(共44张PPT)
第一节 核酸是遗传物质
课标阐释
学法指导
1.概述肺炎链球菌的转化实验。(科学探究)
2.通过噬菌体侵染细菌的实验分析,概述噬菌体侵染细菌的过程。(科学探究)
3.简述烟草花叶病毒的感染和重建实验。(科学探究)
4.概述生物遗传的物质基础。
(生命本质)
1.分析各实验的原理与方法,体会实验方法与技术的多样性。
2.通过分析两个实验过程,理解实验设计的对照原则、单一变量原则,并用于新情境下的实验设计。
一、DNA是遗传物质的直接证据
1.活体肺炎链球菌转化实验
(1)肺炎链球菌
?
菌 落
菌 体
毒性
S型菌
表面光滑
有多糖类胶状荚膜
有
R型菌
表面粗糙
无多糖类胶状荚膜
无
(2)过程
(3)推测:S型菌中的“转化因子”进入R型菌体内,引起R型菌稳定的遗传变异。
2.离体肺炎链球菌转化实验
(1)过程
(2)结论:S型肺炎链球菌的DNA能使R型肺炎链球菌发生转化。
3.肺炎链球菌的转化实验结论
DNA是遗传物质,DNA赋予了生物的遗传特性。
预习反馈
1.判断正误
(1)在众多的肺炎链球菌菌株中,光滑型菌株是唯一能够引起人类肺炎或小鼠败血症的类型。(
√
)
(2)实现转化时遗传物质来自S型菌,原料和能量均来自R型菌。活体肺炎链球菌转化实验证明DNA是转化因子。(
×
)
(3)S型细菌的菌体外面有多糖类的胶状荚膜,使菌体不易受到宿主正常防护机制的破坏。(
√
)
(4)R型肺炎链球菌培养基中加入S型肺炎链球菌的DNA悬浮培养,培养基中出现大量的S型肺炎链球菌。(
×
)
(5)肺炎链球菌的转化实验证明DNA是遗传物质。(
√
)
2.(2020浙江省名校协作体高三第二次联考)下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述,正确的是( )
A.该实验是证实DNA作为遗传物质的最早证据来源
B.多肽类的荚膜使S型肺炎链球菌不易受宿主防护机制的破坏
C.活体肺炎链球菌转化实验证明了转化因子的纯度越高转化效率越高
D.S型菌的DNA与活的R型菌混合悬浮培养后可出现两种菌落
解析:肺炎链球菌转化实验是证明DNA是遗传物质的最早证据来源,A项正确;S型肺炎链球菌荚膜的化学成分是多糖,B项错误;后来的研究不断证明了转化因子的纯度越高转化效率越高,C项错误;从S型菌中抽提的DNA与R型菌混合悬浮培养后,需接种到固体培养基上才可观察到两种菌落,D项错误。
答案:A
二、噬菌体侵染细菌的实验分析
1.实验材料
2.实验过程
(1)标记噬菌体
第一步:标记大肠杆菌
大肠杆菌+含35S的培养基
含35S的大肠杆菌
大肠杆菌+含32P的培养基
含32P的大肠杆菌
第二步:标记噬菌体
T2噬菌体+含35S的细菌
含35S的噬菌体
T2噬菌体+含32P的细菌
含32P的噬菌体
(2)实验过程
(3)结论
在噬菌体中,亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA,即DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质。
预习反馈
1.判断正误
(1)选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA。(
√
)
(2)噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌细胞,蛋白质外壳没有进入。(
√
)
(3)用35S标记的噬菌体,沉淀物中有放射性是由于保温时间太长。(
×
)
(4)实验过程中在搅拌器中搅拌,目的是使细菌外的噬菌体与细菌分离。(
√
)
(5)在新形成的噬菌体中没有检测到35S,说明噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质。(
×
)
2.(2019浙江6月学考)在“噬菌体侵染细菌实验”中,可通过某操作实现下图所示变化,该操作是( )
A.用放射性同位素标记噬菌体的蛋白质或DNA
B.将放射性同位素标记的噬菌体与细菌混合
C.将噬菌体与细菌混合液置于搅拌器中搅拌
D.离心并检测悬浮液和沉淀物中的放射性
解析:从图示分析可知,所进行的操作是通过搅拌将细菌外的噬菌体与细菌分离。
答案:C
三、有些病毒的遗传物质是RNA
1.实验材料:烟草花叶病毒(TMV),呈螺旋形杆状。由一条RNA链和蛋白质外壳组成。
2.烟草花叶病毒的感染和重建实验过程
3.结论:在只有RNA而没有DNA的病毒中,RNA是遗传物质。
预习反馈
1.判断正误
(1)许多病毒中含有RNA,却没有DNA。(
√
)
(2)烟草花叶病毒属于原核生物,由RNA和蛋白质组成。(
×
)
(3)用TMV
A的蛋白质和TMV
B的RNA重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型病毒。(
×
)
(4)烟草花叶病毒的感染和重建实验中,重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系。(
√
)
(5)烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了有RNA和DNA的病毒中,RNA是遗传物质。(
×
)
2.下图为烟草花叶病毒(TMV)的感染和重建实验示意图。下列叙述正确的是( )
A.该实验证明了核酸是各种生物的遗传物质
B.该实验证明了TMV的遗传物质是RNA
C.由图可推知,A型后代和B型后代的蛋白质相同
D.由图可推知,TMV在感染烟草叶片时,蛋白质未进入烟草细胞
解析:该实验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,无法证明核酸是各种生物的遗传物质,A项错误,B项正确;由图可推知,A型后代和B型后代的蛋白质不相同,C项错误;由图可推知,TMV在感染烟草叶片时,RNA进入烟草细胞,但不能证明蛋白质未进入烟草细胞,D项错误。
答案:B
四、DNA是主要的遗传物质
1.大部分生物的遗传物质是DNA,DNA是主要的遗传物质。
2.非典型性肺炎(SARS)和流感病毒的遗传物质是RNA。
预习反馈
1.判断正误
(1)非典型性肺炎的病原体是一种冠状病毒,该病毒属于RNA病毒。(
√
)
(2)由于实验测定了肺炎链球菌的遗传物质是DNA,故DNA是主要的遗传物质。(
×
)
(3)小儿麻痹病毒、脑炎病毒的遗传物质都是RNA,所以RNA是主要的遗传物质。(
×
)
(4)黑藻的遗传物质是DNA,大肠杆菌的遗传物质是RNA。(
×
)
(5)既含有DNA又含有RNA的生物,其遗传物质是DNA。(
√
)
2.下列关于遗传物质的叙述,错误的是( )
A.只含有DNA的生物,遗传物质是DNA
B.只含有RNA的生物,遗传物质是RNA
C.有细胞结构的生物,遗传物质是DNA
D.既含有DNA又含有RNA的生物,遗传物质主要是DNA
解析:只含有DNA的生物,遗传物质是DNA,A项正确;只含有RNA的生物,则遗传物质是RNA,B项正确;有细胞结构的生物,既含有DNA又含有RNA,其遗传物质是DNA,C项正确,D项错误。
答案:D
探究点一
探究点二
肺炎链球菌的转化实验分析
问题情境
肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。思考解决下列问题。
探究点一
探究点二
1.S型肺炎链球菌和R型肺炎链球菌的菌落有何不同?
提示:S型肺炎链球菌的菌落是光滑的,且S型菌的菌体外面有多糖类的胶状荚膜;R型肺炎链球菌的菌落是粗糙的,其菌体外面没有荚膜。
2.经加热后的S型菌注射到小鼠体内,小鼠仍存活的原因是什么?
提示:S型菌经加热后蛋白质失活因此失去致病能力。
3.从病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型菌吗?
提示:不是,从病死的小鼠中分离出S型菌和R型菌均有,转化因子不可能把所有的R型菌都转化成S型菌。
4.图示实验结论是什么?
提示:该实验证明了加热杀死的S型菌中存在某种转化因子使某些R型菌转化成了S型菌。
探究点一
探究点二
典例剖析
(2019浙江4月选考)科学家为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,进行了肺炎链球菌的体外转化实验,其基本过程如下图所示。
探究点一
探究点二
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.该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA
探究点一
探究点二
解析:甲组培养皿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项错误;丙组培养皿中加入了DNA酶,S型菌的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项正确;该实验只能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA,无法证明是否有其他的物质也可作遗传物质,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
归纳提升
1.两个肺炎链球菌转化实验的区别
项目
活体细菌转化实验
离体细菌转化实验
培养细菌
在小鼠体内
体外培养液
实验对照
R型菌与S型菌的毒性对照
S型菌各成分的作用进行对照
巧妙构思
用加热杀死的S型菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
将物质提纯分离后,直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
实验结论
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
S型菌的DNA是遗传物质
探究点一
探究点二
2.实验分析
(1)肺炎链球菌转化实验是指S型菌的DNA片段整合到R型菌中,使受体细胞获得了新的遗传信息。
(2)活体细菌转化实验之所以只能说明在加热杀死的S型菌体内存在某种转化因子,主要原因是未单独研究S型菌中各物质的功能,而是将S型菌作为一个整体来研究。
(3)离体细菌转化实验中导致R型菌转化为S型菌的遗传物质来自S型菌,原料和能量均来自R型菌。
(4)转化的只是少部分R型菌:由于转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响,所以转化过程中并不是所有的R型菌都转化成S型菌,而只是少部分R型菌转化成S型菌。
探究点一
探究点二
易错提醒(1)区分活体与离体细菌转化实验的标准不是看对象是不是老鼠,而是看有没有将S型菌中各物质分离,单独研究其体内每一种物质的功能。
(2)在加热杀死的S型菌中,其蛋白质变性失活,但不要认为DNA也变性失活。
探究点一
探究点二
活学活练
1.下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述,正确的是( )
A.DNA酶与活的S型菌混合后注入正常小鼠体内,小鼠不会患败血症致死
B.提取活的S型菌的DNA直接注射到正常小鼠体内,小鼠会患败血症致死
C.S型菌的DNA与活的R型菌混合悬浮培养后,培养液中有无荚膜的细菌
D.R型菌转化为S型菌,说明S型菌的DNA整合到了R型菌的染色体上
探究点一
探究点二
解析:活的S型菌的菌体外面有多糖类荚膜,DNA酶不能催化该多糖类荚膜的水解,因此DNA酶与活的S型菌混合后,S型菌仍然存在毒性,将DNA酶与活的S型菌混合后注入正常小鼠体内,小鼠会患败血症致死,A项错误;活的S型菌的DNA不会使小鼠患败血症致死,B项错误;S型菌的DNA与活的R型菌混合悬浮培养后,培养液中有无荚膜的R型菌,C项正确;肺炎链球菌为原核生物,不具有染色体,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
2.肺炎链球菌转化实验是证实DNA作为遗传物质的最早证据,下列相关叙述正确的是( )
A.肺炎链球菌是导致小鼠患肺炎的病原体
B.肺炎链球菌的活体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
C.肺炎链球菌的离体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
D.粗糙型(R)菌株是唯一能够引起败血病或肺炎的菌株
探究点一
探究点二
解析:肺炎链球菌是人类肺炎和小鼠败血症的病原体,A项错误;肺炎链球菌的活体转化实验证明S型细菌中含有某种转化因子将某些无毒性的R型菌转化为有毒性的S型菌,且该转化能够遗传,B项错误;肺炎链球菌的离体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质,C项正确;光滑型(S)菌株是唯一能够引起败血病或肺炎的菌株,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
噬菌体侵染细菌的实验分析
问题情境
下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图,思考回答下列问题。
探究点一
探究点二
1.怎样获得标记35S的噬菌体?
提示:病毒的繁殖离不开活细胞,要标记噬菌体,应先标记培养噬菌体的细菌,再用未标记的噬菌体侵染该细菌。
2.实验中搅拌的作用是什么?
提示:实验中采用搅拌等手段是为了使细菌外的噬菌体与细菌分离。
3.在新形成的噬菌体中没有检测到35S,能说明蛋白质不是遗传物质吗?
提示:在新形成的噬菌体中没有检测到35S,不能说明蛋白质不是噬菌体的遗传物质。
探究点一
探究点二
典例剖析
(2020杭州七县区高二上学期期末)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验,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。经过一段时间后离心,检测到以上3个实验中放射性的主要位置依次是( )
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
探究点一
探究点二
解析:①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌,35S将出现在新的噬菌体中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性;②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌,32P标记噬菌体的DNA,将出现在新的噬菌体中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性;③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌,3H将出现在新的噬菌体中,所以离心后主要在沉淀物中检测到放射性。
答案:D
探究点一
探究点二
归纳提升
1.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)用32P标记的噬菌体侵染细菌,理论上悬浮液中不含放射性,下层沉淀物中应具有很强的放射性。但实验实际结果显示悬浮液中也有一定的放射性,而下层的放射性强度却比理论值略低。原因有:①保温时间过短,有一部分噬菌体没有侵染到细菌细胞内,经离心后分布于悬浮液中;②从噬菌体和细菌混合培养到离心分离,此段时间过长,噬菌体在细菌内增殖后释放子代噬菌体,经离心后分布于悬浮液中。两者均会使悬浮液有一定放射性。
(2)用35S标记的噬菌体侵染细菌,理论上沉淀物中不含放射性,但可能由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。
探究点一
探究点二
2.“二看法”判断子代噬菌体标记情况
探究点一
探究点二
易错提醒(1)32P、35S不能同时标记在同一噬菌体上,应将两者分别标记,即实验分为两组。
(2)噬菌体的DNA复制及蛋白质合成过程中,只有模板是亲代噬菌体提供的,所需要的原料、酶、能量、场所等均由细菌提供。
探究点一
探究点二
活学活练
1.(2020温州高二上学期期末A)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验为核酸是遗传物质提供了直接证据。下列关于该实验的叙述,正确的是( )
A.实验中可用15N替代32P标记DNA
B.35S标记组的子代噬菌体有少数带有放射性
C.T2噬菌体所有组分的合成原料都来自大肠杆菌
D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
探究点一
探究点二
解析: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项错误;35S标记噬菌体的蛋白质外壳,蛋白质外壳没有进入细菌中,故35S标记组的子代噬菌体没有带有放射性,B项错误;T2噬菌体所有组分的合成原料都来自大肠杆菌,C项正确;实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
2.(2020湖州高二上学期期末)用32P标记的噬菌体进行侵染细菌实验,如下图所示。下列叙述错误的是( )
探究点一
探究点二
A.①中的大肠杆菌未带32P标记
B.②是为了使噬菌体的DNA与蛋白质分开
C.若①时间过长,则上清液中的放射性强度增加
D.得到的子代噬菌体不能都检测到32P
探究点一
探究点二
解析:①被32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,A项正确;②搅拌的目的是使细菌外的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离,B项错误;若①噬菌体侵染未被标记的大肠细菌时间过长,细菌破裂释放其中的噬菌体,则上清液中的放射性强度增加,C项正确;实验结果表明32P标记的DNA进入细菌内,并能在子代噬菌体中检测到32P,但不是全部,D项正确。
答案:B第三章遗传的分子基础
第一节 核酸是遗传物质
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.肺炎链球菌的离体转化实验中,使R型菌转化为S型菌的转化因子是( )
A.荚膜
B.蛋白质
C.R型菌的DNA
D.S型菌的DNA
2.T2噬菌体外壳的合成场所是( )
A.细菌的核糖体
B.T2噬菌体的核糖体
C.T2噬菌体基质
D.细菌的拟核
3.(2020金华十校高二上学期期末)在肺炎链球菌的转化实验中,能够证明DNA是遗传物质的最关键的设计思路是( )
A.将R型菌和S型菌的DNA用同位素进行标记
B.将活的R型菌和加热杀死的S型菌混合培养
C.将活的R型菌和死的S型菌分别注射到小鼠体内
D.从活的S型菌中抽提出各种物质并分别与活的R型菌混合培养
4.下图是烟草花叶病毒的感染和重建实验示意图,下列叙述正确的是( )
A.后代的病毒类型取决于提供蛋白质的株系
B.后代的蛋白质是由烟草的遗传物质控制合成的
C.实验成功的基础是烟草花叶病毒和烟草的遗传物质相同
D.用RNA酶处理后的TMV去感染烟草叶片,叶片不会被感染
5.下列关于“DNA是遗传物质的证据”的叙述,正确的是
( )
A.活体细菌转化实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B.S型菌的DNA经RNA酶处理后,不能使活的R型菌转化成S型菌
C.若改用未标记的噬菌体侵染被35S标记的细菌,则子一代噬菌体都不含35S
D.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
6.肺炎链球菌的转化实验可通过下图中的①④途径和②③④途径进行,下列有关说法正确的是( )
A.①②都要加热处理
B.③要将所有提取物与R型菌共同培养
C.②③④的结果只有S型菌或R型菌一种菌落
D.①④的结果可能是有S型菌、R型菌两种菌落
7.下列关于“烟草花叶病毒(TMV)的感染和重建实验”的叙述,正确的是( )
A.该实验证明生物的遗传物质是RNA
B.单用TMV的RNA不能使烟草感染
C.病毒重建实验中需要将TMV的蛋白质降解
D.用RNA酶处理过的RNA,没有感染效力
8.下列关于“核酸是遗传物质证据”相关实验的叙述,错误的是( )
A.活体细菌转化实验未能证明DNA是“转化因子”
B.离体细菌转化实验证明了DNA不仅可以引起细菌的转化,而且纯度越高转化效率就越高
C.噬菌体侵染细菌的实验中,培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D.烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了在只有RNA而没有DNA的病毒中,RNA是遗传物质
二、非选择题
9.科学家用R型和S型肺炎链球菌进行实验,结果如下表所示。请回答下列问题。
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型菌
②
R
荚膜多糖
R型菌
③
R
DNA
R型菌、S型菌
④
R
DNA水解物
(经DNA酶处理)
R型菌
(1)由表格信息可以看出,含有S型菌的蛋白质和荚膜多糖的培养皿中没有S型菌的产生,说明 。?
(2)说明S型菌的DNA是转化因子的组别是 。?
(3)离体细菌转化实验中,设置用DNA酶处理DNA样品的实验目的是?
。?
(4)离体细菌转化实验与噬菌体侵染细菌的实验比较,两者共同的实验设计思路是 。?
(5)①~④只能说明 。?
能力提升
一、选择题
1.为验证DNA是遗传物质,某同学利用R型和S型肺炎链球菌做了如下实验,下列叙述正确的是( )
组别
接种菌株
添加物质
菌落生长情况
①
R型
活的S型菌DNA
?
②
活的S型菌DNA(经
DNA酶处理)
?
③
无菌水
?
A.①②为实验组,③为对照组
B.为提高转化效率,上述实验全程都应采用悬浮培养方法
C.若均未出现光滑菌落,说明R型菌细胞生长状态不佳
D.若“添加物质”经加热、冷却后与R型菌混合培养,①组最可能出现光滑菌落
2.(2020嘉兴高二上学期期末)为了鉴定遗传物质的化学本质,科学家做了一系列实验。下列关于核酸是遗传物质的证据实验的叙述,正确的是( )
A.35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,子代噬菌体中能检测到35S
B.肺炎链球菌的活体转化实验是证实DNA作为遗传物质的最早证据
C.肺炎链球菌的离体转化实验中提取的DNA纯度越高,转化效率越高
D.烟草花叶病毒RNA经RNA酶处理后侵染烟草,能使烟草出现感染症状
3.(2020“超级全能生”高考选考科目浙江9月联考)下列关于活体肺炎链球菌转化实验的分析叙述,错误的是( )
A.第3组中“加热杀死”是使S型菌的蛋白质变性而失去了致病能力
B.由于DNA变性温度高于蛋白质的变性温度,所以第3组中DNA没有受到损害
C.第4组中,S型菌细胞内的核糖体借助R型菌细胞提供的氨基酸合成了蛋白质
D.若将第1组中S型菌的蛋白质用有机试剂除去,重复第4组实验,结果不会改变
二、非选择题
4.回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题。
(1)1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术完成了著名的噬菌体侵染细菌实验,下图是实验的部分步骤。
写出上述实验的部分操作过程。
第一步:用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体蛋白质外壳的标记?请简要说明步骤:?
。?
第二步:用35S标记的噬菌体与没有标记过的细菌混合。
第三步:一定时间后,搅拌,离心。
(2)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染细菌,在理论上悬浮液不含有放射性,而实验最终结果显示,在离心液的上层培养液,也有一定的放射性,而下层的放射性比理论值低。
①在该实验中,采用的方法是 。?
②从理论上讲,悬浮液的放射性应该为0,由于实验数据和理论数据之间有较大的误差,因此对实验过程进行误差分析:
a.在实验过程中,从噬菌体与细菌混合培养,到用离心机分离,这一段时间如果过长,会使悬浮液的放射性增高,其原因是 。?
b.在实验中,如果有一部分噬菌体没有侵染到细菌中去,将会产生误差,理由是???
(3)噬菌体侵染细菌之后,合成新的噬菌体蛋白质外壳需要 。?
A.细菌的DNA及其氨基酸
B.噬菌体的DNA及其氨基酸
C.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
D.细菌的DNA及噬菌体的氨基酸
(4)上述实验中,不能用15N来标记噬菌体DNA,理由是 。?第三章遗传的分子基础
第一节 核酸是遗传物质
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.肺炎链球菌的离体转化实验中,使R型菌转化为S型菌的转化因子是( )
A.荚膜
B.蛋白质
C.R型菌的DNA
D.S型菌的DNA
答案D
2.T2噬菌体外壳的合成场所是( )
A.细菌的核糖体
B.T2噬菌体的核糖体
C.T2噬菌体基质
D.细菌的拟核
解析T2噬菌体是病毒,无核糖体。在噬菌体侵染细菌的过程中,其蛋白质外壳留在细菌体外,进入细菌体内的只有DNA,而核糖体是蛋白质合成的场所,也就是说噬菌体合成自身蛋白质只能依靠细菌的核糖体,其原料也来自细菌体内。
答案A
3.(2020金华十校高二上学期期末)在肺炎链球菌的转化实验中,能够证明DNA是遗传物质的最关键的设计思路是( )
A.将R型菌和S型菌的DNA用同位素进行标记
B.将活的R型菌和加热杀死的S型菌混合培养
C.将活的R型菌和死的S型菌分别注射到小鼠体内
D.从活的S型菌中抽提出各种物质并分别与活的R型菌混合培养
解析在肺炎链球菌的转化实验中,没有采用同位素标记法,A项错误;将活的R型菌与加热杀死后的S型菌混合培养,发现某些R型菌转化为S型菌,说明加热杀死后的S型菌中存在转化因子能将某些R型菌转化为S型菌,但不能确定该转化因子的化学本质是否为DNA,B项错误;将活的R型菌和死的S型菌分别注射到小鼠体内,小鼠都不死亡,说明死亡的S型菌没有致病性,不能证明DNA是遗传物质,C项错误;从活的S型菌中提取DNA、蛋白质和荚膜物质,分别加入培养R型菌的培养液中,发现只有加入DNA时,R型菌才能转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,D项正确。
答案D
4.下图是烟草花叶病毒的感染和重建实验示意图,下列叙述正确的是( )
A.后代的病毒类型取决于提供蛋白质的株系
B.后代的蛋白质是由烟草的遗传物质控制合成的
C.实验成功的基础是烟草花叶病毒和烟草的遗传物质相同
D.用RNA酶处理后的TMV去感染烟草叶片,叶片不会被感染
解析后代病毒类型取决于提供RNA的株系,A项错误;后代的蛋白质是由病毒的RNA控制合成的,B项错误;烟草花叶病毒与烟草的遗传物质不相同,C项错误;用RNA酶处理后的TMV去感染烟草叶片,由于RNA被水解,没有感染效力,因此叶片不会被感染。
答案D
5.下列关于“DNA是遗传物质的证据”的叙述,正确的是
( )
A.活体细菌转化实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B.S型菌的DNA经RNA酶处理后,不能使活的R型菌转化成S型菌
C.若改用未标记的噬菌体侵染被35S标记的细菌,则子一代噬菌体都不含35S
D.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
解析活体细菌转化实验只能证明S型菌体内含有转化因子,能将某些R型菌转化为S型菌,A项错误;由于酶具有专一性,RNA酶只能分解RNA,因此S型菌的DNA经RNA酶处理后,DNA不会被水解,仍然可使活的R型菌转化成S型菌,B项错误;由于噬菌体侵染细菌实验中,所用原料都是细菌提供的,所以在该实验中,若改用未标记的噬菌体侵染被35S标记的细菌,则子一代噬菌体全部含35S,C项错误;噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的蛋白质的合成及DNA的复制,复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶、ATP等,所以培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中,D项正确。
答案D
6.肺炎链球菌的转化实验可通过下图中的①④途径和②③④途径进行,下列有关说法正确的是( )
A.①②都要加热处理
B.③要将所有提取物与R型菌共同培养
C.②③④的结果只有S型菌或R型菌一种菌落
D.①④的结果可能是有S型菌、R型菌两种菌落
解析①④是将加热杀死的S型菌与活的R型菌混合培养,接种在固体培养基中。②③④是从活的S型菌中抽提DNA、蛋白质等物质,分别与活的R型菌混合培养,接种在固体培养基中。经④过程后,可能培养出S型菌、R型菌两种菌落。经上述分析可知,①需要加热处理,②不需要加热处理,A项错误;③要将DNA、蛋白质等提取物分别与R型菌共同培养,B项错误;②③④的结果可能有S型菌、R型菌两种菌落,C项错误;①④的结果可能是有S型菌、R型菌两种菌落,D项正确。
答案D
7.下列关于“烟草花叶病毒(TMV)的感染和重建实验”的叙述,正确的是( )
A.该实验证明生物的遗传物质是RNA
B.单用TMV的RNA不能使烟草感染
C.病毒重建实验中需要将TMV的蛋白质降解
D.用RNA酶处理过的RNA,没有感染效力
解析该实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,A项错误;单用TMV的RNA可以使烟草感染烟草花叶病毒,B项错误;病毒重建实验中不能将TMV的蛋白质降解,是将分别来自不同病毒株系的RNA和蛋白质混合后感染烟草,所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系,而不是提供蛋白质的株系,C项错误;用RNA酶处理过的RNA,由于RNA被水解,没有感染效力,D项正确。
答案D
8.下列关于“核酸是遗传物质证据”相关实验的叙述,错误的是( )
A.活体细菌转化实验未能证明DNA是“转化因子”
B.离体细菌转化实验证明了DNA不仅可以引起细菌的转化,而且纯度越高转化效率就越高
C.噬菌体侵染细菌的实验中,培养基中的32P经宿主细胞摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D.烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了在只有RNA而没有DNA的病毒中,RNA是遗传物质
解析活体细菌转化实验证明S型菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,但没有证明转化因子是DNA,A项正确;离体细菌转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质,但没有证明DNA纯度越高转化效率就越高,B项错误;噬菌体侵染细菌的实验中,用32P标记噬菌体的DNA,噬菌体侵染未被标记的细菌,经搅拌离心后,32P出现在T2噬菌体的核酸中,C项正确;烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了在只有RNA而没有DNA的病毒中,RNA是其遗传物质,D项正确。
答案B
二、非选择题
9.科学家用R型和S型肺炎链球菌进行实验,结果如下表所示。请回答下列问题。
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型菌
②
R
荚膜多糖
R型菌
③
R
DNA
R型菌、S型菌
④
R
DNA水解物
(经DNA酶处理)
R型菌
(1)由表格信息可以看出,含有S型菌的蛋白质和荚膜多糖的培养皿中没有S型菌的产生,说明 。?
(2)说明S型菌的DNA是转化因子的组别是 。?
(3)离体细菌转化实验中,设置用DNA酶处理DNA样品的实验目的是?
。?
(4)离体细菌转化实验与噬菌体侵染细菌的实验比较,两者共同的实验设计思路是 。?
(5)①~④只能说明 。?
解析(1)由表格信息可以看出,含有S型菌的蛋白质和荚膜多糖的培养皿中没有S型菌的产生,说明蛋白质和荚膜多糖不是转化因子。(2)③和④的自变量为DNA的完整性,在DNA保持完整的培养皿中有S型菌出现,说明DNA是转化因子。(3)DNA酶处理DNA使DNA水解,一是对照说明只加DNA组的结论,二是说明DNA的基本构成成分不能实现转化。(4)离体细菌转化实验与噬菌体侵染细菌的实验比较,两者共同的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质等其他物质分开,单独地直接地观察它们各自的作用。(5)只有证明大多数生物的遗传物质是DNA,才能说DNA是主要的遗传物质,①~④只能说明DNA是遗传物质。
答案(1)蛋白质和荚膜多糖不是转化因子 (2)③和④ (3)一是对照说明只加DNA组的结论,二是说明DNA的基本构成成分不能实现转化 (4)设法把DNA与蛋白质等其他物质分开,单独地直接地观察它们各自的作用 (5)DNA是遗传物质
能力提升
一、选择题
1.为验证DNA是遗传物质,某同学利用R型和S型肺炎链球菌做了如下实验,下列叙述正确的是( )
组别
接种菌株
添加物质
菌落生长情况
①
R型
活的S型菌DNA
?
②
活的S型菌DNA(经
DNA酶处理)
?
③
无菌水
?
A.①②为实验组,③为对照组
B.为提高转化效率,上述实验全程都应采用悬浮培养方法
C.若均未出现光滑菌落,说明R型菌细胞生长状态不佳
D.若“添加物质”经加热、冷却后与R型菌混合培养,①组最可能出现光滑菌落
解析该同学验证的是离体肺炎链球菌的转化实验。从分组情况看,①组是实验组,②③组是对照组,A项错误;由于实验的结果是通过菌落观察有没有出现S型菌的菌落的,只能用固体培养基,不能采用液体悬浮培养,B项错误;②③组是对照组,不会出现光滑菌落(S型),由于转化的效率不高,①组也有可能不出现细菌的转化,从而不出现光滑菌落,C项错误;DNA分子结构比较稳定,经过加热、冷却后不会变性失活,与R型菌混合培养后,①组可能会出现转化而形成光滑菌落,D项正确。
答案D
2.(2020嘉兴高二上学期期末)为了鉴定遗传物质的化学本质,科学家做了一系列实验。下列关于核酸是遗传物质的证据实验的叙述,正确的是( )
A.35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,子代噬菌体中能检测到35S
B.肺炎链球菌的活体转化实验是证实DNA作为遗传物质的最早证据
C.肺炎链球菌的离体转化实验中提取的DNA纯度越高,转化效率越高
D.烟草花叶病毒RNA经RNA酶处理后侵染烟草,能使烟草出现感染症状
解析35S标记的T2噬菌体的蛋白质外壳,子代噬菌体中检测不到35S,A项错误;肺炎链球菌转化实验(包括活体转化实验和离体转化实验)是证实DNA作为遗传物质的最早证据来源,B项错误;转化效率与所提取的S型菌的DNA纯度有关,DNA纯度越高转化的效率也越高,C项正确;烟草花叶病毒RNA经RNA酶处理后,RNA被水解,侵染烟草,烟草不出现感染症状,D项错误。
答案C
3.(2020“超级全能生”高考选考科目浙江9月联考)下列关于活体肺炎链球菌转化实验的分析叙述,错误的是( )
A.第3组中“加热杀死”是使S型菌的蛋白质变性而失去了致病能力
B.由于DNA变性温度高于蛋白质的变性温度,所以第3组中DNA没有受到损害
C.第4组中,S型菌细胞内的核糖体借助R型菌细胞提供的氨基酸合成了蛋白质
D.若将第1组中S型菌的蛋白质用有机试剂除去,重复第4组实验,结果不会改变
解析第4组中,R型菌细胞内的核糖体以S型菌的DNA为模板,借助R型菌细胞提供的氨基酸合成了相关蛋白质,C项错误。
答案C
二、非选择题
4.回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题。
(1)1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术完成了著名的噬菌体侵染细菌实验,下图是实验的部分步骤。
写出上述实验的部分操作过程。
第一步:用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体蛋白质外壳的标记?请简要说明步骤:?
。?
第二步:用35S标记的噬菌体与没有标记过的细菌混合。
第三步:一定时间后,搅拌,离心。
(2)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染细菌,在理论上悬浮液不含有放射性,而实验最终结果显示,在离心液的上层培养液,也有一定的放射性,而下层的放射性比理论值低。
①在该实验中,采用的方法是 。?
②从理论上讲,悬浮液的放射性应该为0,由于实验数据和理论数据之间有较大的误差,因此对实验过程进行误差分析:
a.在实验过程中,从噬菌体与细菌混合培养,到用离心机分离,这一段时间如果过长,会使悬浮液的放射性增高,其原因是 。?
b.在实验中,如果有一部分噬菌体没有侵染到细菌中去,将会产生误差,理由是???
(3)噬菌体侵染细菌之后,合成新的噬菌体蛋白质外壳需要 。?
A.细菌的DNA及其氨基酸
B.噬菌体的DNA及其氨基酸
C.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
D.细菌的DNA及噬菌体的氨基酸
(4)上述实验中,不能用15N来标记噬菌体DNA,理由是 。?
解析(1)因为噬菌体无细胞结构无法直接用培养基培养,所以要先用放射性同位素35S标记细菌,然后再用噬菌体侵染已标记的细菌以得到含有放射性的噬菌体。(2)如果培养时间过长,子代噬菌体从裂解的细菌内释放,离心后放射性会出现于悬浮液中。如果培养时间过短,部分噬菌体还没有侵染细菌,离心后放射性会出现在悬浮液中。(3)噬菌体的增殖过程是在细菌体内进行的,除了以自身的DNA作为模板外,其余物质如原料、酶等都是由细菌提供。(4)放射性同位素标记法的原理是跟踪放射性元素的途径以追踪相关物质的去向。而标记元素必须是物质特有的元素,如果用DNA和蛋白质两者都含有的N元素来作标记,则无法区分两者的途径。
答案(1)先将细菌置于含35S标记的培养基中进行培养,再用噬菌体侵染已标记的细菌 (2)①放射性同位素标记法 ②a.噬菌体增殖后从细菌中释放出来 b.未侵染的噬菌体会使悬浮液中具有放射性 (3)C (4)DNA和蛋白质中均有N元素
