專題4 遺傳的分子基礎(chǔ) 考點(diǎn)13 聚焦探索遺傳物質(zhì)本質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)直擊考綱1.人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程()。2.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)()。3.基因的概念()。4.DNA分子的復(fù)制()。5.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯()。6.基因與性狀的關(guān)系()?？键c(diǎn)13聚焦探索遺傳物質(zhì)本質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)題組一肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1(2011廣東，2改編)艾弗里和其同事用R型和S型肺炎雙球菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表。據(jù)表判斷下列敘述：實(shí)驗(yàn)組號(hào)接種菌型加入S型菌物質(zhì)培養(yǎng)皿長(zhǎng)菌情況AR蛋白質(zhì)R型BR莢膜多糖R型CRDNAR型、S型DRDNA(經(jīng)DNA酶處理)R型(1)A不能證明S型菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子()(2)B說(shuō)明S型菌的莢膜多糖有酶活性()(3)C和D說(shuō)明S型菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子()(4)AD說(shuō)明DNA是主要的遺傳物質(zhì)()題組二噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)2(2016全國(guó)乙，29節(jié)選)將一個(gè)某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個(gè))并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是_。答案一個(gè)含有32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條單鏈只能分配到兩個(gè)噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個(gè)噬菌體中只有2個(gè)帶有標(biāo)記3(地方卷重組)依據(jù)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，判斷下列相關(guān)敘述：(1)分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體(2011江蘇，12A)()(2)分別用35S和32P標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫培養(yǎng)(2011江蘇，12B)()(3)用35S標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致(2011江蘇，12C)()(4)利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)，以宿主菌DNA為模板合成子代噬菌體的核酸(2012重慶，2AB) ()(5)赫爾希和蔡斯用35S和32P分別標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA，證明了DNA的半保留復(fù)制(2014江蘇，4D)()依綱聯(lián)想1肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的3點(diǎn)誤區(qū)提醒(1)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組而非基因突變：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中S型細(xì)菌的DNA片段整合到R型細(xì)菌的DNA中，使受體菌獲得了新的遺傳信息，即發(fā)生了基因重組。(2)轉(zhuǎn)化的只是少部分R型細(xì)菌：由于轉(zhuǎn)化受到DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等的影響，實(shí)驗(yàn)中并不是所有的R型細(xì)菌都轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌，而只是小部分R型細(xì)菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化。(3)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)只是證明已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中存在轉(zhuǎn)化因子；體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)、莢膜多糖等不是遺傳物質(zhì)。2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中的4點(diǎn)誤區(qū)提醒(1)放射性同位素標(biāo)記法的元素選擇：用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，用32P標(biāo)記DNA。(2)35S(標(biāo)記蛋白質(zhì))和32P(標(biāo)記DNA)不能同時(shí)標(biāo)記在同一噬菌體上，因?yàn)榉派湫詸z測(cè)時(shí)只能檢測(cè)到放射性的存在部位，不能確定是何種元素的放射性。(3)獲得具有放射性的T2噬菌體的方法：先培養(yǎng)具有放射性的大腸桿菌，然后用具有放射性的大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體。(4)侵染時(shí)間要合適：侵染時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)會(huì)使32P組(用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌)的上清液中出現(xiàn)放射性，原因是部分噬菌體未侵染或子代噬菌體被釋放出來(lái)。攪拌要充分：如果攪拌不充分，35S組(用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌)部分噬菌體與大腸桿菌沒(méi)有分離，噬菌體和細(xì)菌會(huì)共同存在于沉淀物中，這樣會(huì)造成沉淀物中出現(xiàn)放射性?？枷蛞槐嫖鎏骄窟z傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)文字表述1(2016江蘇，1)下列關(guān)于探索DNA是遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)敘述，正確的是()A格里菲思實(shí)驗(yàn)中肺炎雙球菌R型轉(zhuǎn)化為S型是基因突變的結(jié)果B格里菲思實(shí)驗(yàn)證明了DNA是肺炎雙球菌的遺傳物質(zhì)C赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)中T2噬菌體的DNA是用32P直接標(biāo)記的D赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)答案D解析格里菲思實(shí)驗(yàn)中R型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為S型是基因重組的結(jié)果，A錯(cuò)誤；格里菲思實(shí)驗(yàn)只證明了S型細(xì)菌中存在一種轉(zhuǎn)化因子，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，而不能證明該轉(zhuǎn)化因子是DNA，B錯(cuò)誤；T2噬菌體營(yíng)寄生生活，需先標(biāo)記細(xì)菌，再標(biāo)記噬菌體，C錯(cuò)誤；赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)，D正確。2在艾弗里及其同事利用肺炎雙球菌證明遺傳物質(zhì)是DNA的實(shí)驗(yàn)中，用DNA酶處理從S型細(xì)菌中提取的DNA之后與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上僅有R型肺炎雙球菌生長(zhǎng)。設(shè)置本實(shí)驗(yàn)步驟的目的是()A證明R型細(xì)菌生長(zhǎng)不需要DNAB補(bǔ)充R型細(xì)菌生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)C直接證明S型細(xì)菌的DNA不是促進(jìn)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的因素D與“以S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)形成對(duì)照答案D解析S型細(xì)菌的DNA分子能將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，因此加入S型細(xì)菌的DNA分子后會(huì)出現(xiàn)S型細(xì)菌；DNA酶會(huì)將DNA水解，因此將從S型活細(xì)菌中提取的DNA用DNA酶進(jìn)行處理，并將處理后的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)，培養(yǎng)基不會(huì)出現(xiàn)S型細(xì)菌，這與“以S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)形成對(duì)照，證明S型細(xì)菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子。思維延伸(1)將加熱殺死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，在培養(yǎng)基上長(zhǎng)出的大部分是R型菌落()(2)給小鼠注射加熱殺死的S型細(xì)菌，小鼠不死亡，原因是高溫使S型細(xì)菌的DNA變性了()(3)要得到35S標(biāo)記的噬菌體必須直接接種在含35S的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基中才能培養(yǎng)出來(lái)()(4)在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，首先要獲得同時(shí)含有32P與35S標(biāo)記的噬菌體()(5)1952年赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)，進(jìn)行了“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”，經(jīng)短時(shí)間保溫、攪拌后離心，若檢測(cè)到放射性主要存在于沉淀物中，則標(biāo)記噬菌體的元素是32P()(6)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中噬菌體的遺傳信息流動(dòng)方向是：RNADNARNA蛋白質(zhì)()考向二評(píng)析探究遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)圖解和圖示3如圖是某同學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖，下列敘述正確的是()AS型菌通過(guò)有絲分裂增殖BR型菌在存活小鼠體內(nèi)長(zhǎng)期存在C此實(shí)驗(yàn)是模擬活體細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)D分離的物質(zhì)分別與R型菌混合后進(jìn)行懸浮培養(yǎng)答案D解析S型細(xì)菌屬于原核生物，不能通過(guò)有絲分裂方式增殖，A錯(cuò)誤；小鼠存在免疫能力，因此R型菌在存活小鼠體內(nèi)不能長(zhǎng)期存在，B錯(cuò)誤；此實(shí)驗(yàn)是模擬艾弗里體外細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，C錯(cuò)誤；分離的物質(zhì)分別與R型菌混合后進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，D正確。思維延伸(1)下圖是某興趣小組利用兩種肺炎雙球菌進(jìn)行相關(guān)的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，各組肺炎雙球菌先進(jìn)行圖示處理，再培養(yǎng)一段時(shí)間后注射到不同小鼠體內(nèi)，則：a圖中通過(guò)對(duì)照能說(shuō)明轉(zhuǎn)化因子是DNA而不是蛋白質(zhì)()b組產(chǎn)生的S型菌可能是基因重組的結(jié)果()c能導(dǎo)致小鼠死亡的是四組()d組為空白對(duì)照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是小鼠不死亡()e組實(shí)驗(yàn)表明，加入S型菌體的蛋白質(zhì)后試管中長(zhǎng)出的是有莢膜的菌體()(2)如圖為研究T4噬菌體基因表達(dá)的部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程。將分離得到的RNA與熱變性后的單鏈DNA雜交，檢測(cè)各組放射性強(qiáng)度。則：a實(shí)驗(yàn)前需用含糖、氨基酸、血清等物質(zhì)的培養(yǎng)基培養(yǎng)T4噬菌體()b過(guò)程中利用3H尿嘧啶合成放射性物質(zhì)的過(guò)程稱為翻譯()c中分離得到的RNA與DNA雜交過(guò)程中有AT堿基配對(duì)()考向三評(píng)析探究遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)坐標(biāo)圖4如圖為T(mén)4噬菌體感染大腸桿菌后，大腸桿菌內(nèi)放射性RNA與T4噬菌體DNA及大腸桿菌DNA的雜交結(jié)果。下列敘述錯(cuò)誤的是()A可在培養(yǎng)基中加入3H尿嘧啶用以標(biāo)記RNAB參與分子雜交的放射性RNA為相應(yīng)DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物C第0 min時(shí)，與DNA雜交的RNA來(lái)自T4噬菌體及大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄D隨著感染時(shí)間增加，噬菌體DNA的轉(zhuǎn)錄增加，細(xì)菌基因活動(dòng)受到抑制答案C解析尿嘧啶是RNA特有的堿基，可以用3H尿嘧啶標(biāo)記RNA，A正確；RNA能與DNA雜交，RNA一定為相應(yīng)DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，B正確；在第0 min時(shí)，大腸桿菌還沒(méi)有感染T4噬菌體，所以在大腸桿菌體內(nèi)不存在T4噬菌體的DNA，也不會(huì)轉(zhuǎn)錄，C錯(cuò)誤；從圖中可以看出，隨著感染時(shí)間增加，和T4噬菌體DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來(lái)越高，說(shuō)明噬菌體DNA的轉(zhuǎn)錄增加，而和大腸桿菌DNA雜交的放射性RNA所占百分比越來(lái)越低，說(shuō)明其轉(zhuǎn)錄受到抑制，D正確。思維延伸(1)在“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”中，35S標(biāo)記的噬菌體記為甲組，32P標(biāo)記的噬菌體記為乙組，在甲組中上清液放射性強(qiáng)度與保溫時(shí)間長(zhǎng)短的關(guān)系圖可表示為下圖曲線a，而乙組中沉淀物放射性強(qiáng)度與保溫時(shí)間長(zhǎng)短的關(guān)系圖可表示為下圖曲線b()(2)用32P和35S分別標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，經(jīng)短時(shí)間保溫后，用攪拌器攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測(cè)上清液中35S和32P的放射性以及被侵染細(xì)菌的存活率，得到如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，則：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中細(xì)菌沒(méi)有裂解，沒(méi)有子代噬菌體釋放出來(lái)()若被侵染細(xì)菌的存活率下降，細(xì)胞外35S放射性會(huì)增高()上清液中35S占初始標(biāo)記噬菌體放射性最大值只有80%左右，其原因是侵染細(xì)菌的噬菌體外殼沒(méi)有全部與細(xì)菌分離()因上清液中32P占初始標(biāo)記噬菌體放射性的30%，因此該實(shí)驗(yàn)不能證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)()(3)在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，培養(yǎng)基內(nèi)噬菌體與細(xì)菌的數(shù)量變化如圖所示，則：在0t1時(shí)間內(nèi)噬菌體一定還未侵入到細(xì)菌體內(nèi)()在t1t2時(shí)間內(nèi)，由于噬菌體侵入細(xì)菌體內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)菌大量裂解死亡()在t2t3時(shí)間內(nèi)噬菌體因失去寄生場(chǎng)所而停止增殖()考向四補(bǔ)充完善探究遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案5某研究小組在南極冰層中發(fā)現(xiàn)一種全新的病毒，為探究該病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA，做了如下實(shí)驗(yàn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)材料用具：該病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等滲生理鹽水、注射器等。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：取健康且生長(zhǎng)狀況基本一致的小白鼠若干，隨機(jī)均分成四組，編號(hào)分別為A、B、C、D。補(bǔ)充完善下表，并將配制的溶液分別注射入小白鼠體內(nèi)。組別ABCD注射溶液該病毒核酸提取物和RNA酶該病毒核酸提取物和_該病毒核酸提取物_相同條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后，觀察比較各組小白鼠的發(fā)病情況。(3)結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：A、C組發(fā)病，_，說(shuō)明DNA是該病毒的遺傳物質(zhì)。_，說(shuō)明_。(4)從注射的物質(zhì)看，該探究實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的生物學(xué)原理是_；從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測(cè)和相關(guān)判斷看，該實(shí)驗(yàn)依據(jù)的生物學(xué)原理是_。(5)若該病毒的遺傳物質(zhì)為DNA，則其徹底水解產(chǎn)物有_種。答案(2)DNA酶等量生理鹽水(3)B、D組未發(fā)病B、C組發(fā)病，A、D組未發(fā)病RNA是該病毒的遺傳物質(zhì)(4)酶具有專一性核酸控制生物體的性狀(5)6解析(2)根據(jù)酶的專一性，即一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。DNA酶可以催化DNA的水解，最終產(chǎn)物中沒(méi)有DNA；RNA酶可以催化RNA的水解，最終產(chǎn)物中沒(méi)有RNA，因此表中B處加入的是DNA酶。探究實(shí)驗(yàn)要遵循對(duì)照原則和單一變量原則，因此還需要設(shè)置對(duì)照組，即D處應(yīng)該加入的是等量的生理鹽水。(3)結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：若DNA是該病毒的遺傳物質(zhì)，則B組DNA被水解，而A、C組DNA完好，因此A、C組發(fā)病，B、D組未發(fā)?。蝗鬜NA是該病毒的遺傳物質(zhì)，則A組RNA被水解，而B(niǎo)、C組RNA完好，因此B、C組發(fā)病，A、D組未發(fā)病。(4)由第(2)題可知，注射物質(zhì)根據(jù)的原理是酶的專一性；從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測(cè)和相關(guān)判斷看，該實(shí)驗(yàn)依據(jù)的生物學(xué)原理是核酸控制生物體的性狀。(5)若該病毒的遺傳物質(zhì)為DNA，則其初步水解產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，其徹底水解產(chǎn)物有6種，即磷酸、脫氧核糖和四種堿基。思維延伸某科研小組為探究禽流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：材料用具：顯微注射器、禽流感病毒的核酸提取物、活雞胚、DNA酶(可將DNA水解)、RNA酶(可將RNA水解)等。實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：取活雞胚分成等量的兩組，用顯微注射技術(shù)分別向甲組注射核酸提取物和DNA酶，向乙組注射等量的核酸提取物和RNA酶；第二步：在適宜且相同的條件下培養(yǎng)；第三步：分別從培養(yǎng)后的雞胚中提取樣品，檢測(cè)是否產(chǎn)生禽流感病毒。(1)請(qǐng)你根據(jù)上述過(guò)程，為該實(shí)驗(yàn)提出一個(gè)合理的假設(shè)：_。(2)你期望得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：_。(3)如果_與_相符，可證明假設(shè)成立。(4)實(shí)驗(yàn)材料選用活雞胚的理由是：_；_；_。(5)實(shí)驗(yàn)材料選用DNA水解酶的理由是_。(6)實(shí)驗(yàn)材料選用RNA水解酶的理由是_。答案(1)禽流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA(或RNA)(2)甲組活雞胚中沒(méi)有產(chǎn)生禽流感病毒，乙組活雞胚中產(chǎn)生禽流感病毒(或甲組活雞胚中產(chǎn)生禽流感病毒，乙組活雞胚中沒(méi)有產(chǎn)生禽流感病毒)(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)期結(jié)果(4)活雞胚是培養(yǎng)禽流感病毒的培養(yǎng)基禽流感病毒是一種專門(mén)寄生于活鳥(niǎo)類細(xì)胞中的病毒用活雞胚作實(shí)驗(yàn)材料比用其他活的鳥(niǎo)類成體或胚胎更方便、更經(jīng)濟(jì)(5)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有DNA，用DNA水解酶處理核酸提取液，會(huì)使DNA分解不能再?gòu)?fù)制，就不會(huì)在活雞胚細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生禽流感病毒(6)如果禽流感病毒的核酸提取液中含有RNA，用RNA水解酶處理核酸提取液，會(huì)使RNA分解不能再?gòu)?fù)制，就不會(huì)在活雞胚細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生禽流感病毒