高中生物高考第16讲　人类对遗传物质的探索过程

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第六单元　遗传的分子基础第16讲　人类对遗传物质的探索过程考点一　肺炎链球菌的转化实验1.肺炎链球菌的类型2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验　仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但转化因子的本质不清楚。提醒　发生转化的只是少部分R型细菌。3.艾弗里的肺炎链球菌转化实验 涉及酶解法和细菌培养技术提醒　①转化的实质是基因重组而非基因突变：肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组(属于广义上的)。②加热并没有使DNA完全失去活性：加热致死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。考向　围绕肺炎链球菌转化实验，考查科学探究能力1.(2021·厦门外国语学校调研)肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)A.S型肺炎链球菌的菌落表面粗糙，R型肺炎链球菌的菌落表面光滑B.S型肺炎链球菌的DNA经加热后失活，因而注射加热致死的S型肺炎链球菌的小鼠仍存活C.从病死小鼠中分离得到的只有S型肺炎链球菌而无R型肺炎链球菌D.该实验未证明R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌是由S型肺炎链球菌的DNA引起的答案　D解析　有荚膜的S型肺炎链球菌的菌落表面光滑，无荚膜的R型肺炎链球菌的菌落表面粗糙，A错误；注射加热致死的S型肺炎链球菌后的小鼠仍存活的原因是S型肺炎链球菌的蛋白质经加热后变性失活，B错误；从病死小鼠中分离得到的有S型肺炎链球菌也有R型肺炎链球菌，C错误；该实验证明存在转化因子，但没有证明R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌是由S型肺炎链球菌的DNA引起的，D正确。2.(2021·江苏省姜堰中学期中)某生物兴趣小组为了验证艾弗里关于肺炎链球菌转化实验的结论，设计了如下实验，其中不能获得活的S型细菌的是(　　)A.甲组 B.乙组 C.丙组 D.丁组答案　C解析　制备的细胞提取液中含有S型细菌的DNA、蛋白质等物质，S型细菌的DNA可使R型细菌发生转化，DNA酶可催化DNA水解，将含S型细菌的DNA的细胞提取液用DNA酶处理一段时间后与R型活细菌混合培养，R型细菌不能转化为S型细菌，故丙组实验不能获得活的S型细菌。蛋白酶可催化蛋白质水解，RNA酶可催化RNA水解，分析甲、乙、丁三组实验，这三组实验均含有S型细菌的DNA，因此这三组实验都能获得活的S型细菌。考点二　噬菌体侵染细菌实验1.实验材料　T2噬菌体和大肠杆菌。(1)噬菌体的结构及生活方式(2)噬菌体的增殖2.实验方法同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。　　　不用14C和18O3.实验过程及结果(1)标记噬菌体　T2噬菌体属于病毒，专门寄生在大肠杆菌体内，不能直接用培养基培养。若要标记T2噬菌体，需先标记大肠杆菌。(2)噬菌体侵染细菌　对比实验(相互对照)提醒　搅拌的目的是把吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分开；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。4.实验结果分析(1)噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的。5.结论DNA是遗传物质。[思维巧记]　“二看法”判断子代噬菌体标记情况1.对T2噬菌体的化学组成分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。eq \x(必修② P45“相关信息”)必修② P46“思考·讨论拓展”2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？提示　从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。1.(科学思维)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。提示　可能由于搅拌不充分，离心时间过短，转速过低等原因有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。2.(科学探究)写出用32P标记噬菌体的步骤：(1)用含32P的培养基培养大肠杆菌，获得被32P标记的大肠杆菌。(2)再用被标记的大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA中含有32P标记的噬菌体。1.噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌2.比较肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验因蛋白质没有进入细菌体内　　考向1　巧借噬菌体侵染细菌实验，考查科学探究能力1.(2019·江苏卷，3改编)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是(　　)A.实验中可用15N代替32P标记DNAB.噬菌体外壳蛋白是由大肠杆菌的DNA控制形成的C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA答案　C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，不能区分噬菌体的蛋白质和DNA，A错误；噬菌体的蛋白质外壳是以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌体内的原料合成的，B错误；子代噬菌体DNA合成的模板来自亲代噬菌体自身的DNA，而合成的原料来自大肠杆菌，C正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。2.(2021·广东深圳调研)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是(　　)A.搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离B.噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体C.离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌D.32P标记噬菌体的蛋白质外壳，离心后存在于上清液中答案　B解析　用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离，上清液中不会出现放射性，A错误；上清液的放射性占15%，原因可能是保温时间偏长，噬菌体大量繁殖后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，B正确；不论离心时间多长，上清液中也不会析出较重的大肠杆菌，C错误；32P不可能标记在噬菌体蛋白质上，D错误。考向2　结合两大经典实验，考查科学思维能力3.(2021·中原名校联盟质量考评)关于肺炎链球菌的转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的分析正确的是(　　)A.设计思路一致B.都用到了同位素标记法C.都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论D.所涉及生物的遗传物质都是DNA答案　D解析　三个实验中，只有肺炎链球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路相同，A错误；肺炎链球菌的转化实验都没有用到放射性同位素标记法，B错误；肺炎链球菌的艾弗里的转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论，C错误；三个实验所涉及生物有T2噬菌体、小鼠、细菌，它们的遗传物质都是DNA，D正确。4.(2020·海南省高考模拟，4)下列各项中，能作为DNA是遗传物质直接证据的是(　　)A.不同生物的DNA不同B.同种生物的不同细胞中，DNA的性质和含量保持恒定C.用加热杀死的S型肺炎链球菌能把R型活细菌转化为S型活菌D.赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术进行的噬菌体侵染细菌的实验答案　D解析　不同生物的DNA不同，只能证明DNA的多样性，不能证明DNA是生物的遗传物质，A错误；同种生物的不同细胞中，DNA的性质和含量保持恒定，不能证明DNA是生物的遗传物质，B错误；用加热致死的S型肺炎链球菌能把R型活细菌转化为S型活细菌，可证明加热致死的S型肺炎链球菌中有能把R型活细菌转化为S型活细菌的物质，不能证明DNA是生物的遗传物质，C错误；赫尔希和蔡斯利用同位素32P、35S分别标记DNA、蛋白质，通过噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质，D正确。考点三　生物体内遗传物质的分析1.烟草花叶病毒感染烟草的实验提醒　烟草花叶病毒TMV的增殖方式与噬菌体增殖方式类似，TMV裸露的RNA可以通过植物叶片摩擦形成的微伤口进入植物细胞。没有蛋白质衣壳的保护，感染的频率比较低。一旦TMV的RNA能顺利进入烟草的细胞内，就能像噬菌体一样繁殖，产生新的TMV，从而让烟草植株感染。2.DNA是主要的遗传物质就生物个体而言，其遗传物质是唯一的真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。　　是对整个生物界而言3.不同生物的遗传物质　　　常见的RNA病毒有哪些？提示　常见的RNA病毒有：2019新型冠状病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。考向　结合探究遗传物质的思路与方法，考查科学探究能力1.(2021·山西运城调研)已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成，如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。请据图分析下列说法错误的是(　　)A.本实验运用了对照原则，无空白对照组B.实验过程中重组病毒的后代是HRVC.该实验只能说明HRV的遗传物质是RNAD.若运用同位素标记法，不能选择15N标记答案　A解析　a组和b组分别由TMV和HRV直接侵染烟草叶片，属于空白对照组，A错误；将TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA进行重组，获得重组病毒，其后代是HRV，B正确；该实验只设计用HRV的RNA和TMV的蛋白质外壳重组获得的病毒侵染烟草叶片的实验，因此，该实验只能证明HRV的遗传物质是RNA，C正确；病毒的蛋白质外壳和RNA均含有N，故无法用15N将蛋白质外壳和RNA区分开，因此，不能选择15N标记，D正确。2.(2021·安徽蚌埠联考)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质做了进一步研究。请思考并回答下列相关问题：(1)据研究人员介绍，该病毒的遗传物质比HIV的遗传物质更加稳定。据此可初步推测，该病毒的遗传物质是________，理由是______________________________________________。(2)通过化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，分析其五碳糖或碱基种类均可作出判断，如果________________，则为DNA，如果________________，则为RNA。(3)也可以用同位素标记技术研究其遗传物质种类，将宿主细胞置于含有放射性标记核苷酸的培养基中培养，再用病毒感染该宿主细胞，一段时间后搜集病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸是否都需要标记？________，理由是_____________________________________ ____________________________。答案　(1)DNA　DNA是双链而RNA是单链，DNA的结构相比RNA更稳定，不易发生变异　(2)五碳糖是脱氧核糖或含碱基T　五碳糖是核糖或含碱基U　(3)不需要　如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，在病毒中均能检测到放射性解析　(1)HIV的遗传物质是RNA，易发生变异，而题中病毒的遗传物质比HIV的遗传物质稳定，说明其遗传物质是DNA，DNA具有独特的双螺旋结构，不易发生变异。(2)两种核酸中，DNA特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶，RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶。(3)如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，在病毒中均能检测到放射性，因此培养基中的核苷酸是不需要都标记的。　探究遗传物质的方法1.探究思路(1)若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。(2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性或同位素标记法。2.探究方法重温真题　经典再现1.经典重组　判断正误(1)新冠病毒与肺炎链球菌均可利用自身的核糖体进行蛋白质合成(2020·全国卷Ⅱ，1B)(　　)(2)新冠病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的(2020·全国卷Ⅱ，1C)(　　)(3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解(2018·全国卷Ⅱ，5B)(　　)(4)T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素。(2013·海南卷，13A)(　　)(5)格里菲思实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质(2016·江苏卷，1B)(　　)提示　(1)×　新冠病毒不具细胞结构，不含核糖体等细胞器。(2)×　新冠病毒的遗传物质为RNA，肺炎链球菌的遗传物质为DNA，二者核苷酸不同。(3)×　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。(4)×　核酸中不含硫元素。(5)×2.(2019·海南卷，21改编)下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是(　　)A.红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲C.加热致死的S型肺炎链球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌D.用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性答案　B解析　红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1，属于性状分离现象，不能说明RNA是遗传物质，A错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，说明病毒甲的RNA是遗传物质，B正确；加热致死的S型肺炎链球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能说明加热致死的S型菌中存在转化因子，不能说明RNA是遗传物质，C错误；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性，说明蛋白质未进入大肠杆菌，不能证明RNA是遗传物质，D错误。3.(2017·全国卷Ⅱ，2改编)在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是(　　)A.T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C.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.人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同答案　C解析　T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎链球菌，所以不可以在肺炎链球菌中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质，B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合成，复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和ATP，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，C正确；人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，前者是RNA病毒，后者是DNA病毒，D错误。4.(2017·全国卷Ⅰ，29) 根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出：(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)答案　(1)实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；若乙组收集的病毒有放射性，甲组无，即为DNA病毒。解析　(1)DNA和RNA的化学组成存在差异，如DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U，通过检测子代的放射性可知该病毒的类型。根据分析，本实验思路为：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；若乙组收集的病毒有放射性，甲组无，即为DNA病毒。课后·分层训练(时间：35分钟)1.(2020·北京等级模考，5)在噬菌体侵染白喉棒状杆菌并增殖的过程中，需要借助细胞器完成的步骤是(　　)A.噬菌体特异性吸附在细菌细胞上B.噬菌体遗传物质整合到细菌DNA上C.噬菌体DNA在细菌细胞中转录D.噬菌体的蛋白质在细菌细胞中合成答案　D解析　噬菌体特异性吸附在细菌细胞上不需要借助细胞器完成，A错误；噬菌体将其遗传物质注入到细菌细胞内，并整合到细菌的DNA上，不需要借助细胞器完成，B错误；噬菌体的DNA在细菌细胞中转录，不需要借助细胞器完成，C错误；噬菌体蛋白质的合成需要借助细菌的核糖体，D正确。2.(2021·长沙一中质检)S型肺炎链球菌具有多糖类的荚膜，R型肺炎链球菌则不具有。下列叙述错误的是(　　)A.培养R型活细菌时加入S型细菌的多糖类物质，不能产生具有荚膜的细菌B.培养R型活细菌时加入S型细菌的DNA的完全水解产物，不能产生具有荚膜的细菌C.培养R型活细菌时加入S型细菌的DNA和DNA酶，能产生具有荚膜的细菌D.培养R型活细菌时加入S型细菌的蛋白质，不能产生具有荚膜的细菌答案　C解析　S型细菌的多糖类物质不是转化因子，不能将R型细菌转化成具有荚膜的S型细菌，A正确；S型细菌的DNA的完全水解产物是脱氧核糖、碱基、磷酸，不是转化因子，故培养R型活细菌时加入S型细菌的完全水解产物，不会产生具有荚膜的S型细菌，B正确；培养R型活细菌时，加入S型细菌的DNA和DNA酶后，DNA被水解，不会产生具有荚膜的细菌，C错误；S型细菌的蛋白质不能将R型细菌转化成具有荚膜的S型细菌，D正确。3.(2021·福建厦门模拟)如图是T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验有关叙述错误的是(　　)A.本实验选用T2噬菌体做实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNAB.图示实验步骤中若混合培养后保温时间过长则上清液中放射性会增强C.本实验所使用的被标记的噬菌体不能通过接种在含有35S的培养基中获得D.T2噬菌体侵染大肠杆菌实验未能证明DNA是主要的遗传物质答案　B解析　本实验选用噬菌体做实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA，A正确；本实验是用35S标记噬菌体，图示实验步骤中若混合培养后保温时间过长上清液中放射性也不会增强，B错误；本实验所使用的被标记的噬菌体不能通过接种在含有35S的培养基中获得，只能通过活的被标记的大肠杆菌培养获得，C正确；噬菌体侵染大肠杆菌实验能证明DNA是遗传物质，但未能证明DNA是主要的遗传物质，D正确。4.(2021·广东珠海期末改编)下列有关遗传物质发现的经典实验的叙述，错误的是(　　)A.格里菲思的肺炎链球菌转化实验未能说明遗传物质的化学本质B.格里菲思的肺炎链球菌转化实验中对DNA和蛋白质等物质进行了分离C.赫尔希和蔡斯实验的巧妙之处是以T2噬菌体为实验材料并运用了同位素标记法D.艾弗里等人的体外转化实验证明了DNA是遗传物质答案　B解析　格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了S型细菌中有一种转化因子能将R型细菌转化为S型细菌，未能说明遗传物质的化学本质是DNA，A正确；格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中没有对DNA和蛋白质等物质进行分离，B错误；T2噬菌体侵染大肠杆菌时只有DNA进入大肠杆菌，这样可以将DNA和蛋白质彻底分开，而用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质的特征元素，便于放射性分布的检测，因此赫尔希和蔡斯实验的巧妙之处在于使用T2噬菌体为实验材料并运用了同位素标记法，C正确；艾弗里等人的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，D正确。5.(2021·广东佛山期末)下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是(　　)A.加热致死的S型细菌中DNA全部失去活性B.加热致死的S型细菌能使小鼠死亡C.加入S型细菌的DNA后，只有部分R型细菌转化成了S型细菌D.在转化过程中，加热致死的S型细菌中的DNA没有进入R型活细菌中答案　C解析　加热致死的S型细菌的DNA在温度降低后仍有活性，仍能起作用，A错误；加热致死后的S型细菌不能使小鼠死亡，B错误；加入S型细菌的DNA后，只有部分R型细菌转化成了S型细菌，C正确；在转化过程中，加热致死的S型细菌中的DNA进入R型活细菌中，使R型细菌转化为S型细菌，D错误。6.(2021·湖南师大附中检测)用32P标记的一个噬菌体侵染用15N标记的大肠杆菌，一段时间后大肠杆菌裂解释放出100个子代噬菌体。下列有关叙述不正确的是(　　)A.所有子代噬菌体的蛋白质外壳中都含15NB.所有子代噬菌体的核酸中都含15NC.含32P的子代噬菌体占所有子代噬菌体的eq \f(1,50)D.所有子代噬菌体只含15N不含32P答案　D解析　N是构成蛋白质和DNA的重要元素，而合成子代噬菌体的原料全部来自大肠杆菌，A、B正确；无论DNA复制多少代，所有子代噬菌体中只有2个各自含有亲代DNA的一条链，因此含32P的子代噬菌体占所有子代噬菌体的eq \f(1,50)，C正确，D错误。7.(2021·陕西西安高新中学检测)自2009年3月起，在墨西哥和美国等先后发生甲型H1N1流感后，我国及世界各国都先后向世界卫生组织申请索要甲型H1N1流感病毒毒株用于生产疫苗，我国研制出的预防甲型H1N1流感的疫苗，已在全国进行分批次免费接种。据所学知识回答下列问题：(1)在研制疫苗过程中，实验室获得大量甲型H1N1病毒，不是将病毒直接接种在无细胞的培养基上，而是将其接种到7日龄的活鸡胚上培养，其原因是　____________________________________________________。(2)利用特定的颜色反应来鉴定H1N1流感病毒的化学成分，原理是①RNA在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色；②DNA可被甲基绿染色剂染成绿色；③____________________________________________________。(3)在上述鉴定其化学成分的基础上，请利用活鸡胚为材料，以鸡胚组织中是否含有H1N1病毒为检测指标，设计实验探究H1N1病毒的遗传物质并预测结果和结论。①实验设计思路：________________________________________________________________________________________________________________。②实验结果、结论：a.　 ____________________________________，说明H1N1病毒的RNA和蛋白质都具有遗传效应。b.　 ______________________________，说明________________________________________。c.只在用蛋白质感染的鸡胚中检测到H1N1病毒，说明___________________________________________________________________________________。答案　(1)病毒的繁殖只能在宿主细胞中进行(2)③蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色(3)①将H1N1病毒的RNA和蛋白质分开，分别用RNA和蛋白质感染活鸡胚组织，在适宜条件下培养一段时间，分别检测鸡胚中是否存在H1N1病毒 ②a.在用RNA、蛋白质分别感染的鸡胚中都检测到了H1N1病毒b.只在用RNA感染的鸡胚中检测到H1N1病毒　H1N1病毒的RNA具有遗传效应c.H1N1病毒的蛋白质具有遗传效应解析　(1)病毒营寄生生活，只能在活细胞中生存。(2)蛋白质可用双缩脲试剂鉴定。(3)根据题意可知，要探究H1N1病毒的遗传物质，其设计思路是将H1N1病毒的化学成分分离开，分别感染活鸡胚，检测鸡胚中是否有H1N1病毒存在。探究性实验的结果及结论可能存在多种情况，需要进行全面预测。8.(2020·浙江1月选考，23)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，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是(　　)A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA，但不产生含32P的子代噬菌体B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体C.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体答案　C解析　甲组32P标记的为噬菌体的DNA，由于噬菌体侵染大肠杆菌并非高度同步，因此混合培养适宜时间后搅拌、离心，甲组的悬浮液可含极少量32P，但不产生含32P的子代噬菌体，A正确；DNA复制为半保留复制，由于大肠杆菌不能提供32P，因此经若干代复制后，大多数子代噬菌体的DNA不含32P，B正确；乙组标记的是噬菌体的蛋白质外壳，而在侵染过程中蛋白质外壳不能进入宿主细胞，且宿主细胞不提供35S，因此子代噬菌体均不含35S，C错误，D正确。9.(2021·安徽五校联考)用32P和35S标记的噬菌体分别侵染细菌，经短时间保温后，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35S和32P的放射性以及被侵染细菌的存活率，得到下图所示的实验结果。下列说法不正确的是(　　)A.搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离B.搅拌时间小于1 min时，沉淀物中的放射性很高C.在实验过程中细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来D.若被侵染细菌的存活率下降，细胞外35S放射性会增高答案　D解析　噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳吸附在细菌外面，通过搅拌使蛋白质外壳与细菌、没侵染成功的噬菌体与细菌分离，A正确；搅拌时间小于1 min时，噬菌体的蛋白质外壳与细菌不能很好地分离，沉淀物中的放射性很高，B正确；由图可知，被侵染细菌全部存活，即噬菌体没有裂解，故没有子代噬菌体释放出来，C正确；如果被侵染细菌的存活率下降，细胞外32P放射性会增高，D错误。10.(2021·山东潍坊统考)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.该实验是在英国微生物学家格里菲思的实验基础上进行的B.该实验运用了同位素标记法C.实验过程中，通过观察菌落的特征来判断是否发生转化D.该实验证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA答案　B解析　艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验运用了酶解法和细菌培养技术等，但没有采用同位素标记法，B错误。11.(2021·武汉市调研)为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验。下图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。下列关于本实验及病毒、细菌的有关叙述正确的是(　　)A.图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐B.若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照，都是实验组C.噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律D.若本组实验B(上清液)中出现放射性，则一定是感染时间太长，子代噬菌体释放出来造成的答案　B解析　由于亲代噬菌体已用32P标记，要研究该标记物出现的部位，因此培养大肠杆菌的培养液不应含有32P标记的无机盐，A错误；基因分离定律适用于进行有性生殖的真核生物的核基因的遗传，病毒和细菌的遗传均不遵循该规律，C错误；若本组实验B(上清液)中出现放射性，可能是感染时间较短，部分噬菌体没有侵入大肠杆菌，仍存在于培养液中，也可能是感染时间过长，子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，导致上清液中出现放射性，D错误。12.(2021·河南九师联盟)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：下列关于此实验的分析不正确的是(　　)A.实验的关键现象是第四组小鼠死亡并从其体内分离出S型活细菌B.对第四组实验的分析必须以第一、二、三组的实验为对照C.本实验说明R型细菌发生了某种转化D.本实验结论为“DNA是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子”答案　D解析　本实验只能得出S型细菌体内存在“转化因子”，但是“转化因子”的化学本质是通过艾弗里的体外转化实验得出的，D错误。13.(2021·河北唐山质检)如图为T2噬菌体侵染细菌实验的部分步骤和结果，请据图回答下列问题：(1)T2噬菌体的化学成分是__________________，用放射性32P标记的是T2噬菌体的________。(2)要获得32P标记的噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养，而不能用含32P的培养基直接培养，原因是____________________________________________________。(3)实验过程中搅拌的目的是　，离心后放射性较高的是________(填“上清液”或“沉淀物”)。(4)接种噬菌体后培养时间过长，发现上清液中放射性增强，最可能的原因是　____________________________________________________。(5)赫尔希和蔡斯还设计了一组实验，请简述对照实验设计：____________________________________________________。预期的实验结果是____________________________________________________。答案　(1)蛋白质和DNA　DNA(2)噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须寄生在活细胞中(其他答案合理亦可)(3)使细菌表面的T2噬菌体外壳与细菌分离　沉淀物(4)培养时间过长，增殖形成的子代噬菌体从细菌体内释放出来(5)用35S标记的T2噬菌体重复上述实验　上清液放射性很高，沉淀物放射性很低解析　(1)T2噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成，其中有磷元素的是DNA。(2)噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须寄生在活细胞中，所以不能用含32P的培养基培养噬菌体，必须用含32P的大肠杆菌培养。(3)实验过程中，通过搅拌可以使细菌表面的T2噬菌体外壳与细菌分离。由于32P存在于噬菌体DNA中，噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌体内，所以沉淀物中放射性很高。(4)培养时间过长，增殖形成的子代噬菌体从细菌体内释放出来，所以上清液中放射性增强。(5)赫尔希和蔡斯还设计用35S标记的T2噬菌体重复上述实验，由于S元素标记的蛋白质没有进入细菌，所以上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。14.(科学探究)(2021·山东菏泽调研)回答下列关于遗传物质的问题：(1)由于____________________________________，所以DNA是主要的遗传物质。(2)现有一种刚刚发现的新型动物病毒，经过鉴定发现，其遗传物质和HIV一样都是RNA。①HIV侵入宿主细胞后，要利用宿主细胞中的原料及场所合成自身的RNA，请用箭头和文字写出该过程：________________________；如果新发现的病毒合成RNA的过程和HIV的不同，请用箭头和文字的形式写出该过程：________________________________________________________________________。②请你用实验探究新发现的病毒合成RNA的过程是否与HIV的相同。要求写出实验思路、预期实验结果和结论。________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)绝大多数生物的遗传物质是DNA(2)①RNAeq \o(――→,\s\up7(逆转录))DNAeq \o(――→,\s\up7(转录))RNA　RNAeq \o(――→,\s\up7(复制))RNA②实验思路：设法将病毒破碎获取提取液，置于试管中，同时加入脱氧核苷酸、ATP并保持适宜的温度和pH等条件，一段时间后检测有无DNA分子产生预期实验结果和结论：如果试管中有DNA分子产生，则该病毒合成RNA的过程与HIV的相同；如果没有DNA产生，则与HIV的不同解析　(1)绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA，所以DNA是主要遗传物质。(2)HIV含逆转录酶，所以HIV合成自身RNA的过程是先逆转录形成DNA，再通过转录形成RNA；RNA病毒合成RNA的途径只有两条，如果新发现的病毒与HIV的不同，则合成RNA的过程属于另一个途径——RNA的复制。是否与HIV合成RNA的过程相同，关键是看能否发生逆转录，所以可将新发现的病毒破碎获取提取液，同时加入脱氧核苷酸、ATP并保持适宜的温度和pH等条件，一段时间后检测有无DNA分子产生，如果其中含有逆转录酶，就能在试管中合成出DNA，则合成RNA的过程与HIV的相同；如果不含逆转录酶，则合成RNA的途径只能通过RNA复制，则试管中就不能检测到DNA。内容比较——知考向核心素养——提考能内容要求人类对遗传物质的探索过程生命观念DNA的结构与其作为遗传物质的功能相适应科学思维分析总结肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程，培养逻辑分析能力科学探究分析人类对遗传物质探索的实验设计思路与旧教材对比增：①荚膜的解释(相关信息)；②自变量控制中的加法和减法原理。改：①肺炎双球菌改为肺炎链球菌；②艾弗里实验内容；③T2噬菌体改为T2噬菌体。将加热致死的S型肺炎链球菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取液并均分到编号为①②③④的四支试管中备用甲组将①号试管中的提取液与R型活细菌混合培养乙组在②号试管的提取液中加入蛋白酶，处理一段时间后与R型活细菌混合培养丙组在③号试管的提取液中加入DNA酶，处理一段时间后与R型活细菌混合培养丁组在④号试管的提取液中加入RNA酶，处理一段时间后与R型活细菌混合培养项目肺炎链球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验处理方法酶解法：对细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶处理后，与R型细菌混合培养同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA检测方式观察菌落类型检测放射性同位素存在位置结论证明DNA是遗传物质证明DNA是遗传物质，但不能直接证明蛋白质不是遗传物质生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类DNA或RNADNA和RNADNA和RNA体内碱基种类4种5种5种体内核苷酸种类4种8种8种遗传物质DNA或RNADNADNA实例噬菌体、烟草花叶病毒乳酸菌、蓝细菌玉米、小麦、人项目第一组第二组第三组第四组实验处理注射R型活细菌注射S型活细菌注射加热致死的S型细菌注射R型活细菌与加热致死的S型细菌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