与R型细菌混合在一起,可以产生活的S型细菌,说明S型细菌中有某种物质能使R型细菌转化为S型细菌。(2)在此实验中,只加入R型细菌不会产生S型细菌,加入S型细菌的DNA才能发生转化产生S型细菌,而加入S型细菌DNA和DNA酶后,不能产生S型细菌,从反面又证明将R型细菌转化为S型细菌的物质是DNA。
拓展提升
8.在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,将无致病性的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,从小鼠体内分离出了有致病性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是( )。
A.与R型细菌相比,S型细菌的致病性可能与荚膜多糖有关
B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌指导蛋白质的合成
C.加热导致S型细菌的蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型细菌的DNA用DNA酶处理后与R型细菌混合,可以得到S型细菌
8.D 【解析】与R型细菌相比,S型细菌具有荚膜多糖,有致病性,故可推测S型细菌的致病性可能与荚膜多糖有关,A正确;S型细菌的DNA进入R型细菌后使R型细菌具有了S型细菌的性状,由此可知S型细菌的DNA进入R型细菌后指导蛋白质的合成,B正确;加热致死的S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化,由此可知其DNA功能不受影响,C正确;S型细菌的DNA经DNA酶处理后,被水解为小分子物质,其与R型细菌混合,不能得到S型细菌,D错误。
9.在证明DNA是遗传物质的过程中,格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验以及赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验都发挥了重要作用。下列相关分析错误的是( )。
A.艾弗里的实验能说明DNA可以从一个生物个体转移到另一个生物个体内
B.艾弗里的实验能证明格里菲思提出的“转化因子”是DNA
C.艾弗里的实验中得到的R型活细菌被32P标记后可以用来培养T2噬菌体
D.赫尔希和蔡斯的实验只能通过测定放射性的强度来判断,不能通过测定放射性的有无来判断
9.C 【解析】艾弗里的实验能说明DNA可以从一个生物个体转移到另一个生物个体内,A正确;艾弗里的实验能证明格里菲思提出的“转化因子”是DNA,B正确;艾弗里的实验中得到的R型活细菌为肺炎链球菌,而T2噬菌体只能侵染大肠杆菌,因此艾弗里的实验中得到的R型活细菌被32P标记后不可以用来培养T2噬菌体,C错误;赫尔希和蔡斯的实验只能通过测定放射性的强度来判断,不能通过测定放射性的有无来判断,因为上清液和沉淀物往往都具有放射性,D正确。、
10.下列有关赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验的叙述,不正确的是( )。
A.该实验的设计思路是单独观察蛋白质和DNA的作用
B.检测离心后试管中上清液和沉淀物中放射性的强弱可推测侵入细菌中的物质
C.35S标记蛋白质的实验组,离心后试管中的上清液有较高的放射性
D.噬菌体侵染细菌的实验和格里菲思的肺炎链球菌的转化实验同时证明了DNA是遗传物质
10.D 【解析】在噬菌体侵染细菌的实验中,实验设计思路为S是蛋白质的特有元素,P几乎都存在于DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质,直接、单独地去观察它们的作用,A正确;离心后35S标记蛋白质的一组放射性主要集中在上清液中,32P标记DNA的一组放射性主要集中在沉淀物中,则可推测T2噬菌体侵入大肠杆菌中的物质是DNA,而T2噬菌体的蛋白质外壳留在大肠杆菌的外面,B正确;35S标记蛋白质的实验组,由于蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内,离心后的试管中上清液有较高的放射性,C正确;格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了存在“转化因子”,但没有证明DNA是“转化因子”,D不正确。
11.1952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相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位”。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S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,用搅拌器搅拌,然后离心得到上清液和沉淀物,检测上清液中的放射性,得到的实验结果如图所示。搅拌的目的是 ,所以搅拌时间少于1分钟时,上清液中的放射性 。实验结果表明当搅拌时间足够长时,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)本实验证明了病毒传递和复制遗传特性的过程中 起着重要作用。
11.(1)结构简单,只含有蛋白质和DNA(核酸)
(2)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 DNA和蛋白质的位置 (3)将噬菌体和细菌分离(或将蛋白质外壳与细菌菌体分离) 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
【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,结构简单,组成物质中只含有蛋白质和核酸。(2)在赫尔希和蔡斯的实验中,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标记的大肠杆菌的方法获得分别被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和细菌分离,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,经过搅拌离心后分布于沉淀物中,从而使得上清液中的放射性较低。由于32P标记噬菌体的DNA,35S标记噬菌体的蛋白质,当搅拌时间足够长时,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 DNA进入细菌,蛋白质没有进入细菌。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,以证明细菌没有裂解,没有子代噬菌体释放出来,否则细胞外32P放射性会增高。(4)由于噬菌体的DNA进入细菌中并且产生了子代噬菌体,因此本实验证明了病毒传递和复制遗传特性的过程中DNA起着重要作用。
挑战创新
12.新冠病毒是一种RNA病毒,能特异性地识别肺部细胞膜上的ACE2受体,感染肺部细胞。作为一种包膜病毒,它与T2噬菌体侵染大肠杆菌的机制有所不同。下列叙述中正确的是( )。
A.新冠病毒在人体细胞外大量增殖,并破坏肺部细胞,引起患者呼吸困难
B.新冠病毒的遗传物质被彻底水解后得到的产物一共有6种
C.新冠病毒识别宿主细胞,这体现了细胞间的信息交流功能
D.体细胞被新冠病毒感染后,会在免疫系统的作用下裂解死亡,这属于细胞坏死
12.B 【解析】新冠病毒在人体肺部细胞中大量增殖,并破坏肺部细胞,引起患者呼吸困难,A错误;新冠病毒的遗传物质是RNA,RNA被彻底水解后得到的产物一共有6种,即4种碱基、核糖和磷酸,B正确;病毒为非细胞生物,新冠病毒识别宿主细胞,不能体现细胞间的信息交流功能,但能体现新冠病毒的识别功能,C错误;体细胞被新冠病毒感染后,会在免疫系统的作用下裂解死亡,被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡,D错误。第1节 DNA是主要的遗传物质
基础巩固
1.下列能说明DNA是主要的遗传物质的事实是( )。
A.人们确认绝大多数生物的遗传物质是DNA之后,发现某些病毒的遗传物质是RNA
B.噬菌体侵染细菌的实验,表明DNA在亲子代噬菌体之间起“桥梁”作用
C.艾弗里的体外转化实验表明,只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌
D.人们得出染色体与生物的遗传有关之后,发现染色体的主要成分是DNA和蛋白质
2.赫尔希(A.D.Hershey)和蔡斯(M.C.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是T2噬菌体的遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体( )。
A.侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B.只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C.DNA可用放射性同位素15N标记
D.蛋白质可用放射性同位素32P标记
3.下图为“以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”的示意图。下列有关叙述正确的是( )。
A.锥形瓶内的培养液中有含32P的物质,以便用32P标记噬菌体
B.离心前搅拌的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离
C.若只有C中含大量放射性,可直接证明噬菌体的遗传物质是DNA
D.实验中B对应部分有少量放射性,原因可能是搅拌不充分
4.下列关于赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述,正确的是( )。
A.大肠杆菌的DNA控制T2噬菌体蛋白质外壳的合成
B.T2噬菌体蛋白质外壳的合成场所和原料均来自大肠杆菌
C.赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是T2噬菌体主要的遗传物质
D.用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,离心后上清液中具有较高的放射性
5.下图为烟草花叶病毒重建实验示意图。下列叙述正确的是( )。
A.该实验可证明TMV的遗传物质是RNA
B.单独使用TMV的蛋白质也能使烟草叶片感染
C.该实验利用了同位素标记法跟踪构成TMV的物质的去向
D.A型后代的蛋白质和TMV B的蛋白质相同
6.下列四种病毒中,遗传信息储存在DNA分子中的是( )。
A.引发禽流感的病原体
B.烟草花叶病毒
C.引起乙肝的病原体
D.引起艾滋病的病原体
7.在研究生物遗传物质的过程中,人们做了很多的实验进行探究,包括著名的“肺炎链球菌转化实验”。
(1)某人曾重复“肺炎链球菌转化实验”,步骤如下。请分析以下实验并回答问题:
A.将一部分S型细菌加热致死。
B.制备符合要求的培养基,并分为若干组,将菌种分别接种到各组培养基上。
C.将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间,观察菌落的生长情况(如下图)。
①制备符合实验要求的培养基时,除加入适当比例的水和琼脂外,还必须加入一定量的无机盐、氮源、有机碳源、生长因子等,并调整pH。
②本实验能得出的结论是S型细菌中的某种物质(转化因子)能使 。
③加热致死的S型细菌中的DNA仍有活性的原因可能是 。
(2)艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中,起转化作用的是DNA。请你利用DNA酶(可降解DNA)作试剂,选择适当的材料用具,设计实验方案,验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”,并预测实验结果,得出实验结论。
①实验设计方案:
第一步:从S型细菌中提取DNA。
第二步:制备符合要求的培养基,均分为三份,编号为A、B、C,分别作如下处理。
编号 A B C
处理 不加任何提取物 加入提取出的S型细菌的DNA
第三步:将 分别接种到三组培养基上。
第四步:将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间,观察菌落生长情况。
②预测实验结果: 。
③得出实验结论:S型细菌的DNA分子可以使R型细菌转化为S型细菌,DNA结构要保持 才能完成此转化过程。
拓展提升
8.在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,将无致病性的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,从小鼠体内分离出了有致病性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是( )。
A.与R型细菌相比,S型细菌的致病性可能与荚膜多糖有关
B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌指导蛋白质的合成
C.加热导致S型细菌的蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型细菌的DNA用DNA酶处理后与R型细菌混合,可以得到S型细菌
9.在证明DNA是遗传物质的过程中,格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验以及赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验都发挥了重要作用。下列相关分析错误的是( )。
A.艾弗里的实验能说明DNA可以从一个生物个体转移到另一个生物个体内
B.艾弗里的实验能证明格里菲思提出的“转化因子”是DNA
C.艾弗里的实验中得到的R型活细菌被32P标记后可以用来培养T2噬菌体
D.赫尔希和蔡斯的实验只能通过测定放射性的强度来判断,不能通过测定放射性的有无来判断
10.下列有关赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验的叙述,不正确的是( )。
A.该实验的设计思路是单独观察蛋白质和DNA的作用
B.检测离心后试管中上清液和沉淀物中放射性的强弱可推测侵入细菌中的物质
C.35S标记蛋白质的实验组,离心后试管中的上清液有较高的放射性
D.噬菌体侵染细菌的实验和格里菲思的肺炎链球菌的转化实验同时证明了DNA是遗传物质
11.1952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相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位”。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S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,用搅拌器搅拌,然后离心得到上清液和沉淀物,检测上清液中的放射性,得到的实验结果如图所示。搅拌的目的是 ,所以搅拌时间少于1分钟时,上清液中的放射性 。实验结果表明当搅拌时间足够长时,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)本实验证明了病毒传递和复制遗传特性的过程中 起着重要作用。
挑战创新
12.新冠病毒是一种RNA病毒,能特异性地识别肺部细胞膜上的ACE2受体,感染肺部细胞。作为一种包膜病毒,它与T2噬菌体侵染大肠杆菌的机制有所不同。下列叙述中正确的是( )。
A.新冠病毒在人体细胞外大量增殖,并破坏肺部细胞,引起患者呼吸困难
B.新冠病毒的遗传物质被彻底水解后得到的产物一共有6种
C.新冠病毒识别宿主细胞,这体现了细胞间的信息交流功能
D.体细胞被新冠病毒感染后,会在免疫系统的作用下裂解死亡,这属于细胞坏死
