3.1 DNA是主要的遗传物质 同步练习（含答案）2024-2025学年高一生物学人教版（2019）必修第二册

第1节　DNA是主要的遗传物质
1 (2024无锡期末)20世纪20年代，科学家就开始利用多种方法，如酶解法、同位素标记法和病毒重组法等，对生物的遗传物质进行了探索。下列叙述正确的是(　　)
A. 以RNA为遗传物质的生物不一定是没有细胞结构的病毒
B. 大部分原核生物的遗传物质是DNA，少部分是RNA
C. 肺炎链球菌中既有DNA又有RNA，但其遗传物质是DNA
D. 烟草花叶病毒的RNA能使烟草感染病毒，说明RNA是主要的遗传物质
2 (2024连云港海头高级中学期末)下列关于遗传物质的叙述，正确的是(　　)
A. 原核生物遗传物质都是DNA
B. 多数真核生物的遗传物质是DNA
C. T2噬菌体的遗传物质主要是DNA
D. 新冠病毒的遗传物质是DNA或RNA
3 下列关于艾弗里肺炎链球菌体外转化实验的叙述，错误的是(　　)
A. 该实验是在科学家格里菲思的实验基础上进行的
B. 除加入DNA酶的那组外，其他组的实验结果是S型菌落比例远大于R型菌落
C. 该实验过程中利用了酶的专一性
D. S型肺炎链球菌的菌落为光滑的，R型肺炎链球菌的菌落是粗糙的
4 (2024苏州期末)在噬菌体侵染细菌的实验中，将甲、乙两组的噬菌体分别用 3H、32P标记，然后分别侵染未标记的大肠杆菌。下列叙述正确的是(　　)
A. 甲、乙两组上清液中放射性都很高
B. 甲组子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳均含3H
C. 乙组子代噬菌体中仅少量DNA含32P
D. 乙组实验结果证明噬菌体的遗传物质是DNA
5 (2024盐城响水中学期中)艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是(　　)
A. 二者都应用了同位素标记技术
B. 二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的作用
C. 艾弗里的实验设置了对照，赫尔希和蔡斯的实验没有对照
D. 两个实验均选用结构复杂、增殖迅速的生物为材料
6 (2024重庆模拟)某研究小组用放射性同位素32P、35S 分别标记T2噬菌体，然后将普通大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列有关叙述错误的是(　　)
　
甲　　　　 　　 　　　乙　
A. 甲组上清液含极少量32P标记的噬菌体DNA，说明可能有少数噬菌体没有侵染
B. 甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，可产生不含32P的子代噬菌体
C. 乙组上清液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，可产生含35S的子代噬菌体
D. 乙组被感染的细菌不含35S标记的噬菌体蛋白质，可产生不含35S的子代噬菌体
7 (2024镇江期末)下列关于探索生物遗传物质实验的叙述，正确的是(　　)
A. S型肺炎链球菌的菌体有荚膜，显微镜下可观察到细胞表面光滑
B. 艾弗里用“减法原理”实验，证明了S型菌的DNA使小鼠死亡
C. 可用含35S的培养基直接培养噬菌体，以实现对蛋白质的标记
D. 用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，离心后沉淀物中放射性较高
8 (2024镇江期中)某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A. 活菌甲在培养基上形成的菌落表面光滑
B. 加热致死菌乙中的某种物质能使活菌甲转化成活菌乙
C. 通过实验②，鼠2的血液中只能分离出活菌乙
D. 鼠5死亡的原因是死菌甲中的某种物质能使死菌甲转化成活菌乙
9 (2024徐州)用标记的T2噬菌体侵染细菌，经短时间的保温后搅拌、离心、检测上清液中的放射性，得到下图所示的实验结果。下列说法正确的是(　　)
A. T2噬菌体专门寄生在肺炎链球菌中，不能寄生在动物细胞中
B. 要获得蛋白质被标记的T2噬菌体，可用含35S的培养基培养噬菌体
C. 用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染的是没有放射性同位素标记的细菌
D. 上清液中32P的放射性仍达到30%，原因可能是细菌裂解释放出噬菌体
10 (多选)1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，进行噬菌体侵染大肠杆菌实验，他们所做的两组实验结果如下表所示。下列相关叙述错误的有(　　)
噬菌体不同标记组别 放射性检测结果
上清液中 沉淀物中
甲 35S标记 75% 25%
乙 32P标记 15% 85%
A. 上述实验方法与艾弗里的不同，但二者最关键的设计思路相同
B. 若用35S、32P同时标记一组噬菌体，也能达到同样的实验目的
C. 甲组沉淀物中含有25%的放射性，可能是培养时间过长所致
D. 乙组上清液中含有15%的放射性，可能是搅拌和离心不充分所致
11 (多选)(2024宿迁阶段考)图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述错误的有(　　)
甲 乙
A. 图甲中后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的
B. 图乙中分别用含放射性同位素35S和放射性32P的培养基标记噬菌体蛋白质和DNA
C. 图乙中噬菌体增殖需要细菌提供原料、能量、酶等
D. 图乙实验证明了DNA是主要的遗传物质
12 (2024淮安阶段考)对于遗传物质的探索，人类经历了一个漫长、复杂的过程，其中三个先后进行的经典实验，运用不同的实验思路和方法，共同证明了“DNA是遗传物质”这一科学认识。请回答下列问题。
(1) 格里菲思和艾弗里均使用肺炎链球菌作实验材料，其常作为实验材料的优点有____________________________________。
(2) 格里菲思提出“转化因子”的推断。支撑该推断的重要证据之一是其中一组实验成功将R型活细菌转化为S型活细菌，并导致小鼠死亡。该组实验的处理方法是向小鼠体内注射________。
A. 活的S型菌
B. 活的R型菌
C. 加热杀死的S型菌
D. 加热杀死的S型菌与活的R型菌的混合物
(3) 艾弗里等人证明DNA是“转化因子”。该实验运用________(填“加法”或“减法”)原理控制自变量，发现只有用________酶处理S型细菌的细胞提取物后，提取物才会失去转化活性，不能将R型细菌转化为S型细菌，但因传统观念“蛋白质是遗传物质”的阻碍，艾弗里等人的结论并没有被人们广泛接受。
(4) 赫尔希和蔡斯进一步证明DNA是遗传物质。下图为T2噬菌体侵染大肠杆菌实验过程简图，请回答下列问题。
①不能用含35S的培养基直接标记T2噬菌体的原因是____________________
________________________________________________。
②噬菌体侵染大肠杆菌后，合成子代噬菌体的外壳所用的原料由_______提供。
③图中搅拌的目的是使________(填“吸附”或“游离”)状态的噬箘体与大肠杆菌分开。a、b两管中放射性分别主要分布在______、______中。
④若保温培养的时间过长，对b管中放射性分布的影响是上清液的放射性________(填“增强”或“降低”)。
⑤如果用同位素15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的DNA中能找到的同位素有________。
13 (2024南京期末)20世纪中叶开始，科学家不断通过实验探究遗传物质的本质，使生物学研究进入分子生物学领域。请回答下列问题。
(1) 肺炎链球菌分为S型菌和R型菌，加热灭活的S型菌会遗留下完整的细菌DNA的各个片段。下图为肺炎链球菌转化实验的实质。
①艾弗里等人进行的该实验中控制自变量采用的实验原理是____________。
②据图推测S基因的作用是____________，作为遗传物质必须具备的特点有______________________________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。
(2) 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验：
①T2噬菌体是一种________在大肠杆菌体内的病毒，其组成成分为____________。
②在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的技术是_______________，他们没有用14C来分别标记蛋白质和DNA，原因是___________________________。
③用32P标记的组中，放射性主要分布于试管的______(填“上清液”或“沉淀物”)中。
(3) 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。
Ⅰ. 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，编号为A、B、C、D。
②将下表补充完整，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 生理盐水
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。
Ⅱ. 结果预测及结论：
①若A、C组发病，B、D组正常，则________是该病毒的遗传物质；
②若B、C组发病，A、D组正常，则________是该病毒的遗传物质。
第1节　DNA是主要的遗传物质
1. C　不具细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA，所以以RNA为遗传物质的生物一定是病毒，A错误；原核生物的遗传物质是DNA，B错误；肺炎链球菌的细胞内既有DNA又有 RNA，但DNA 是遗传物质，C正确；烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了RNA是其遗传物质，D错误。
2. A　有细胞结构的生物如原核生物、真核生物，其遗传物质是DNA，A正确；所有真核生物的遗传物质是DNA，B错误；T2噬菌体只有一种核酸——DNA，其遗传物质就是DNA，C错误；新冠病毒中含有的核酸是RNA，其遗传物质就是RNA，D错误。
3. B　
4. C　甲组噬菌体用3H标记，则噬菌体的蛋白质外壳和DNA均被标记，然后用该噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，保温适当时间后，上清液中是被标记的噬菌体外壳，沉淀物中是存在于大肠杆菌中的子代噬菌体，因而甲组实验结果为上清液和沉淀物中放射性都很高；乙组用32P标记噬菌体，侵染未标记的大肠杆菌，由于合成子代噬菌体的原料来自大肠杆菌，且DNA复制方式为半保留复制，因此子代中只有少量具有放射性，表现为沉淀物中放射性高，A错误。甲组噬菌体用3H标记，则噬菌体的蛋白质外壳和DNA均被标记，由于进入大肠杆菌的是噬菌体的DNA，而大肠杆菌提供的原料没有放射性，因此甲组子代噬菌体的DNA可能带有3H放射性，而蛋白质外壳不含3H，B错误。乙组用 32P 标记噬菌体，侵染未标记的大肠杆菌，由于进入大肠杆菌中的DNA带有放射性，而DNA复制为半保留复制，且大肠杆菌提供的原料没有放射性，因此，子代噬菌体中仅少量DNA含32P，C正确。乙组实验结果可证明进入大肠杆菌的是噬菌体的DNA，但无法排除亲代蛋白质是否会进入细菌体内，D错误。
5. B　肺炎链球菌转化实验没有应用同位素标记技术，A错误；肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质的关键都是设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地观察它们的作用，B正确；艾弗里、赫尔希与蔡斯的实验均设置了对照，C错误；两个实验都选用结构简单的生物作为实验材料，繁殖快、容易观察实验结果，D错误。
6. C　噬菌体侵染细菌实验过程：培养大肠杆菌，32P、35S分别标记大肠杆菌→用32P、35S标记的大肠杆菌培养噬菌体→用32P、35S标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌→搅拌、离心→检测悬浮液和沉淀物中的放射性。甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，上清液含极少量32P标记的噬菌体DNA，说明可能有少数噬菌体没有侵染，A正确；甲组用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，由于P存在于DNA中，在侵染过程中，DNA进入大肠杆菌体内，由于噬菌体繁殖所需原料来自未被标记的大肠杆菌，且DNA复制为半保留复制，所以可产生含32P的子代噬菌体和不含32P的子代噬菌体，B正确；由于噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌，所以乙组的上清液含较多35S标记的噬菌体蛋白质，不会产生含35S的子代噬菌体，C错误。
7. D　肉眼可观察到S型菌的菌落是光滑的，A错误；直接使小鼠死亡的不是DNA，而是S型菌，艾弗里体外转化实验没有用到小鼠，B错误；噬菌体是病毒，不能独立生存，所以不能直接用培养基培养，C错误；32P标记噬菌体的DNA，在侵染大肠杆菌的过程中，DNA会进入大肠杆菌，离心后分布在沉淀物中，所以沉淀物中放射性较高，D正确。
8. B　活菌甲、乙分别对应R型细菌和S型细菌，所以活菌甲在培养基上形成的菌落表面粗糙，A错误；由于实验②是将活菌甲和加热致死菌乙混合后注射到鼠2体内，加热致死菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙，B正确；实验②是将活菌甲和加热致死菌乙混合后注射到鼠2体内，加热致死菌乙中的某种物质能使部分活菌甲转化成活菌乙，因此鼠2的血液中能分离出活菌甲和乙，C错误；鼠5死亡的原因是活菌乙具有致死效应，D错误。
9. C　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，A错误；T2噬菌体是病毒，必须寄生在活细胞体内，不能用培养基培养病毒，B错误；用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染的是没有放射性同位素标记的细菌，C正确；分析图可知，被侵染的细菌存活率为100%，则说明细菌未裂解死亡，上清液中32P的放射性仍达到30%可能的原因是30%的噬菌体没有侵染细菌，D错误。
10. BCD　赫尔希和蔡斯实验所用的实验方法是同位素标记技术，艾弗里及其同事所用的实验方法有细菌体外培养等，二者实验方法不同，但二者最关键的设计思路都是设法将蛋白质和DNA分开，单独地去观察它们各自的作用，A正确；用35S、32P同时标记一组噬菌体，无法区分DNA和蛋白质，B错误；甲组中用35S标记，标记的是噬菌体的蛋白质，放射性应主要出现在上清液中，但沉淀物中含有25%的放射性，可能是搅拌不充分所致，而培养时间过长(子代噬菌体释放出来)不会影响35S的分布，C错误；乙组用32Р标记的是噬菌体的DNA，上清液中含有15%的放射性，可能是有一些噬菌体还未来得及将其DNA注入大肠杆菌，或者是保温时间过长，有部分子代噬菌体裂解释放所致，D错误。
11. BD　图甲中AB段由于细菌刚进入小鼠体内，小鼠还没有产生相应的抗体，所以R型细菌会增多，该实验中部分R型菌转化成了S型菌，然后大量增殖，A正确；噬菌体是病毒，不能用培养基培养，B错误；噬菌体为活细胞寄生，增殖需要细菌提供原料、能量、酶等，C正确；图乙实验证明了DNA是遗传物质，不能证明是主要的遗传物质，D错误。
12. (1) 结构简单，增殖速度快，性状稳定易区分等　(2) D
(3) 减法　DNA　(4) ①噬箘体只能寄生在大肠杆菌中生活，不能在培养基上独立繁殖　②大肠杆菌　③吸附　上清液　沉淀　④增强　⑤15N和32P
解析：(1) 格里菲思和艾弗里均使用肺炎链球菌作为实验材料，因为它的结构简单，繁殖速度快，性状稳定易区分等。(2) 格里菲思利用肺炎链球菌与小鼠进行实验，发现当注射了加热杀死的S型细菌和活的R型菌的混合物时，小鼠会死亡，由此提出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，D正确。(3) 依据自变量控制中的“减法原理”，在每个实验组S型细菌的细胞提取物中特异性地除掉一种物质。发现只有用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物后，提取物才会失去转化活性，不能将R型细菌转化为S型细菌。(4) ①噬菌体侵染大肠杆菌实验不能用含35S的培养基直接标记噬菌体的原因是病毒必须寄生在活细胞中繁殖，不能在培养基独立繁殖。②噬菌体侵染大肠杆菌后，合成子代噬菌体的外壳所用的原料由大肠杆菌提供。③图中搅拌的目的是使吸附状态的噬菌体与大肠杆菌分离。a管用35S标记的噬菌体，离心后放射性主要分布在上清液，b管用32P标记的噬菌体，离心后放射性主要分布在沉淀物中。④若保温培养的时间过长，部分大肠杆菌裂解，释放了子代噬菌体，对b管中放射性分布的影响是上清液中放射性增强。⑤子代噬菌体的DNA是以用15N、32P、35S共同标记噬菌体的DNA为模板，大肠杆菌中的脱氧核苷酸为原料合成的，脱氧核苷酸中含有元素C、H、O、N、P，故在子代噬菌体的DNA中能找到15N 和32P。
13. (1) ①减法原理　②控制荚膜形成　能自我复制、指导蛋白质的合成、储存遗传信息、结构稳定等　(2) ①寄生　DNA和蛋白质　②放射性同位素标记法　DNA和蛋白质都含有C元素，标记后无法区分两者　③沉淀物
(3) Ⅰ. ②该病毒核酸提取物和DNA酶　Ⅱ. ①DNA　②RNA
解析：(1) ①艾弗里等人进行的该实验中控制自变量采用的方法是加入不同的酶，水解相应的物质，来研究各自的功能，实验原理是减法原理。②两种肺炎链球菌的区别在于有无荚膜，据图可知，S基因可以使R型菌转化为S型菌，说明S基因的作用是控制荚膜形成，作为遗传物质必须具备的特点有能自我复制、指导蛋白质的合成、储存遗传信息、结构稳定等。(2) ①T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌体内的病毒，其组成成分为DNA和蛋白质。②在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的技术是放射性同位素标记法。由于DNA和蛋白质都含有C元素，标记后两者无法区分，故实验中，没有用14C来分别标记蛋白质和DNA。③35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是噬菌体的DNA，用35S标记的一组侵染实验中，放射性同位素主要分布于上清液中，而用32P标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布于试管的沉淀物中。(3) Ⅰ. 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，编号为A、B、C、D。②根据酶的专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应。DNA酶可以催化DNA水解，最终产物中没有DNA；RNA酶可以催化RNA的水解，最终产物中没有RNA。因此表中B处加入的是该病毒核酸提取物和DNA酶。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。Ⅱ. 结果预测及结论：①若A、C组发病，B、D组正常，说明B组DNA被水解，而A、C组DNA完好，则DNA是该病毒的遗传物质；②若B、C组发病，A、D组正常，说明A组RNA被水解，而B、C组RNA完好，则RNA是该病毒的遗传物质。