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2025届高考 一轮复习 人教版 DNA是主要的遗传物质 课件(多选版)
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这是一份2025届高考 一轮复习 人教版 DNA是主要的遗传物质 课件(多选版)，共60页。PPT课件主要包含了转化因子，储存大量的遗传信息，复制拷贝，噬菌体的增殖，噬菌体，大肠杆菌，大肠杆菌的氨基酸，大肠杆菌的核糖体，放射性同位素标记，侵染细菌等内容，欢迎下载使用。
考点一 肺炎链球菌转化实验
【精梳·攻教材】一、肺炎链球菌的类型
【名师点睛】 荚膜的作用有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。
二、格里菲思的转化实验1.实验过程及现象:【名师点睛】 DNA可复性加热致死S型细菌的过程中,其蛋白质和DNA均变性失活,但DNA在加热结束后随温度降低又逐渐恢复活性。
2.实验现象分析:3.实验结论:加热致死的S型细菌中,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——__________。
三、艾弗里及其同事的转化实验1.实验过程及结果:2.实验结论:_________________________________________。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
【名师点睛】 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)。
【辨·清易错】1.肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。( )分析:肺炎链球菌是细菌,是原核生物,其遗传不遵循遗传定律。2.从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。( )分析:从格里菲思的第四组实验中病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌既有S型细菌,又有R型细菌,原因是转化率不是100%。3.肺炎链球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质。( )分析:肺炎链球菌转化实验仅证明DNA是遗传物质。4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验通过观察菌落的形态来判断是否发生转化。( )5.在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。( )
【写·练表达】1.(必修2 P42“问题探讨1”)作为遗传物质必须具备以下特点:遗传物质必须稳定且能____________________,可以准确地__________,传递给下一代等。2.(必修2 P46“思考·讨论1”)选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点:__________________________,容易分析结果。
成分和结构简单,繁殖速度快
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】(2024·保定模拟)遗传转化是指游离的DNA分子(细胞DNA)被细菌的细胞摄取,并在细菌细胞内表达的过程。肺炎链球菌转化实验的实质如图所示(S基因是控制荚膜形成的基因)。下列有关叙述正确的是( )A.由R型细菌转化成的S型细菌的遗传物质与原S型细菌相同B.由R型细菌转化成S型细菌的实质是基因重组C.将S型细菌的S基因用32P标记,转化而来的S型细菌在普通培养基上培养多代后,得到的子代S型细菌的S基因均能检测到32PD.T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程也是一种遗传转化过程聚焦考查点:肺炎链球菌的转化实验。
【解析】选B。遗传转化是指游离的DNA分子(细胞DNA)被细菌的细胞摄取,并在细菌细胞内表达的过程。该过程的实质是基因重组。在R型细菌转化成S型细菌的过程中,仅有S菌的部分基因进入R型细菌,故转化成的S型细菌的遗传物质与原S型细菌不完全相同,A错误;由R型细菌转化成S型细菌的实质是基因重组,B正确;由于DNA复制为半保留复制,将S型细菌的S基因用32P标记,转化而来的S型细菌在普通培养基(31P)上培养多代后,得到的子代S型细菌只有少数含有32P,故S基因不一定均能检测到32P,C错误;遗传转化是指细胞DNA被细菌的细胞摄取,并在细菌细胞内表达的过程,T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程不是遗传转化过程,D错误。
【破解策略】“比较法”分析肺炎链球菌的转化实验
【精练·提能力】1.(2024·武汉模拟)某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了下列相关实验,实验过程如图所示,下列叙述正确的是( )A.过程③中加热致死的S型细菌的遗传物质已经不具有活性B.从鼠2血液中分离出来的活菌都能使小鼠死亡C.过程②和④表明存在一种促使R型活细菌转化成S型活细菌的活性物质D.从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养,只会产生粗糙菌落
【解析】选C。过程②中加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化为活的S型菌体,说明加热致死的S型细菌的遗传物质仍具有活性,A错误;从鼠2血液中分离出来的活菌包括R型细菌和S型细菌,其中只有S型细菌能使小鼠死亡,B错误;单独注射加热致死的S型细菌的鼠3存活,注射活的S型细菌的鼠5死亡,只注射R型活细菌的鼠1存活,而过程②中能提取到S型细菌,结合④的结果可表明存在一种促使R型活细菌转化成S型活细菌的活性物质,C正确;将S型活细菌注入鼠5,小鼠死亡,从鼠5体内只可分离出S型活菌,在培养基上培养,只会产生光滑型菌落,D错误。
2.(2024·石家庄模拟)某生物兴趣小组为验证肺炎链球菌转化实验的结论,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,下列实验不能获得活的S型细菌的是( )A.将①号试管中的提取液加入无菌水,处理一段时间后与R型活细菌混合培养B.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C.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D.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
【解析】选C。①号试管中存在S型细菌的DNA,与R型活细菌混合培养后可获得活的S型细菌,A不符合题意;在②号试管的提取液中加入蛋白酶可水解蛋白质,但S型细菌的DNA还在,处理一段时间后与R型活细菌混合培养可获得活的S型细菌,B不符合题意;在③号试管的提取液中加入DNA酶,DNA酶可水解S型细菌的DNA,处理一段时间后与R型活细菌混合培养不能发生转化,不能获得活的S型细菌,C符合题意;在④号试管的提取液中加入RNA酶,S型细菌的DNA还在,处理一段时间后与R型活细菌混合培养,能获得活的S型细菌,D不符合题意。
3.(多选)如图表示肺炎链球菌不同品系间的转化,在R型细菌转化为S型细菌的过程中,下列有关叙述正确的是( )A.加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段B.转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因突变产生的C.S型细菌因有荚膜的保护,所以小鼠的免疫系统不易将其清除D.若将R型细菌的DNA与S型细菌混合,荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌
【解析】选A、C、D。据图分析可知,加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段,与R型细菌混合后,其中一个片段与R型细菌DNA重组,A正确;转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因重组产生的,B错误;S型细菌因有荚膜保护,所以在小鼠的免疫系统中不易被清除,C正确;S型细菌外有荚膜的保护,若将R型细菌的DNA与S型细菌混合,荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌,D正确。
【加固训练】1.格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时,只有在小鼠体内才能成功,他将高温杀死的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中培养时,很难看到转化现象。而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体,在体外就比较容易观察到转化现象。下列说法错误的是( )A.抗R型细菌抗体使S型细菌的DNA较易进入R型细菌,易发生转化作用B.R型细菌对小鼠免疫力的抵抗力较S型细菌弱,因此在小鼠体内容易转化成功C.未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强,很难看到转化现象D.可通过培养基上菌落的特征判断是否出现转化现象
【解析】选A。由题意可知,抗R型细菌的抗体作用是使R型细菌的数量减少,竞争优势减弱,所以比较容易观察到转化现象,A错误;格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时只有在小鼠体内才能转化成功,而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体,在体外容易观察到转化现象,说明S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强,转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势,因此在小鼠体内容易转化成功,B正确;艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌抗体,在体外就比较容易观察到转化现象,所以未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强,很难看到转化现象,C正确;R型细菌的菌落表面粗糙,S型细菌的菌落表面光滑,所以实验过程中,通过观察菌落的特征来判断是否发生转化,D正确。
2.对S型菌株分别进行如下处理:①利用脱氧核糖核酸酶降解DNA成分;②利用核糖核酸酶降解RNA成分;③利用蛋白酶降解蛋白质组分。然后分别与R型菌株混合培养,检测R型菌株转化为S型菌株的能力。结果发现,RNA和蛋白质发生降解后菌株的转化能力不受影响,而脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株几乎完全丧失了转化R型菌株的能力。下列说法错误的是( )A.该实验自变量是对S型菌株分别进行的①②③处理B.该实验中R型菌株转化为S型菌株的原理是基因重组C.该实验证明DNA是不同肺炎链球菌之间传递的转化因子D.加热致死的S型菌株转化R型菌株的情况与①相同
【解析】选D。R型和S型肺炎链球菌的区别是前者没有荚膜,菌落表面粗糙,后者有荚膜,菌落表面光滑。该实验自变量是对S型菌株进行的①②③处理,因变量是转化为R型菌株的能力,A正确;脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株,几乎完全丧失了转化R型菌株的能力,说明DNA是不同肺炎链球菌之间的转化因子,C正确;加热致死的S型菌株转化R型菌株的情况与②③相同,D错误。
3.艾弗里和他的同事将加热致死的S型细菌破碎后,设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质,制成细胞提取物。将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中,结果出现了S型活细菌。然后他们又做了如图四组实验。下列相关分析不正确的是( )A.实验的思路是分别研究DNA和蛋白质等物质各自的作用B.实验中对自变量的控制作用运用了“加法原理”C.混合培养的4组培养基上均有表面粗糙的菌落D.混合培养后出现的S型细菌内有R型细菌的遗传物质
【解析】选B。实验的思路是在S型细菌的提取物中分别加入蛋白酶、酯酶、RNA酶和DNA酶,以除去相应的分子,分别研究DNA和蛋白质等物质各自的作用,A正确;实验中通过添加不同的酶催化物质的水解,说明该实验采用减法原理控制实验的自变量,B错误;实验第一、二、三组中培养皿上长出的菌落是S型细菌菌落和R型细菌菌落,第四组只长R型细菌菌落,所以混合培养的4组培养基上均有表面粗糙的R型细菌菌落,C正确;混合培养后出现的S型细菌是由R型细菌吸收S型细菌DNA转化而来的,混合培养后出现的S型细菌内有R型细菌的遗传物质,D正确。
【知识拓展】自变量控制中的原理(1)加法原理。①概念:与常态比较,人为增加某种影响因素,造成研究对象的变化,从而研究其某些特征。②增加自变量的要求增加的自变量不是保持或保护研究对象的原始状态,而是要干扰甚至破坏研究对象的某种状态,迫使研究对象暴露出某种现象和属性。如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液处理,就利用了加法原理。
(2)减法原理。①概念:与常态相比,人为去除某种影响因素,同时尽量保持被研究对象的稳定,从而比较出研究对象的作用。②减去控制因素的两种方法。方法一:直接去掉或隔离某种条件的影响;如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质。方法二:如果某些因素无法消除,就设法创造稳定的、维持不变的相同条件进行对照,以抵消或排除这些条件对对象的干扰。如切除甲状腺小鼠的对照组,可以做手术而不切除甲状腺。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验
【精梳·攻教材】一、实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌1.噬菌体的结构与成分:
二、实验方法 __________________技术,用____、____分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。三、实验过程及结果1.标记噬菌体:
【名师点睛】 搅拌和离心的目的不同(1)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离。(2)离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
3.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的DNA遗传的。4.实验结论:DNA是噬菌体的遗传物质。
【辨·清易错】1.T2噬菌体的核酸和蛋白质中均含有硫元素。( )分析:仅蛋白质中含有硫元素。2.噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解。 ( )分析:病毒无细胞结构,不能以二分裂的方式增殖。3.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质。( )4.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀物中。( )5.T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。( )分析:T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒。6.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。( )分析:T2噬菌体以自身DNA为模板,利用宿主体内的物质合成子代噬菌体DNA。
【写·练表达】1.(必修2 P45“图3-6”拓展)在噬菌体侵染细菌的实验中选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记,而不用14C和18O同位素标记的原因:________________________________________________________。用14C和18O同位素标记是不可行的,因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。2.(必修2 P47“拓展应用1”)子代噬菌体的蛋白质外壳的来源:子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息,以__________________为原料合成的。
噬菌体的蛋白质中,而P几乎都存在于DNA分子中
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】1952年,赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染细菌的实验,下面是实验的部分步骤,请据图回答下列问题:(1)获得含有35S标记或32P标记的噬菌体的具体操作是___________________________________________________________________________________。 实验时,用来与被标记的噬菌体混合的大肠杆菌 (填“带有”或“不带有”)放射性。
在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体即可获得
【解析】(1)噬菌体是病毒,只能寄生在活的细胞中,不能用一般培养基培养,所以要想获得被32P和35S标记的噬菌体,应先用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。实验时,用来与被标记的噬菌体混合的大肠杆菌不带有放射性。
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】1952年,赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染细菌的实验,下面是实验的部分步骤,请据图回答下列问题:(2)实验过程中,搅拌的目的是___________________________________。搅拌5 min,被侵染细菌的成活率为100%,而上清液中仍有32P放射性出现,说明_______________________________________________________________________________。
有一部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中,且被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
【解析】(2)用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一段时间后,用搅拌器搅拌,然后离心得到上清液和沉淀物。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。搅拌5 min,被侵染细菌的成活率为100%,而上清液中仍有32P放射性出现,说明有一部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中,且被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体。
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】1952年,赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染细菌的实验,下面是实验的部分步骤,请据图回答下列问题: (3)在35S组实验中,保温时间和上清液放射性强度的关系为_____________。 (4)该实验证明了__________________________。聚焦考查点:噬菌体侵染细菌的实验分析。
【解析】(3) 35S标记噬菌体的蛋白质,由于噬菌体侵染细菌的实验中,噬菌体的DNA进入大肠杆菌,蛋白质外壳留在外面,因此无论保温多长时间,上清液中的放射性不变,所以保温时间与上清液放射性强度的关系为④。(4)噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了DNA是遗传物质。
【破解策略】噬菌体侵染细菌实验的过程与结果1.两个关键环节——“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.“二看法”判断子代噬菌体标记情况:
【精练·提能力】1.在探索遗传物质的过程中,赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验,其中一组实验如图所示(用32P标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌培养物),下列有关叙述正确的是( )A.若不经过步骤②操作,对该组实验结果无显著影响B.若继续分离出子代噬菌体,其中大部分会含有32P放射性C.若沉淀物中含有较强放射性、上清液中几乎不含放射性,即证明遗传物质是DNAD.若①中培养液里含有32P,则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性
【解析】选A。用32P标记的噬菌体做侵染实验,放射性主要在沉淀中,搅拌是否充分对该组实验结果(沉淀中的放射性)无显著影响,A正确;合成子代噬菌体的原料来自大肠杆菌,子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性,B错误;分别用被32P、35S标记的两组噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,证明DNA是遗传物质,C错误;子代噬菌体合成DNA、RNA的原料来自大肠杆菌,大肠杆菌不含有放射性,因此子代噬菌体的DNA、RNA分子中不会均有放射性,D错误。
2.赫尔希和蔡斯通过如下两组实验证实了DNA是遗传物质。实验一:35S标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌;实验二:32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌。下列关于该实验的叙述正确的是( )A.实验一中可用15N代替35S标记噬菌体的蛋白质外壳B.实验二中大肠杆菌转录出的RNA分子都带有32P标记C.实验一中细菌裂解释放的部分子代噬菌体含有放射性D.实验二中细菌裂解释放的部分子代噬菌体含有放射性
【解析】选D。实验一中不能用15N代替35S标记噬菌体的蛋白质外壳,因为噬菌体的DNA中也含有氮元素,若用15N标记,则会导致噬菌体的DNA也被标记,A错误;32P标记的是噬菌体的DNA,大肠杆菌利用自己的核糖核苷酸合成RNA,不会有标记,B错误;35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,故实验一中细菌裂解释放的子代噬菌体不会含有放射性,C错误;32P标记的是噬菌体的DNA,根据DNA半保留复制的特点,可知实验二中细菌裂解释放的部分子代噬菌体含有放射性,D正确。
3.(多选)分别用含有32P和14C的培养基培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体,得到含32P或含14C标记的T2噬菌体,然后用32P或14C标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,经过短暂保温,再进行搅拌、离心后检测放射性元素分布情况。下列相关分析正确的是( )A.32P标记组,沉淀物中放射性明显高于上清液B.14C标记组,沉淀物和上清液中放射性均较高C.32P标记组,32P只存在于部分子代噬菌体的DNA中D.14C标记组,14C存在于子代噬菌体的DNA和蛋白质中
【解析】选A、B、C。32P标记组中,32P存在于标记的T2噬菌体的DNA分子中,随DNA分子进入未被标记的大肠杆菌,放射性主要存在于沉淀物中,只有部分子代噬菌体的DNA中含有32P,A、C正确;14C标记组中,14C存在于标记的T2噬菌体的DNA分子和蛋白质外壳中,14C随DNA分子进入未被标记的大肠杆菌,主要存在于沉淀物中,蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,14C主要存在于上清液中,故沉淀物和上清液中放射性均较高,B正确;由于合成子代噬菌体蛋白质的原料全部来自大肠杆菌,子代噬菌体蛋白质中不存在14C,D错误。
【加固训练】1.某生物研究小组对噬菌体侵染细菌的实验进行了改进,他们分别用放射性同位素32P、35S、14C、3H进行如下标记:甲组用35S标记噬菌体、32P标记大肠杆菌;乙组用14C标记大肠杆菌,噬菌体不做标记;丙组用3H标记噬菌体,大肠杆菌不做标记。整个过程细菌不发生裂解。下列相关分析正确的是( )A.甲组中子代噬菌体有的只含35S,有的只含32P,有的都含,有的都不含B.乙组中子代噬菌体的DNA和蛋白质都含14CC.丙组中子代噬菌体都不含3HD.甲、乙、丙三组子代噬菌体中的DNA和蛋白质的合成都与大肠杆菌有关,与亲代噬菌体无关
【解析】选B。甲组用35S标记噬菌体、32P标记大肠杆菌,由于进入大肠杆菌的是噬菌体的DNA,合成子代噬菌体的原料是由大肠杆菌提供的,而大肠杆菌带有32P标记,因此,甲组中子代噬菌体都不含35S标记,而都含32P标记,A错误;乙组用14C标记大肠杆菌,即给噬菌体提供的是带有放射性标记的原料,且14C是噬菌体的DNA和蛋白质都含有的元素,因此,乙组中子代噬菌体的DNA和蛋白质都含14C,B正确;用3H标记噬菌体,即噬菌体的DNA和蛋白质都有放射性,但只有DNA进入大肠杆菌中,且大肠杆菌无放射性,又因为DNA复制过程为半保留复制,因此丙组中子代噬菌体有少数含有3H,C错误;子代噬菌体合成过程中需要亲代噬菌体提供DNA模板,大肠杆菌提供原料,因此,甲、乙、丙三组子代噬菌体中的DNA和蛋白质的合成都与大肠杆菌和亲代噬菌体有关,D错误。
2.如图表示赫尔希和蔡斯所做的T2噬菌体侵染细菌实验的部分步骤。有关叙述错误的是( )A.甲、乙中的细菌不可以是肺炎链球菌B.用含35S 的大肠杆菌培养T2噬菌体,从而获得含35S 标记的T2噬菌体C.②过程可将亲代T2噬菌体的 DNA 和蛋白质分离开,单独观察两者的作用D.用32P标记的噬菌体进行实验时,若侵染时间过短会导致上清液放射性增强
【解析】选C。由于噬菌体只能侵染大肠杆菌,因此甲、乙中的细菌只能是大肠杆菌,A正确;由于噬菌体在大肠杆菌体内寄生,产生其子代噬菌体的原料来自大肠杆菌,因此,用含35S 的大肠杆菌培养T2噬菌体,可获得含35S 标记的T2噬菌体,B正确;②为搅拌过程,该过程可将亲代T2噬菌体与被侵染的大肠杆菌分开,C错误;用32P标记的噬菌体进行实验时,若侵染时间过短,部分亲代噬菌体还未侵染细菌,经过搅拌离心后分布在上清液中,因此会导致上清液放射性增强,D正确。
考点三 生物体内的遗传物质分析
【精梳·攻教材】一、RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验:(1)实验过程及现象:(2)实验结论:______是烟草花叶病毒的遗传物质,________不是烟草花叶病毒的遗传物质。
二、生物体内的核酸种类及遗传物质
【名师点睛】 DNA是主要遗传物质的含义“DNA是主要遗传物质”是对整个生物界来说的,生物界除了部分病毒的遗传物质是RNA,其他生物遗传物质都是DNA,另外此结论是通过统计大量数据得出的结论,并不是某个实验证明的。
【辨·清易错】1.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( )分析:病毒无细胞结构,其体内的核酸也是携带遗传信息的物质。2.细胞生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸。( )分析:细胞生物的遗传物质是DNA,其基本组成单位是脱氧核苷酸。3.细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质也是DNA。( )4.所有细胞生物的遗传物质都是DNA。( ) 5.DNA是所有生物的遗传物质。( )分析:部分病毒的遗传物质是RNA。
【精练·提能力】1.如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程,由此可以判断( )A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNAB.蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质C.侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程D.TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同
【解析】选A。分析实验过程图可知,将TMV放在水和苯酚中振荡,可使RNA和蛋白质分离开,A正确;据图可知,RNA是使TMV产生稳定遗传变化的物质,B错误;此实验不能说明TMV的RNA侵入烟草细胞后进行了逆转录过程,C错误;据题中信息可知,TMV的遗传物质是单链RNA,因此,TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数不一定相同,D错误。
【从教材走向高考】2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(1)早期科学家认为蛋白质和核酸都可能作为遗传物质,请从蛋白质和核酸的结构组成方面分析,科学家作出该种判断的理由: ___________________________________________。
氨基酸和核苷酸的排列顺序具有多样性
【解析】(1)氨基酸和核苷酸多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息,故早期科学家认为蛋白质和核酸都可能作为遗传物质。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(2)肺炎链球菌有S型(有毒)和R型(无毒)两种类型,每种类型均有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。SⅠ菌只能突变成对应的RⅠ菌,以此类推。反之亦然,RⅠ菌也只能突变成对应的SⅠ菌。1928年,格里菲思将加热致死的SⅢ菌与活的RⅡ菌混合后注射到小鼠体内,结果小鼠死亡,并从小鼠体内分离出活的SⅢ菌。格里菲思推断:活的SⅢ菌的出现是由于加热杀死的SⅢ菌中含有某种物质,该物质的作用不是诱导RⅡ菌突变成SⅢ菌,而是将RⅡ菌转化为SⅢ菌。支持格里菲思作出上述推断的依据是________________________________________________________________。
若是RⅡ菌发生了突变,则应分离出SⅡ菌,而实验中分离出的是SⅢ菌
【解析】(2)由题意可知,若是RⅡ菌发生了突变,则应分离出SⅡ菌,而实验中分离出的是SⅢ菌,说明活的SⅢ菌的出现是由于加热杀死的SⅢ菌中含有某种物质,将RⅡ菌转化为SⅢ菌。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(3)艾弗里和他的同事将去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质的S型细菌提取物,进行不同的处理后再进行转化实验,从而鉴定出DNA是遗传物质。从自变量控制的角度分析,艾弗里实验的基本思路是___________________________________________________________________。
每个实验组特异性地去除一种物质,观察没有这种物质对实验结果的影响
【解析】(3)艾弗里和他的同事将每个实验组特异性地去除一种物质,观察没有这种物质对实验结果的影响,从而鉴定出DNA是遗传物质。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(4)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌再次证明了DNA是遗传物质。实验经短时间保温后,需用搅拌器搅拌并离心,其中搅拌的目的是___________________________________。实验结果中用32P标记的噬菌体侵染细菌的一组,其放射性主要分布在______________(填“上清液”或“沉淀物”)中。
【解析】(4)T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。用32P标记噬菌体的DNA侵染细菌后,放射性主要分布在沉淀物中。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(5)艾弗里和赫尔希的实验不能证明DNA是主要的遗传物质,请结合所学知识,简要阐述原因: __________________________________________________。
答案: (5)实验只是证明了噬菌体和肺炎链球菌中DNA是遗传物质(或因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,才能得出DNA是主要遗传物质的结论)
【解析】(5)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,才能得出DNA是主要遗传物质的结论,而艾弗里和赫尔希的实验只是证明了噬菌体和肺炎链球菌中DNA是遗传物质。
【感悟高考】1.(2022·浙江1月选考)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
【解析】选D。步骤①中,酶处理时间要足够长,以使底物完全水解,A错误;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应相同,否则会影响实验结果,B错误;步骤④中,液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化,C错误;S型菌有荚膜,菌落光滑,R型菌无荚膜,菌落粗糙,步骤⑤中,可通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态,判断是否出现S型菌,D正确。
2.(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的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型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成C.加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D.将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合,可以得到S型细菌
【解析】选D。本题主要考查肺炎链球菌的体内转化实验。R型细菌无多糖类的荚膜,S型细菌有多糖类的荚膜,所以S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;将无毒性的R型细菌与加热杀死的有毒性的S型细菌混合后注入小鼠体内,从小鼠体内分离出S型细菌,说明S型细菌的DNA能进入R型细菌细胞指导S型细菌的相应蛋白质的合成,B正确;从小鼠体内分离出S型活细菌,说明加热使S型活细菌的蛋白质变性失活,而其DNA的功能不受影响,C正确;DNA酶能将S型细菌的DNA水解成脱氧核苷酸而失去作用,因此将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合得不到S型细菌,D错误。
3.(2022·湖南选择考)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生( )A.新的噬菌体DNA合成B.新的噬菌体蛋白质外壳合成C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNAD.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
【解析】选C。本题考查T2噬菌体侵染大肠杆菌繁殖后代的过程。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,在自身遗传物质(DNA)的作用下,利用大肠杆菌体内的物质,合成自身的DNA和蛋白质,进行增殖,A、B正确;T2噬菌体的组成成分只有DNA和蛋白质,自身并无RNA聚合酶,而是利用大肠杆菌内的RNA聚合酶转录出RNA,故C错误;转录出的噬菌体mRNA可与大肠杆菌的核糖体结合,形成合成蛋白质的“生产线”,D正确。
4.(2022·河北选择考)关于遗传物质DNA的经典实验,叙述错误的是( )A.摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上B.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同C.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术D.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
【解析】选A。萨顿提出“基因在染色体上”的假说,摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次证明了这一假说,A错误;孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同,均为DNA,B正确;肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术,前者利用酶解法等实现这一效果,后者利用放射性同位素标记技术实现这一效果,C正确;双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径,A-T、C-G碱基对具有相同的大小,D正确。
【预测高考】锁定新情境:铜绿假单胞菌 铜绿假单胞菌是在医院内感染的主要病原菌之一,常见于烧伤、重症监护病房、免疫力低下,以及囊性纤维化的病人。噬菌体是侵染细菌的病毒,可以杀死细菌。研究人员欲利用铜绿假单胞菌噬菌体和宿主相互作用,来达到杀灭铜绿假单胞菌的目的。研究人员将噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳重组成重组噬菌体,重组噬菌体、噬菌体JG和噬菌体PaP1对不同类型(PA1、PAO1)的铜绿假单胞菌的吸附率如图所示:基于核心素养的新考向:1.(得出结论)根据B、C组的实验结果可以得出的实验结论是__________________________________________________________________________________, 比较A、B、C三组的实验结果可知,噬菌体对铜绿假单胞菌的吸附主要取决于其 (填“DNA”或“蛋白质外壳”)的种类。
噬菌体JG主要侵染铜绿假单胞菌PAO1,噬菌体PaP1主要侵染铜绿假单胞菌PA1(合理即可)
【解析】1.分析题图,噬菌体JG对PAO1铜绿假单胞菌的吸附率高,噬菌体PaP1对PA1铜绿假单胞菌的吸附率高,所以噬菌体JG主要侵染铜绿假单胞菌PAO1,噬菌体PaP1主要侵染铜绿假单胞菌PA1;通过比较A、B、C三组的实验结果可知,重组噬菌体对铜绿假单胞菌PAO1的吸附率高,与噬菌体JG相似,重组噬菌体由噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳组成,所以噬菌体对铜绿假单胞菌的吸附主要取决于其蛋白质外壳。
锁定新情境:铜绿假单胞菌 铜绿假单胞菌是在医院内感染的主要病原菌之一,常见于烧伤、重症监护病房、免疫力低下,以及囊性纤维化的病人。噬菌体是侵染细菌的病毒,可以杀死细菌。研究人员欲利用铜绿假单胞菌噬菌体和宿主相互作用,来达到杀灭铜绿假单胞菌的目的。研究人员将噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳重组成重组噬菌体,重组噬菌体、噬菌体JG和噬菌体PaP1对不同类型(PA1、PAO1)的铜绿假单胞菌的吸附率如图所示:基于核心素养的新考向:2.(批判性思维)重组噬菌体繁殖产生的子代噬菌体,主要侵染铜绿假单胞菌 (填“PAO1”或“PA1”),理由是____________________________________________________________________________________________________________。
重组噬菌体的DNA来自噬菌体PaP1,产生的子代噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体PaP1的相同,因此子代噬菌体主要侵染铜绿假单胞菌PA1
【解析】2.重组噬菌体由噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳组成,所以重组噬菌体繁殖产生的子代噬菌体为噬菌体PaP1,因此子代噬菌体主要侵染铜绿假单胞菌PA1。
3.(预期实验结果)研究发现噬菌体PaP1感染铜绿假单胞菌PA1后,可以杀死大部分的细菌,但总会有一定数量的耐受菌株产生,研究发现和铜绿假单胞菌PA1相比,PA1r(耐受菌)丢失了一段DNA序列,该序列含有合成脂多糖的关键基因gaIU,为验证gaIU基因的丢失是PA1r出现耐受性的原因,实验小组设计的实验方案如下:若gaIU基因的丢失是导致PA1r出现耐受性的原因,则第Ⅰ组实验的预期结果为___________________________________。
接种噬菌体后,菌落减少甚至无菌落
考点一 肺炎链球菌转化实验
【精梳·攻教材】一、肺炎链球菌的类型
【名师点睛】 荚膜的作用有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。
二、格里菲思的转化实验1.实验过程及现象:【名师点睛】 DNA可复性加热致死S型细菌的过程中,其蛋白质和DNA均变性失活,但DNA在加热结束后随温度降低又逐渐恢复活性。
2.实验现象分析:3.实验结论:加热致死的S型细菌中,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——__________。
三、艾弗里及其同事的转化实验1.实验过程及结果:2.实验结论:_________________________________________。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
【名师点睛】 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)。
【辨·清易错】1.肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。( )分析:肺炎链球菌是细菌,是原核生物,其遗传不遵循遗传定律。2.从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌。( )分析:从格里菲思的第四组实验中病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌既有S型细菌,又有R型细菌,原因是转化率不是100%。3.肺炎链球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质。( )分析:肺炎链球菌转化实验仅证明DNA是遗传物质。4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验通过观察菌落的形态来判断是否发生转化。( )5.在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。( )
【写·练表达】1.(必修2 P42“问题探讨1”)作为遗传物质必须具备以下特点:遗传物质必须稳定且能____________________,可以准确地__________,传递给下一代等。2.(必修2 P46“思考·讨论1”)选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点:__________________________,容易分析结果。
成分和结构简单,繁殖速度快
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】(2024·保定模拟)遗传转化是指游离的DNA分子(细胞DNA)被细菌的细胞摄取,并在细菌细胞内表达的过程。肺炎链球菌转化实验的实质如图所示(S基因是控制荚膜形成的基因)。下列有关叙述正确的是( )A.由R型细菌转化成的S型细菌的遗传物质与原S型细菌相同B.由R型细菌转化成S型细菌的实质是基因重组C.将S型细菌的S基因用32P标记,转化而来的S型细菌在普通培养基上培养多代后,得到的子代S型细菌的S基因均能检测到32PD.T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程也是一种遗传转化过程聚焦考查点:肺炎链球菌的转化实验。
【解析】选B。遗传转化是指游离的DNA分子(细胞DNA)被细菌的细胞摄取,并在细菌细胞内表达的过程。该过程的实质是基因重组。在R型细菌转化成S型细菌的过程中,仅有S菌的部分基因进入R型细菌,故转化成的S型细菌的遗传物质与原S型细菌不完全相同,A错误;由R型细菌转化成S型细菌的实质是基因重组,B正确;由于DNA复制为半保留复制,将S型细菌的S基因用32P标记,转化而来的S型细菌在普通培养基(31P)上培养多代后,得到的子代S型细菌只有少数含有32P,故S基因不一定均能检测到32P,C错误;遗传转化是指细胞DNA被细菌的细胞摄取,并在细菌细胞内表达的过程,T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程不是遗传转化过程,D错误。
【破解策略】“比较法”分析肺炎链球菌的转化实验
【精练·提能力】1.(2024·武汉模拟)某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了下列相关实验,实验过程如图所示,下列叙述正确的是( )A.过程③中加热致死的S型细菌的遗传物质已经不具有活性B.从鼠2血液中分离出来的活菌都能使小鼠死亡C.过程②和④表明存在一种促使R型活细菌转化成S型活细菌的活性物质D.从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养,只会产生粗糙菌落
【解析】选C。过程②中加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化为活的S型菌体,说明加热致死的S型细菌的遗传物质仍具有活性,A错误;从鼠2血液中分离出来的活菌包括R型细菌和S型细菌,其中只有S型细菌能使小鼠死亡,B错误;单独注射加热致死的S型细菌的鼠3存活,注射活的S型细菌的鼠5死亡,只注射R型活细菌的鼠1存活,而过程②中能提取到S型细菌,结合④的结果可表明存在一种促使R型活细菌转化成S型活细菌的活性物质,C正确;将S型活细菌注入鼠5,小鼠死亡,从鼠5体内只可分离出S型活菌,在培养基上培养,只会产生光滑型菌落,D错误。
2.(2024·石家庄模拟)某生物兴趣小组为验证肺炎链球菌转化实验的结论,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,下列实验不能获得活的S型细菌的是( )A.将①号试管中的提取液加入无菌水,处理一段时间后与R型活细菌混合培养B.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C.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D.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
【解析】选C。①号试管中存在S型细菌的DNA,与R型活细菌混合培养后可获得活的S型细菌,A不符合题意;在②号试管的提取液中加入蛋白酶可水解蛋白质,但S型细菌的DNA还在,处理一段时间后与R型活细菌混合培养可获得活的S型细菌,B不符合题意;在③号试管的提取液中加入DNA酶,DNA酶可水解S型细菌的DNA,处理一段时间后与R型活细菌混合培养不能发生转化,不能获得活的S型细菌,C符合题意;在④号试管的提取液中加入RNA酶,S型细菌的DNA还在,处理一段时间后与R型活细菌混合培养,能获得活的S型细菌,D不符合题意。
3.(多选)如图表示肺炎链球菌不同品系间的转化,在R型细菌转化为S型细菌的过程中,下列有关叙述正确的是( )A.加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段B.转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因突变产生的C.S型细菌因有荚膜的保护,所以小鼠的免疫系统不易将其清除D.若将R型细菌的DNA与S型细菌混合,荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌
【解析】选A、C、D。据图分析可知,加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段,与R型细菌混合后,其中一个片段与R型细菌DNA重组,A正确;转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因重组产生的,B错误;S型细菌因有荚膜保护,所以在小鼠的免疫系统中不易被清除,C正确;S型细菌外有荚膜的保护,若将R型细菌的DNA与S型细菌混合,荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌,D正确。
【加固训练】1.格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时,只有在小鼠体内才能成功,他将高温杀死的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中培养时,很难看到转化现象。而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体,在体外就比较容易观察到转化现象。下列说法错误的是( )A.抗R型细菌抗体使S型细菌的DNA较易进入R型细菌,易发生转化作用B.R型细菌对小鼠免疫力的抵抗力较S型细菌弱,因此在小鼠体内容易转化成功C.未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强,很难看到转化现象D.可通过培养基上菌落的特征判断是否出现转化现象
【解析】选A。由题意可知,抗R型细菌的抗体作用是使R型细菌的数量减少,竞争优势减弱,所以比较容易观察到转化现象,A错误;格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时只有在小鼠体内才能转化成功,而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体,在体外容易观察到转化现象,说明S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强,转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势,因此在小鼠体内容易转化成功,B正确;艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌抗体,在体外就比较容易观察到转化现象,所以未加抗R型细菌抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强,很难看到转化现象,C正确;R型细菌的菌落表面粗糙,S型细菌的菌落表面光滑,所以实验过程中,通过观察菌落的特征来判断是否发生转化,D正确。
2.对S型菌株分别进行如下处理:①利用脱氧核糖核酸酶降解DNA成分;②利用核糖核酸酶降解RNA成分;③利用蛋白酶降解蛋白质组分。然后分别与R型菌株混合培养,检测R型菌株转化为S型菌株的能力。结果发现,RNA和蛋白质发生降解后菌株的转化能力不受影响,而脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株几乎完全丧失了转化R型菌株的能力。下列说法错误的是( )A.该实验自变量是对S型菌株分别进行的①②③处理B.该实验中R型菌株转化为S型菌株的原理是基因重组C.该实验证明DNA是不同肺炎链球菌之间传递的转化因子D.加热致死的S型菌株转化R型菌株的情况与①相同
【解析】选D。R型和S型肺炎链球菌的区别是前者没有荚膜,菌落表面粗糙,后者有荚膜,菌落表面光滑。该实验自变量是对S型菌株进行的①②③处理,因变量是转化为R型菌株的能力,A正确;脱氧核糖核酸酶处理后的S型菌株,几乎完全丧失了转化R型菌株的能力,说明DNA是不同肺炎链球菌之间的转化因子,C正确;加热致死的S型菌株转化R型菌株的情况与②③相同,D错误。
3.艾弗里和他的同事将加热致死的S型细菌破碎后,设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质,制成细胞提取物。将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中,结果出现了S型活细菌。然后他们又做了如图四组实验。下列相关分析不正确的是( )A.实验的思路是分别研究DNA和蛋白质等物质各自的作用B.实验中对自变量的控制作用运用了“加法原理”C.混合培养的4组培养基上均有表面粗糙的菌落D.混合培养后出现的S型细菌内有R型细菌的遗传物质
【解析】选B。实验的思路是在S型细菌的提取物中分别加入蛋白酶、酯酶、RNA酶和DNA酶,以除去相应的分子,分别研究DNA和蛋白质等物质各自的作用,A正确;实验中通过添加不同的酶催化物质的水解,说明该实验采用减法原理控制实验的自变量,B错误;实验第一、二、三组中培养皿上长出的菌落是S型细菌菌落和R型细菌菌落,第四组只长R型细菌菌落,所以混合培养的4组培养基上均有表面粗糙的R型细菌菌落,C正确;混合培养后出现的S型细菌是由R型细菌吸收S型细菌DNA转化而来的,混合培养后出现的S型细菌内有R型细菌的遗传物质,D正确。
【知识拓展】自变量控制中的原理(1)加法原理。①概念:与常态比较,人为增加某种影响因素,造成研究对象的变化,从而研究其某些特征。②增加自变量的要求增加的自变量不是保持或保护研究对象的原始状态,而是要干扰甚至破坏研究对象的某种状态,迫使研究对象暴露出某种现象和属性。如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液处理,就利用了加法原理。
(2)减法原理。①概念:与常态相比,人为去除某种影响因素,同时尽量保持被研究对象的稳定,从而比较出研究对象的作用。②减去控制因素的两种方法。方法一:直接去掉或隔离某种条件的影响;如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质。方法二:如果某些因素无法消除,就设法创造稳定的、维持不变的相同条件进行对照,以抵消或排除这些条件对对象的干扰。如切除甲状腺小鼠的对照组,可以做手术而不切除甲状腺。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验
【精梳·攻教材】一、实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌1.噬菌体的结构与成分:
二、实验方法 __________________技术,用____、____分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。三、实验过程及结果1.标记噬菌体:
【名师点睛】 搅拌和离心的目的不同(1)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离。(2)离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
3.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的DNA遗传的。4.实验结论:DNA是噬菌体的遗传物质。
【辨·清易错】1.T2噬菌体的核酸和蛋白质中均含有硫元素。( )分析:仅蛋白质中含有硫元素。2.噬菌体能在宿主细胞内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解。 ( )分析:病毒无细胞结构,不能以二分裂的方式增殖。3.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质。( )4.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀物中。( )5.T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。( )分析:T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒。6.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。( )分析:T2噬菌体以自身DNA为模板,利用宿主体内的物质合成子代噬菌体DNA。
【写·练表达】1.(必修2 P45“图3-6”拓展)在噬菌体侵染细菌的实验中选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记,而不用14C和18O同位素标记的原因:________________________________________________________。用14C和18O同位素标记是不可行的,因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。2.(必修2 P47“拓展应用1”)子代噬菌体的蛋白质外壳的来源:子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息,以__________________为原料合成的。
噬菌体的蛋白质中,而P几乎都存在于DNA分子中
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】1952年,赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染细菌的实验,下面是实验的部分步骤,请据图回答下列问题:(1)获得含有35S标记或32P标记的噬菌体的具体操作是___________________________________________________________________________________。 实验时,用来与被标记的噬菌体混合的大肠杆菌 (填“带有”或“不带有”)放射性。
在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体即可获得
【解析】(1)噬菌体是病毒,只能寄生在活的细胞中,不能用一般培养基培养,所以要想获得被32P和35S标记的噬菌体,应先用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。实验时,用来与被标记的噬菌体混合的大肠杆菌不带有放射性。
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】1952年,赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染细菌的实验,下面是实验的部分步骤,请据图回答下列问题:(2)实验过程中,搅拌的目的是___________________________________。搅拌5 min,被侵染细菌的成活率为100%,而上清液中仍有32P放射性出现,说明_______________________________________________________________________________。
有一部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中,且被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
【解析】(2)用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一段时间后,用搅拌器搅拌,然后离心得到上清液和沉淀物。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。搅拌5 min,被侵染细菌的成活率为100%,而上清液中仍有32P放射性出现,说明有一部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中,且被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体。
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】1952年,赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染细菌的实验,下面是实验的部分步骤,请据图回答下列问题: (3)在35S组实验中,保温时间和上清液放射性强度的关系为_____________。 (4)该实验证明了__________________________。聚焦考查点:噬菌体侵染细菌的实验分析。
【解析】(3) 35S标记噬菌体的蛋白质,由于噬菌体侵染细菌的实验中,噬菌体的DNA进入大肠杆菌,蛋白质外壳留在外面,因此无论保温多长时间,上清液中的放射性不变,所以保温时间与上清液放射性强度的关系为④。(4)噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了DNA是遗传物质。
【破解策略】噬菌体侵染细菌实验的过程与结果1.两个关键环节——“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.“二看法”判断子代噬菌体标记情况:
【精练·提能力】1.在探索遗传物质的过程中,赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验,其中一组实验如图所示(用32P标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌培养物),下列有关叙述正确的是( )A.若不经过步骤②操作,对该组实验结果无显著影响B.若继续分离出子代噬菌体,其中大部分会含有32P放射性C.若沉淀物中含有较强放射性、上清液中几乎不含放射性,即证明遗传物质是DNAD.若①中培养液里含有32P,则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性
【解析】选A。用32P标记的噬菌体做侵染实验,放射性主要在沉淀中,搅拌是否充分对该组实验结果(沉淀中的放射性)无显著影响,A正确;合成子代噬菌体的原料来自大肠杆菌,子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性,B错误;分别用被32P、35S标记的两组噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,证明DNA是遗传物质,C错误;子代噬菌体合成DNA、RNA的原料来自大肠杆菌,大肠杆菌不含有放射性,因此子代噬菌体的DNA、RNA分子中不会均有放射性,D错误。
2.赫尔希和蔡斯通过如下两组实验证实了DNA是遗传物质。实验一:35S标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌;实验二:32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌。下列关于该实验的叙述正确的是( )A.实验一中可用15N代替35S标记噬菌体的蛋白质外壳B.实验二中大肠杆菌转录出的RNA分子都带有32P标记C.实验一中细菌裂解释放的部分子代噬菌体含有放射性D.实验二中细菌裂解释放的部分子代噬菌体含有放射性
【解析】选D。实验一中不能用15N代替35S标记噬菌体的蛋白质外壳,因为噬菌体的DNA中也含有氮元素,若用15N标记,则会导致噬菌体的DNA也被标记,A错误;32P标记的是噬菌体的DNA,大肠杆菌利用自己的核糖核苷酸合成RNA,不会有标记,B错误;35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,故实验一中细菌裂解释放的子代噬菌体不会含有放射性,C错误;32P标记的是噬菌体的DNA,根据DNA半保留复制的特点,可知实验二中细菌裂解释放的部分子代噬菌体含有放射性,D正确。
3.(多选)分别用含有32P和14C的培养基培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体,得到含32P或含14C标记的T2噬菌体,然后用32P或14C标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,经过短暂保温,再进行搅拌、离心后检测放射性元素分布情况。下列相关分析正确的是( )A.32P标记组,沉淀物中放射性明显高于上清液B.14C标记组,沉淀物和上清液中放射性均较高C.32P标记组,32P只存在于部分子代噬菌体的DNA中D.14C标记组,14C存在于子代噬菌体的DNA和蛋白质中
【解析】选A、B、C。32P标记组中,32P存在于标记的T2噬菌体的DNA分子中,随DNA分子进入未被标记的大肠杆菌,放射性主要存在于沉淀物中,只有部分子代噬菌体的DNA中含有32P,A、C正确;14C标记组中,14C存在于标记的T2噬菌体的DNA分子和蛋白质外壳中,14C随DNA分子进入未被标记的大肠杆菌,主要存在于沉淀物中,蛋白质外壳没有进入大肠杆菌,14C主要存在于上清液中,故沉淀物和上清液中放射性均较高,B正确;由于合成子代噬菌体蛋白质的原料全部来自大肠杆菌,子代噬菌体蛋白质中不存在14C,D错误。
【加固训练】1.某生物研究小组对噬菌体侵染细菌的实验进行了改进,他们分别用放射性同位素32P、35S、14C、3H进行如下标记:甲组用35S标记噬菌体、32P标记大肠杆菌;乙组用14C标记大肠杆菌,噬菌体不做标记;丙组用3H标记噬菌体,大肠杆菌不做标记。整个过程细菌不发生裂解。下列相关分析正确的是( )A.甲组中子代噬菌体有的只含35S,有的只含32P,有的都含,有的都不含B.乙组中子代噬菌体的DNA和蛋白质都含14CC.丙组中子代噬菌体都不含3HD.甲、乙、丙三组子代噬菌体中的DNA和蛋白质的合成都与大肠杆菌有关,与亲代噬菌体无关
【解析】选B。甲组用35S标记噬菌体、32P标记大肠杆菌,由于进入大肠杆菌的是噬菌体的DNA,合成子代噬菌体的原料是由大肠杆菌提供的,而大肠杆菌带有32P标记,因此,甲组中子代噬菌体都不含35S标记,而都含32P标记,A错误;乙组用14C标记大肠杆菌,即给噬菌体提供的是带有放射性标记的原料,且14C是噬菌体的DNA和蛋白质都含有的元素,因此,乙组中子代噬菌体的DNA和蛋白质都含14C,B正确;用3H标记噬菌体,即噬菌体的DNA和蛋白质都有放射性,但只有DNA进入大肠杆菌中,且大肠杆菌无放射性,又因为DNA复制过程为半保留复制,因此丙组中子代噬菌体有少数含有3H,C错误;子代噬菌体合成过程中需要亲代噬菌体提供DNA模板,大肠杆菌提供原料,因此,甲、乙、丙三组子代噬菌体中的DNA和蛋白质的合成都与大肠杆菌和亲代噬菌体有关,D错误。
2.如图表示赫尔希和蔡斯所做的T2噬菌体侵染细菌实验的部分步骤。有关叙述错误的是( )A.甲、乙中的细菌不可以是肺炎链球菌B.用含35S 的大肠杆菌培养T2噬菌体,从而获得含35S 标记的T2噬菌体C.②过程可将亲代T2噬菌体的 DNA 和蛋白质分离开,单独观察两者的作用D.用32P标记的噬菌体进行实验时,若侵染时间过短会导致上清液放射性增强
【解析】选C。由于噬菌体只能侵染大肠杆菌,因此甲、乙中的细菌只能是大肠杆菌,A正确;由于噬菌体在大肠杆菌体内寄生,产生其子代噬菌体的原料来自大肠杆菌,因此,用含35S 的大肠杆菌培养T2噬菌体,可获得含35S 标记的T2噬菌体,B正确;②为搅拌过程,该过程可将亲代T2噬菌体与被侵染的大肠杆菌分开,C错误;用32P标记的噬菌体进行实验时,若侵染时间过短,部分亲代噬菌体还未侵染细菌,经过搅拌离心后分布在上清液中,因此会导致上清液放射性增强,D正确。
考点三 生物体内的遗传物质分析
【精梳·攻教材】一、RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验:(1)实验过程及现象:(2)实验结论:______是烟草花叶病毒的遗传物质,________不是烟草花叶病毒的遗传物质。
二、生物体内的核酸种类及遗传物质
【名师点睛】 DNA是主要遗传物质的含义“DNA是主要遗传物质”是对整个生物界来说的,生物界除了部分病毒的遗传物质是RNA,其他生物遗传物质都是DNA,另外此结论是通过统计大量数据得出的结论,并不是某个实验证明的。
【辨·清易错】1.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( )分析:病毒无细胞结构,其体内的核酸也是携带遗传信息的物质。2.细胞生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸。( )分析:细胞生物的遗传物质是DNA,其基本组成单位是脱氧核苷酸。3.细胞核内的遗传物质是DNA,细胞质内的遗传物质也是DNA。( )4.所有细胞生物的遗传物质都是DNA。( ) 5.DNA是所有生物的遗传物质。( )分析:部分病毒的遗传物质是RNA。
【精练·提能力】1.如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程,由此可以判断( )A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNAB.蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质C.侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程D.TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同
【解析】选A。分析实验过程图可知,将TMV放在水和苯酚中振荡,可使RNA和蛋白质分离开,A正确;据图可知,RNA是使TMV产生稳定遗传变化的物质,B错误;此实验不能说明TMV的RNA侵入烟草细胞后进行了逆转录过程,C错误;据题中信息可知,TMV的遗传物质是单链RNA,因此,TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数不一定相同,D错误。
【从教材走向高考】2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(1)早期科学家认为蛋白质和核酸都可能作为遗传物质,请从蛋白质和核酸的结构组成方面分析,科学家作出该种判断的理由: ___________________________________________。
氨基酸和核苷酸的排列顺序具有多样性
【解析】(1)氨基酸和核苷酸多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息,故早期科学家认为蛋白质和核酸都可能作为遗传物质。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(2)肺炎链球菌有S型(有毒)和R型(无毒)两种类型,每种类型均有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。SⅠ菌只能突变成对应的RⅠ菌,以此类推。反之亦然,RⅠ菌也只能突变成对应的SⅠ菌。1928年,格里菲思将加热致死的SⅢ菌与活的RⅡ菌混合后注射到小鼠体内,结果小鼠死亡,并从小鼠体内分离出活的SⅢ菌。格里菲思推断:活的SⅢ菌的出现是由于加热杀死的SⅢ菌中含有某种物质,该物质的作用不是诱导RⅡ菌突变成SⅢ菌,而是将RⅡ菌转化为SⅢ菌。支持格里菲思作出上述推断的依据是________________________________________________________________。
若是RⅡ菌发生了突变,则应分离出SⅡ菌,而实验中分离出的是SⅢ菌
【解析】(2)由题意可知,若是RⅡ菌发生了突变,则应分离出SⅡ菌,而实验中分离出的是SⅢ菌,说明活的SⅢ菌的出现是由于加热杀死的SⅢ菌中含有某种物质,将RⅡ菌转化为SⅢ菌。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(3)艾弗里和他的同事将去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质的S型细菌提取物,进行不同的处理后再进行转化实验,从而鉴定出DNA是遗传物质。从自变量控制的角度分析,艾弗里实验的基本思路是___________________________________________________________________。
每个实验组特异性地去除一种物质,观察没有这种物质对实验结果的影响
【解析】(3)艾弗里和他的同事将每个实验组特异性地去除一种物质,观察没有这种物质对实验结果的影响,从而鉴定出DNA是遗传物质。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(4)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌再次证明了DNA是遗传物质。实验经短时间保温后,需用搅拌器搅拌并离心,其中搅拌的目的是___________________________________。实验结果中用32P标记的噬菌体侵染细菌的一组,其放射性主要分布在______________(填“上清液”或“沉淀物”)中。
【解析】(4)T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。用32P标记噬菌体的DNA侵染细菌后,放射性主要分布在沉淀物中。
2.(必修2 P42“问题探讨”改编)DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质,究竟哪种物质是遗传物质的问题曾引起生物学界激烈的争论。回答下列问题:(5)艾弗里和赫尔希的实验不能证明DNA是主要的遗传物质,请结合所学知识,简要阐述原因: __________________________________________________。
答案: (5)实验只是证明了噬菌体和肺炎链球菌中DNA是遗传物质(或因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,才能得出DNA是主要遗传物质的结论)
【解析】(5)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,才能得出DNA是主要遗传物质的结论,而艾弗里和赫尔希的实验只是证明了噬菌体和肺炎链球菌中DNA是遗传物质。
【感悟高考】1.(2022·浙江1月选考)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
【解析】选D。步骤①中,酶处理时间要足够长,以使底物完全水解,A错误;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应相同,否则会影响实验结果,B错误;步骤④中,液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化,C错误;S型菌有荚膜,菌落光滑,R型菌无荚膜,菌落粗糙,步骤⑤中,可通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态,判断是否出现S型菌,D正确。
2.(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的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型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成C.加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D.将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合,可以得到S型细菌
【解析】选D。本题主要考查肺炎链球菌的体内转化实验。R型细菌无多糖类的荚膜,S型细菌有多糖类的荚膜,所以S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;将无毒性的R型细菌与加热杀死的有毒性的S型细菌混合后注入小鼠体内,从小鼠体内分离出S型细菌,说明S型细菌的DNA能进入R型细菌细胞指导S型细菌的相应蛋白质的合成,B正确;从小鼠体内分离出S型活细菌,说明加热使S型活细菌的蛋白质变性失活,而其DNA的功能不受影响,C正确;DNA酶能将S型细菌的DNA水解成脱氧核苷酸而失去作用,因此将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合得不到S型细菌,D错误。
3.(2022·湖南选择考)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生( )A.新的噬菌体DNA合成B.新的噬菌体蛋白质外壳合成C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNAD.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
【解析】选C。本题考查T2噬菌体侵染大肠杆菌繁殖后代的过程。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,在自身遗传物质(DNA)的作用下,利用大肠杆菌体内的物质,合成自身的DNA和蛋白质,进行增殖,A、B正确;T2噬菌体的组成成分只有DNA和蛋白质,自身并无RNA聚合酶,而是利用大肠杆菌内的RNA聚合酶转录出RNA,故C错误;转录出的噬菌体mRNA可与大肠杆菌的核糖体结合,形成合成蛋白质的“生产线”,D正确。
4.(2022·河北选择考)关于遗传物质DNA的经典实验,叙述错误的是( )A.摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上B.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同C.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术D.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
【解析】选A。萨顿提出“基因在染色体上”的假说,摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次证明了这一假说,A错误;孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同,均为DNA,B正确;肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术,前者利用酶解法等实现这一效果,后者利用放射性同位素标记技术实现这一效果,C正确;双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径,A-T、C-G碱基对具有相同的大小,D正确。
【预测高考】锁定新情境:铜绿假单胞菌 铜绿假单胞菌是在医院内感染的主要病原菌之一,常见于烧伤、重症监护病房、免疫力低下,以及囊性纤维化的病人。噬菌体是侵染细菌的病毒,可以杀死细菌。研究人员欲利用铜绿假单胞菌噬菌体和宿主相互作用,来达到杀灭铜绿假单胞菌的目的。研究人员将噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳重组成重组噬菌体,重组噬菌体、噬菌体JG和噬菌体PaP1对不同类型(PA1、PAO1)的铜绿假单胞菌的吸附率如图所示:基于核心素养的新考向:1.(得出结论)根据B、C组的实验结果可以得出的实验结论是__________________________________________________________________________________, 比较A、B、C三组的实验结果可知,噬菌体对铜绿假单胞菌的吸附主要取决于其 (填“DNA”或“蛋白质外壳”)的种类。
噬菌体JG主要侵染铜绿假单胞菌PAO1,噬菌体PaP1主要侵染铜绿假单胞菌PA1(合理即可)
【解析】1.分析题图,噬菌体JG对PAO1铜绿假单胞菌的吸附率高,噬菌体PaP1对PA1铜绿假单胞菌的吸附率高,所以噬菌体JG主要侵染铜绿假单胞菌PAO1,噬菌体PaP1主要侵染铜绿假单胞菌PA1;通过比较A、B、C三组的实验结果可知,重组噬菌体对铜绿假单胞菌PAO1的吸附率高,与噬菌体JG相似,重组噬菌体由噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳组成,所以噬菌体对铜绿假单胞菌的吸附主要取决于其蛋白质外壳。
锁定新情境:铜绿假单胞菌 铜绿假单胞菌是在医院内感染的主要病原菌之一,常见于烧伤、重症监护病房、免疫力低下,以及囊性纤维化的病人。噬菌体是侵染细菌的病毒,可以杀死细菌。研究人员欲利用铜绿假单胞菌噬菌体和宿主相互作用,来达到杀灭铜绿假单胞菌的目的。研究人员将噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳重组成重组噬菌体,重组噬菌体、噬菌体JG和噬菌体PaP1对不同类型(PA1、PAO1)的铜绿假单胞菌的吸附率如图所示:基于核心素养的新考向:2.(批判性思维)重组噬菌体繁殖产生的子代噬菌体,主要侵染铜绿假单胞菌 (填“PAO1”或“PA1”),理由是____________________________________________________________________________________________________________。
重组噬菌体的DNA来自噬菌体PaP1,产生的子代噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体PaP1的相同,因此子代噬菌体主要侵染铜绿假单胞菌PA1
【解析】2.重组噬菌体由噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳组成,所以重组噬菌体繁殖产生的子代噬菌体为噬菌体PaP1,因此子代噬菌体主要侵染铜绿假单胞菌PA1。
3.(预期实验结果)研究发现噬菌体PaP1感染铜绿假单胞菌PA1后,可以杀死大部分的细菌,但总会有一定数量的耐受菌株产生,研究发现和铜绿假单胞菌PA1相比,PA1r(耐受菌)丢失了一段DNA序列,该序列含有合成脂多糖的关键基因gaIU,为验证gaIU基因的丢失是PA1r出现耐受性的原因,实验小组设计的实验方案如下:若gaIU基因的丢失是导致PA1r出现耐受性的原因,则第Ⅰ组实验的预期结果为___________________________________。
接种噬菌体后,菌落减少甚至无菌落
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