《学霸笔记 同步精讲》第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 练习（教师版）生物人教版必修2

第1节　DNA是主要的遗传物质
课后训练巩固提升
一、基础巩固
1.人类探索遗传物质的过程是漫长的,直到20世纪初期,人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括(　　)
A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B.蛋白质与生物的性状密切相关
C.蛋白质比DNA的热稳定性高,并且能够自我复制
D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能储存大量遗传信息
答案:C
解析:蛋白质不具有热稳定性,也不能自我复制,故C项不是人们普遍认为蛋白质是遗传物质的理由。
2.艾弗里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:表面光滑的菌落指的是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型细菌会转化为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会被水解,不能使R型细菌发生转化,所以不会出现S型细菌的菌落。
3.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,从小鼠体内能分离出S型活细菌
C.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
D.注射S型活细菌及加热致死的R型细菌后,小鼠死亡,从小鼠体内能分离出S型活细菌
答案:C
解析:注射R型活细菌及加热致死的S型细菌后,S型细菌的DNA能使部分无致病性的R型活细菌转化为有致病性的S型细菌,使小鼠死亡,小鼠体内既能分离出S型活细菌,又能分离出R型活细菌。
4.某研究人员模拟肺炎链球菌的转化实验,进行了以下4个实验:
①S型细菌的DNA+DNA酶→加入R型细菌→注入小鼠　②R型细菌的DNA+DNA酶→加入S型细菌→注入小鼠　③R型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注入小鼠　④S型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是(　　)
A.存活、存活、存活、死亡
B.存活、死亡、存活、死亡
C.死亡、死亡、存活、存活
D.存活、死亡、存活、存活
答案:D
解析:实验①中,DNA酶能将S型细菌的DNA水解,因此R型细菌不能转化为S型细菌,小鼠存活。实验②中加入的是S型细菌,小鼠死亡。实验③中有S型细菌的DNA和无活性的R型细菌,无活性的R型细菌无法转化为S型细菌,小鼠存活。实验④中有无活性的S型细菌和R型细菌的DNA,无法完成转化,小鼠存活。
5.肺炎链球菌的转化实验证明了(　　)
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,蛋白质不是遗传物质
D.在不含DNA的生物体内,RNA就是该生物的遗传物质
答案:C
解析:肺炎链球菌的转化实验中,格里菲思的实验结论是已经加热致死的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)。艾弗里的实验进一步证明了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
6.在噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程中,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。
7.下列实验中,能证明RNA是遗传物质的是(　　)
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.肺炎链球菌转化实验
答案:A
8.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a型、b型两个不同品系,它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中,实验结果错误的是(　　)
选项 实验过程 实验结果
病斑类型 病斑中分离出的病毒类型
A a型TMV感染植物 a型 a型
B b型TMV感染植物 b型 b型
B a型TMV的蛋白质和b型TMV的RNA组合病毒感染植物 b型 b型
D b型TMV的蛋白质和a型TMV的RNA组合病毒感染植物 b型 a型
答案:D
解析:a型TMV感染植物,病斑类型是a型,病斑中分离出的病毒类型是a型。b型TMV感染植物,病斑类型是b型,病斑中分离出的病毒类型是b型。由于该病毒中RNA是遗传物质,因此a型TMV的蛋白质和b型TMV的RNA感染植物,病斑类型是b型,病斑中分离出的病毒类型是b型;b型TMV的蛋白质和a型TMV的RNA感染植物,病斑类型是a型,病斑中分离出的病毒类型是a型。
9.科学家利用小鼠进行了一系列体内转化实验,如下所示。请回答下列有关问题。
实验1:R型活细菌+小鼠→小鼠不死亡
实验2:S型活细菌+小鼠→小鼠死亡→分离出S型活细菌
实验3:加热致死的S型细菌+小鼠→小鼠不死亡
实验4:加热致死的S型细菌+R型活细菌+小鼠→小鼠死亡
(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　　　(填“S型”“R型”或“S型和R型”)活细菌。
(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,据上述实验可知,还可以通过怎样的方法来区分R型细菌和S型细菌 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)细胞壁无法合成,细菌细胞吸水过多,细胞膜过度膨胀而发生破裂
(2)S型和R型
(3)用注射法,通过观察小鼠的生活情况来区分
解析:(1)由题意可知,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后,细菌可能因缺乏细胞壁的保护,导致吸水过多,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。
二、能力提升
1.下列关于人类对遗传物质的探究历程的叙述,正确的是 (　　)
A.格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质
B.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中,T2噬菌体的蛋白质是用含35S的培养基直接培养而标记的
C.噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌的目的是加速细菌的解体,促进噬菌体从细菌体内释放出来
D.烟草花叶病毒的核酸+DNA酶→感染烟草→烟草将会出现病斑
答案:D
解析:格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了加热致死的S型细菌体内存在转化因子。T2噬菌体营寄生生活,不能用含35S的培养基直接培养。噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体(外壳)与细菌分离。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,DNA酶能将DNA初步水解,但不能水解RNA,因此烟草花叶病毒的核酸+DNA酶→感染烟草→烟草将会出现病斑。
2.1928年,英国微生物学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验。下列关于该实验的分析,正确的是(　　)
组别 第1组 第2组 第3组 第4组
实验 处理 注射R型活细菌 注射S型活细菌 注射加热致死的S型细菌 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
实验 结果 小鼠不死亡 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
A.该实验说明DNA 才是使R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子
B.该实验说明RNA才是使R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子
C.该实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则
D.第4组实验中只能分离出S型活细菌,不能分离出R型活细菌
答案:C
解析:题述实验说明S型细菌中存在某种转化因子,这种转化因子能将R型活细菌转化为S型活细菌,而不能证明转化因子到底是什么,A、B两项错误。该实验的设计遵循了对照原则和单一变量原则,C项正确。第4组实验中可分离出R型和S型活细菌,D项错误。
3.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4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;④用3H标记的噬菌体侵染未标记的细菌。经过短时间的保温后,用搅拌器搅拌、离心,理论上以上4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、沉淀物和上清液
B.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
C.上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
D.沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
答案:D
解析:在题述实验中,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。④3H可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA,噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内,而DNA可以进入细菌体内,理论上,放射性会出现在上清液和沉淀物中。
4.下列关于艾弗里证明DNA是遗传物质的实验以及赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验的叙述,正确的是 (　　)
A.二者设计思路相同,都是设法将DNA和蛋白质区分开,单独地、直接地研究它们的遗传特点
B.二者都运用了对照原则,都巧妙地运用了同位素标记技术
C.二者的实验对象都是原核生物
D.二者都能证明DNA是主要的遗传物质
答案:A
解析:艾弗里证明DNA是遗传物质的实验以及赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验都是设法将DNA与蛋白质分离开来,单独地、直接地研究各自的遗传特点,A项正确。二者都运用了对照原则,但只有噬菌体侵染细菌的实验运用了同位素标记技术,B项错误。肺炎链球菌是原核生物,噬菌体是病毒,C项错误。二者都能证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质,D项错误。
5.遗传物质的探索过程是一个漫长而曲折的过程。在此过程中,许多科学家进行了实验探究。下列对相关实验的分析,正确的是(　　)
A.格里菲思进行的肺炎链球菌体内转化实验证明了遗传物质是DNA
B.艾弗里进行的证明DNA是遗传物质的实验证明了DNA是主要的遗传物质
C.T2噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌离心的时间对实验结果有较大影响
D.T2噬菌体侵染细菌的实验能用3H标记蛋白质和DNA
答案:C
解析:格里菲思进行的肺炎链球菌体内转化实验没有证明遗传物质是DNA,只是推测加热致死的S型细菌中含有某种转化因子,能使R型活细菌转化为S型活细菌。艾弗里进行的证明DNA是遗传物质的实验证明了DNA是遗传物质,但没有证明DNA是主要的遗传物质。T2噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌离心的时间对实验结果有较大影响,离心时间过长或过短均会影响实验结果。T2噬菌体的蛋白质和DNA均含有H,做T2噬菌体侵染细菌的实验时,不能用3H标记蛋白质和DNA。
6.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“肺炎链球菌的转化实验”。
(1)某人曾重复了“肺炎链球菌的转化实验”,步骤如下。请分析以下实验并回答问题。
A.将一部分S型细菌加热杀死;
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。(如下图所示)
①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　　　　　　　　　　　　　。
②加热致死的S型细菌的DNA仍具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“促使R型活细菌转化为S型活细菌的物质是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。请你将C组补充完整。
编号 A B C
处理 不加入任何提取物 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,观察菌落的生长情况。
②预测实验结果:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③得出实验结论:S型细菌的DNA可以促使R型活细菌转化为S型活细菌,DNA结构要保持　　　　　　才能完成此转化过程。
答案:(1)R型活细菌转化为S型活细菌　DNA的热稳定性较高
(2)加入提取出的S型细菌的DNA和DNA酶　R型细菌　A、C两组中未出现S型细菌,只有B组培养基中出现S型细菌　完整
解析:(1)由题图可知,加热致死的S型细菌与R型活细菌混合培养,可以产生活的S型细菌,说明加热致死的S型细菌中有某种物质能促使R型活细菌转化为S型活细菌。(2)加入S型细菌的DNA,能使R型细菌转化为S型细菌,而加入经过DNA酶处理的S型细菌的DNA,R型细菌不能转化为S型细菌。由此可得出结论:S型细菌的DNA可以促使R型活细菌转化为S型活细菌,DNA结构要保持完整才能完成此转化过程。
7.据图回答下列问题。
图1
图2
图3
(1)噬菌体侵染细菌的实验运用了放射性同位素标记技术,一组(如图3所示)标记的是噬菌体的蛋白质外壳,其中35S标记的应是图2中的　　　(填序号)。另一组使用的同位素是　　　　　　　,标记的是图1中的　　　(填序号)。
(2)标记噬菌体的方法是先用含放射性的培养基培养　　　　　　　　,然后再用噬菌体侵染被标记的细菌。不能直接用培养基标记噬菌体的原因是　　　　　　　　　　　　　。
(3)如果图3中的搅拌过程不充分,则会出现的异常现象是　　　　　　　　　　　　　。
(4)图3所示实验需要设计另一组实验作为对照,该组实验如果保温时间过长或过短都会导致异常现象发生,请说明理由。
答案:(1)④　32P　①
(2)大肠杆菌(或细菌)　噬菌体无细胞结构,不能独立生活,只有在寄主细胞中才能增殖(其他合理答案也可)
(3)沉淀物的放射性较高
(4)如果保温时间过短,一些被标记的噬菌体未来得及侵入细菌;如果保温时间过长,细菌裂解释放出带有放射性的噬菌体。两方面的因素都会导致沉淀物的放射性降低,而上清液的放射性升高
解析:(1)图3中的噬菌体被标记的是蛋白质外壳,其中的S应位于氨基酸的R基上,即图2中的④。噬菌体侵染细菌的实验有两个分组实验,一组标记的是噬菌体的蛋白质外壳,另一组应标记DNA,所用的同位素为32P,标记的是脱氧核苷酸的磷酸,即图1中的①。
(2)噬菌体属于病毒,无细胞结构,不能独立生活,所以不能用含放射性的培养基直接培养噬菌体,应先标记噬菌体的寄主细胞——大肠杆菌(或细菌),再用噬菌体侵染被标记的细菌。
(3)如果图3中的搅拌过程不充分,则没有侵入细菌的蛋白质外壳会附着在大肠杆菌的表面,无法分离或分离不彻底,进而使沉淀物的放射性较高。
(4)另一组实验是用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌。正常情况下,该实验的结果是沉淀物的放射性较高,而上清液的放射性很低。如果保温时间过短或过长均会使上清液的放射性升高,而沉淀物的放射性降低。
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