2.1 DNA是主要的遗传物质-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（苏教版2019）

第一节　DNA是主要的遗传物质 [学习目标]　1.阐述格里菲斯、艾弗里的肺炎链球菌转化实验的过程。2.阐述噬菌体侵染细菌实验的方法、过程。3.举例说明证明遗传物质的实验思路。 一、肺炎链球菌的转化实验 1．格里菲斯的肺炎链球菌转化实验(体内转化) 2．艾弗里的肺炎链球菌转化实验(体外转化) 判断正误 (1)加热杀死的S型细菌和 R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型活细菌(　　) (2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的 DNA 可以使小鼠死亡 (　　) 答案　(1)×　(2)× 任务一：肺炎链球菌的转化实验过程与分析 1．格里菲斯和艾弗里等人的实验，均以肺炎链球菌为实验材料，使人们对遗传物质的认识有了巨大的进步。 (1)肺炎链球菌与小鼠细胞相比较，二者最根本的区别是什么？ 提示　肺炎链球菌无核膜包被的细胞核。 (2)肺炎链球菌感染小鼠后，其合成蛋白质的场所是自身的核糖体还是小鼠细胞的核糖体？ 提示　肺炎链球菌自身的核糖体。 2．艾弗里等人在S型细菌的提取物中，分别加入蛋白酶、RNA酶和DNA酶，利用了酶的什么特点？分别起到什么作用？ 提示　利用了酶的专一性。分别起到将蛋白质、RNA和DNA进行水解的作用。 3．请分析格里菲斯的肺炎链球菌转化实验和艾弗里的肺炎链球菌转化实验的关系。 提示　肺炎链球菌的转化实验包括格里菲斯和艾弗里的实验，其中格里菲斯的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但转化因子是哪种物质并没有证明。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。 1．肺炎链球菌两个转化实验的比较 比较项目 格里菲斯的肺炎 链球菌转化实验 艾弗里的肺炎链 球菌转化实验 科学家 格里菲斯 艾弗里及其合作者 细菌培养 小鼠体内 体外培养基 实验构思 用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 用提纯的S型细菌的DNA、RNA、蛋白质等分别与R型细菌混合培养，观察能否使R型细菌发生转化 观察指标 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型 实验结论 被加热杀死的S型细菌中可能含有某种转化因子 只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌 联系 ①格里菲斯的肺炎链球菌转化实验是艾弗里的肺炎链球菌转化实验的基础，后者则是前者的延伸。 ②实验设计都遵循对照原则和单一变量原则 2.并非所有的R型细菌都被转化 由于转化受到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，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。 3．实验拓展分析 (1)转化原理：加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复，进而恢复活性。 (2)转化实质：S型细菌的DNA(质粒)整合到了R型细菌中。 1．肺炎链球菌为遗传物质的探索做出了重要贡献。下列关于肺炎链球菌转化实验的说法，正确的是(　　) A．格里菲斯和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质 B．艾弗里实验中S型细菌的蛋白质＋蛋白酶＋R型细菌一起培养，培养基上生存的细菌都是S型细菌 C．艾弗里等人发现使R型细菌转化为S型细菌必须要加入S型细菌的完整细胞 D．已加热杀死的S型细菌中，蛋白质已经失去活性，而DNA仍具有活性 答案　D 解析　格里菲斯的肺炎链球菌转化实验并未证明DNA是遗传物质，A错误；艾弗里实验中，S型细菌的蛋白质＋蛋白酶＋R型细菌一起培养，培养基上生存的只有R型细菌，B错误；已加热杀死的S型细菌中，高温使蛋白质失去活性，DNA可以使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA仍具有活性，D正确。 2．(2023·无锡高一联考)如图表示肺炎链球菌的转化实验，在培养有R型细菌的①②③④四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、RNA，经过培养，检测发现试管内仍然有R型细菌的是(　　) A．③④ B．①③④ C．②③④ D．①②③④ 答案　D 解析　②③④三支试管内只有R型细菌，因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化。①号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。 二、噬菌体侵染细菌的实验 1．实验者：赫尔希和蔡斯。 2．实验方法：放射性同位素标记法。 3．实验材料：(1)T2噬菌体的模式图 (2)T2噬菌体的繁殖 特别提醒　①合成子代噬菌体的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的DNA。 ②合成子代噬菌体的DNA和蛋白质的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸和氨基酸。 4．实验过程 5．实验分析 (1)搅拌的作用是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心的作用是使离心管中形成上清液和沉淀物。 (2)上清液中的物质是噬菌体蛋白质外壳；沉淀物中的物质是被侵染的大肠杆菌及菌体内的子代噬菌体。 6．实验结论 项目 35S标记的亲代噬菌体 32P标记的亲代噬菌体 实验结论 上清液 放射性高 放射性低 DNA才是真正的遗传物质 沉淀物 放射性低 放射性高 子代 噬菌体 蛋白质无35S标记 DNA有32P标记 判断正误 (1)T2噬菌体可侵染肺炎链球菌导致其裂解(　　) (2)为获得放射性同位素标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体(　　) (3)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 任务二：噬菌体侵染细菌的实验分析 1．能否用14C和3H标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？ 提示　不能用14C和3H标记噬菌体，因为DNA和蛋白质都含C和H；不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断遗传物质的成分。 2．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也较高，可能是什么原因造成的？ 提示　搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中。 3．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？ 提示　(1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后裂解，释放出子代噬菌体，经离心后分布于上清液中。 1．噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (1)保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P 组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染到细菌内或子代噬菌体被释放出来。 (2)“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。 2.使用不同元素标记后子代噬菌体放射性有无的判断 特别提醒　噬菌体侵染细菌的实验中应注意的问题 (1)T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，而不能侵染其他细菌。 (2)标记噬菌体时应先标记细菌，用噬菌体侵染被标记的细菌，这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，病毒营寄生生活，必须依赖活细胞生存。 3．(2023·南京高一诊断)赫尔希与蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无标记的细菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。下列有关叙述不正确的是(　　) A．32P主要集中在沉淀物中，但上清液中也不排除有少量放射性 B．如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性降低 C．本实验的目的是独立研究DNA在遗传中的作用 D．本实验说明了DNA在亲子代之间传递具有连续性 答案　B 解析　正常情况下，32P主要集中在沉淀物中，但上清液中也不排除有少量放射性，原因是可能有少量亲代噬菌体未侵染细菌而经离心后存在于上清液中，A正确；如果混合培养时间过长，噬菌体在细菌体内大量繁殖，造成细菌裂解，子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，这种情况下会导致上清液中放射性增加，B错误；本实验选用的材料T2噬菌体的主要特点是DNA和蛋白质本身是完全分离的，可以独立研究它们在遗传中的作用，C正确；实验结果说明在亲子代之间保持连续性的物质是DNA而不是蛋白质，进一步证明了DNA是遗传物质，D正确。 4．某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，实验过程如图所示。下列有关分析正确的是(　　) A．理论上，b和c中不应具有放射性 B．实验中b含少量放射性与过程①中培养时间过长或过短有关 C．实验中c含有放射性与过程④中搅拌不充分有关 D．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 答案　A 解析　35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是T2噬菌体的DNA，所以离心后，理论上，b和c中不应具有放射性，A正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，T2噬菌体侵染大肠杆菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与大肠杆菌分开，所以若b中含少量放射性，说明过程②中搅拌不充分，B错误；实验中c含有放射性与过程③中培养时间过长或过短有关，C错误；该实验只证明了DNA是遗传物质，没有证明蛋白质不是遗传物质，D错误。 三、RNA是某些病毒的遗传物质 1．RNA是遗传物质的证据 (1)烟草花叶病毒(TMV)感染实验 ①实验过程 ②结论：感染烟草的物质是RNA，而不是蛋白质。 (2)TMV(烟草花叶病毒)与HRV(车前草病毒)的病毒重建实验 ①实验过程 →重建病毒烟草叶片和车前草叶片→车前草叶片发病HRV。 →重建病毒烟草叶片和车前草叶片→烟草叶片发病TMV。 ②结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 2．DNA是主要的遗传物质 (1)连线生物类型与遗传物质的种类 (2)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，某些病毒的遗传物质是RNA，所以DNA是主要的遗传物质。 判断正误 (1)真核生物的遗传物质是DNA(　　) (2)原核生物的遗传物质是RNA(　　) (3)艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是肺炎链球菌主要的遗传物质(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)× 任务三：说明DNA是主要的遗传物质 1．人、T2噬菌体、烟草花叶病毒及大肠杆菌的遗传物质分别是什么？ 提示　分别是DNA、DNA、RNA、DNA。 2．烟草花叶病毒的核酸彻底水解可以得到几种小分子物质？分别是什么？ 提示　可以得到6种小分子物质；分别是碱基A、G、C、U，核糖，磷酸。 　对于某种特定的生物而言，其遗传物质是DNA或RNA，总结如下： 生物类型 所含核酸 遗传 物质 举例 细胞 生物 真核生物 DNA和RNA DNA 酵母菌、 玉米、人 原核生物 细菌、 蓝细菌 非细 胞生 物　 大多数病毒 (DNA病毒) 仅有DNA DNA T2噬 菌体 极少数病毒 (RNA病毒) 仅有RNA RNA TMV、 HIV 易错警示　(1)细胞内既有DNA，又有RNA，其遗传物质是DNA。 (2)病毒只含有一种核酸：DNA或RNA，病毒含有哪种核酸，该核酸就是该病毒的遗传物质。 (3)DNA是主要的遗传物质是对所有生物来说的，而某种生物的遗传物质是唯一的。 5．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病的病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是(　　) A．a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用 B．b过程表示用HRV的RNA单独感染烟叶，结果说明HRV的RNA具有感染作用 C．c、d过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”感染烟叶，结果说明该“杂种病毒”有感染作用，表现病症为感染HRV症状，并能从中分离出HRV D．该实验证明只有HRV的RNA是遗传物质，HRV的蛋白质外壳和TMV的RNA不是遗传物质 答案　D 解析　该实验能证明TMV的蛋白质外壳不是遗传物质，HRV的RNA是遗传物质，不能证明HRV的蛋白质外壳和TMV的RNA不是遗传物质，D错误。 6．(多选)下列关于“DNA是主要的遗传物质”的叙述中，不正确的是(　　) A．细胞核遗传的遗传物质是DNA，细胞质遗传的遗传物质是RNA B．“肺炎链球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”都证明了DNA是主要的遗传物质 C．真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA D．细胞生物的遗传物质是DNA，非细胞生物的遗传物质是RNA 答案　ABD 解析　细胞核遗传的遗传物质是DNA，细胞质遗传的遗传物质也是DNA，A错误；“肺炎链球菌的(体外)转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”都证明了DNA是遗传物质，B错误；细胞生物的遗传物质是DNA，非细胞生物的遗传物质是RNA或DNA，D错误。 题组一　肺炎链球菌的转化实验 1．(2023·盐城高一检测)在肺炎链球菌的转化实验中，将R型细菌转化为S型细菌的物质是(　　) A．S型细菌的蛋白质 B．S型细菌的DNA C．R型细菌的蛋白质 D．R型细菌的DNA 答案　B 2．某研究人员模拟肺炎链球菌的转化实验，进行了以下3个实验： ①S型细菌的DNA＋DNA酶与R型活细菌混合——注入小鼠体内； ②加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合——注入小鼠体内； ③S型细菌的DNA与高温加热后冷却的R型细菌混合——注入小鼠体内。 以上3个实验中小鼠存活的情况依次是(　　) A．存活、存活、存活 B．存活、死亡、存活 C．死亡、死亡、存活 D．存活、死亡、死亡 答案　B 解析　由肺炎链球菌的转化实验可知，只有S型活细菌才会导致小鼠死亡，S型细菌的DNA能使R型活细菌转化为S型活细菌。①DNA酶能够水解S型细菌的DNA，故不能使R型细菌转化为S型细菌，小鼠存活；②S型细菌的DNA能使R型活细菌转化为S型活细菌，导致小鼠死亡；③R型细菌被加热杀死，不能被S型细菌的DNA转化，小鼠存活。 3．如图表示科研工作者重复“肺炎链球菌转化实验”的步骤，下列有关叙述错误的是(　　) A．该实验证明起转化作用的物质是DNA B．1、2、3组为该实验的对照组 C．第4组中正常的R型细菌有部分转化成了S型细菌 D．第4组中分离出的S型细菌的后代仍然是S型细菌 答案　A 4．下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是(　　) A．格里菲斯的肺炎链球菌转化实验中R型细菌能转化为S型细菌，证明了DNA是遗传物质 B．加热杀死的S型细菌不能导致小鼠死亡的原因是S型细菌的DNA加热后会失去活性 C．艾弗里的肺炎链球菌转化实验中采用同位素标记的方法将S型细菌的各组分区分开 D．S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，且DNA纯度越高，转化效率就越高 答案　D 解析　格里菲斯的肺炎链球菌转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，但并未证明该转化因子是DNA，A错误；加热杀死的S型细菌不能导致小鼠死亡的原因是S型细菌经过加热后丧失侵染能力，但DNA并没有因加热而失去活性，B错误；艾弗里的肺炎链球菌转化实验没有采用同位素标记法，C错误。 题组二　噬菌体侵染细菌的实验 5．赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括六个步骤： ①噬菌体侵染细菌　②用35S或32P标记噬菌体　③上清液和沉淀物的放射性检测　④离心分离　⑤子代噬菌体的放射性检测　⑥噬菌体与细菌混合培养 最合理的实验步骤顺序为(　　) A．⑥①②④③⑤ B．②⑥①③④⑤ C．②⑥①④③⑤ D．②⑥①④⑤③ 答案　C 解析　该实验首先要用32P和35S分别标记T2噬菌体，然后将标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养，使噬菌体侵染细菌，保温培养一段时间后，充分搅拌，离心分离，最后对上清液和沉淀物以及子代噬菌体的放射性进行检测，以此来判断DNA和蛋白质在亲子代之间的传递情况。 6．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，进行了如下实验： ①用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌； ②用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌； ③用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。 一段时间后进行搅拌、离心，检测到放射性存在的主要部位依次是(　　) A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液 B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 C．沉淀物、上清液、沉淀物 D．上清液、上清液、沉淀物和上清液 答案　B 解析　在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①用32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入大肠杆菌体内，放射性主要出现在沉淀物中；②直接标记大肠杆菌，放射性主要出现在沉淀物中；③用3H可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入大肠杆菌体内，而DNA进入大肠杆菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。 7．下列关于“噬菌体侵染细菌实验”的叙述，正确的是(　　) A．分别用含放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体 B．用32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，如果离心前未充分搅拌，对沉淀物放射性无影响 C．用32P和35S同时标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，说明DNA是遗传物质 D．用35S标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养，离心前充分搅拌，上清液放射性会降低 答案　B 解析　噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立生存，因此不能用培养基直接培养噬菌体，A错误；用32P和35S分别而不是同时标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，可说明DNA是遗传物质，C错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌，经过搅拌离心后分布在上清液中，保温时间长短不影响放射性分布，因此用35S标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养，离心前充分搅拌，上清液放射性不会降低，D错误。 题组三　RNA是某些病毒的遗传物质 8．(2022·苏州高一质检)甲、乙为两种不同的病毒，经病毒重建形成“杂交病毒”丙，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内产生的新一代病毒可表示为(　　) 答案　D 解析　丙病毒是用乙病毒的核酸和甲病毒的蛋白质外壳组装而成的，核酸是遗传物质，所以子代病毒应和提供核酸的病毒一样，即和乙病毒相同。 9．下列关于生物的遗传物质的叙述，不正确的是(　　) A．某一生物体内的遗传物质只能是DNA或RNA B．除部分病毒外，生物的遗传物质都是DNA C．绝大多数生物的遗传物质是DNA D．细胞中DNA较多，所以DNA是主要的遗传物质 答案　D 解析　在生物中，只有部分病毒的遗传物质是RNA，绝大多数生物的遗传物质是DNA。 10．某研究性学习小组做了两组实验：甲组用32P标记的T2噬菌体去侵染无放射性的大肠杆菌；乙组用无放射性的T2噬菌体去侵染用3H、35S标记的大肠杆菌。下列有关分析正确的是(　　) A．若保温时间过长，甲组的沉淀物中放射性会增强 B．若搅拌不充分，乙组的上清液中放射性会增强 C．甲组子代噬菌体的DNA分子中可检测到32P D．乙组部分子代的噬菌体的外壳中可检测到3H、35S 答案　C 解析　甲组用32P标记的T2噬菌体去侵染无放射性的大肠杆菌，若保温时间过长，会导致子代噬菌体释放出来进入上清液中，因此上清液中放射性增加，而沉淀物中放射性会减弱，A错误；乙组用无放射性的T2噬菌体去侵染用3H、35S标记的大肠杆菌，由于沉淀物中是大肠杆菌，而大肠杆菌具有放射性，因此沉淀物放射性很高，若搅拌不充分，对噬菌体的蛋白质外壳进入上清液中有影响，但亲代噬菌体的蛋白质外壳无放射性，因而不会导致乙组的上清液放射性增强，B错误；噬菌体利用大肠杆菌体内的物质为原料来合成子代噬菌体，由于大肠杆菌含有放射性，所以所有的子代噬菌体都含有放射性，D错误。 11．(多选)利用两种类型的肺炎链球菌进行相关转化实验。各组肺炎链球菌先进行如图所示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法正确的是(　　) A．通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质 B．f组可以分离出S型和R型两种肺炎链球菌 C．此实验可以证明DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 D．能导致小鼠死亡的是a、b、c、d四组 答案　ABC 解析　从图示实验过程可以看出，通过e、f对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，f组加入了S型细菌的DNA，可以分离出S型和R型两种肺炎链球菌，说明DNA是遗传物质，A、B、C正确；a组经煮沸、d组为R型细菌，均不能导致小鼠死亡，能导致小鼠死亡的是b、c、f组，D错误。 12．(多选)某同学模拟赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验。下列有关分析正确的是(　　) A．仅通过图中实验过程并不能证明DNA是遗传物质 B．沉淀物b中含放射性的高低，与过程②中搅拌是否充分有关 C．离心前混合时间过长会导致上清液放射性升高 D．过程①中与35S标记的T2噬菌体混合培养的是没有标记的大肠杆菌 答案　ABD 解析　图示实验理论上，放射性主要存在于上清液a中，沉淀物b中含放射性的高低，与过程②中搅拌是否充分有关。搅拌充分，沉淀物b中几乎没有放射性；搅拌不充分，沉淀物b中具有放射性，B正确；离心前混合时间过长会导致大肠杆菌裂解，释放子代噬菌体，但新形成的子代噬菌体没有放射性，不会导致上清液放射性升高，C错误。 13．(多选)(2023·连云港高一期中)如图是“T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验，其中亲代噬菌体已用32P标记，a、c中的方框代表大肠杆菌。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　) A．图中锥形瓶内的培养液是用来培养大肠杆菌的，其营养成分中的P应为32P B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体进行的实验，两组相互对照 C．图中若c中含大量放射性，则可证明DNA是遗传物质 D．实验中b对应部分有少量放射性，可能原因是实验时间过长，部分细菌裂解 答案　BD 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，则培养大肠杆菌的营养成分中的P不应含有放射性，A错误；单独以图示实验能够证明DNA进入细菌，但是不能证明蛋白质是否进入细菌，因此应设置用35S标记噬菌体的实验作为相互对照，B正确；图中若c中含大量放射性，而只有亲代噬菌体用32P标记，所以可直接证明的是噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌，但由于缺乏对照，还不能证明DNA是遗传物质，C错误；如果实验时间过长，子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，导致b对应部分出现少量放射性，D正确。 14．结合所学知识，分析格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验，回答下列问题： (1)实验①②对比说明______________________________________________________。 (2)实验②③对比说明______________________________________________________。 (3)实验②③④对比说明加热杀死的S型细菌能使部分__________________________。 (4)综合以上实验得出的结论是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)R型细菌无毒性，S型细菌有毒性　(2)加热杀死的S型细菌无毒性　(3)R型细菌转化为S型细菌　(4)S型细菌中可能含有某种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌 15．(2023·南通高一校考)某生物兴趣小组用模型模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的过程如图1，请据图回答下列问题： (1)T2噬菌体与烟草花叶病毒的遗传物质分别是____________。将上述a～f以正确的时间顺序排列(a为子代噬菌体)：______________________(用字母和箭头表示)。 (2)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，利用放射性同位素标记技术的目的是______________________________；该实验分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA，在如图2中标记元素所在部位依次是____________(填序号)。以32P标记组为例，搅拌离心应发生在图1中f→c过程之间，如果在过程c之后搅拌离心，可能出现的异常现象是__________________________________。 (3)下列曲线中，用来表示T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中保温时间长短与放射性高低的关系如图3，最合理的是(甲组为35S标记的T2噬菌体，乙组为32P标记的T2噬菌体)__________(填字母)。 A．甲组—上清液—① B．乙组—上清液—② C．甲组—沉淀物—③ D．乙组—沉淀物—④ (4)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性，而实验的实际最终结果显示：在离心后的上清液中，也具有一定的放射性，而下层的沉淀物放射性强度比理论值略低。在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)科学家在研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能时，检测上清液中的放射性，得到如图4所示的实验结果。 实验中搅拌的目的是____________________________________________________，据图分析搅拌时间应至少大于______min，否则上清液中的放射性较低，当搅拌时间足够长时，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，说明DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌，但上清液中32P的放射性仍达到30%，其原因可能是________________________________，图中“被侵染细菌”的存活率曲线的意义是作为对照，如果明显低于100%，则上清液放射性物质32P的含量会__________。 答案　(1)DNA、RNA　d→e→b→f→c→a　(2)区分DNA和蛋白质分子　④①　上清液中具有较强的放射性　(3)B　(4)从理论上讲，T2噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体的蛋白质外壳　(5)使T2噬菌体和大肠杆菌分离　2　部分噬菌体未侵染进入细菌　增高 解析　(1)T2噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA；图1中a为子代噬菌体，b表示增殖，c表示裂解，d表示吸附，e表示侵入，f表示成熟，因此噬菌体侵染大肠杆菌的顺序可表示为d→e→b→f→c→a。(2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，利用放射性同位素标记技术的目的是区分DNA和蛋白质分子，实验中分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA，DNA分子中的P元素在磷酸中，而蛋白质的S元素在R中，因此标记的部位依次是图2中的④和①中；以32P标记组为例，搅拌离心应发生在图1中过程f→c之间，即子代噬菌体未释放之前，如果在过程c之后搅拌离心，则细菌会裂解，释放出子代噬菌体，则带有放射性的子代噬菌体会在离心过程中进入上清液中，导致上清液中具有较强的放射性。(3)甲组是用35S标记的噬菌体侵染细菌的过程，则35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌内，经过搅拌离心后，蛋白质外壳分布在上清液中，且放射性强度与保温时间长短没有关系，对应于曲线④。乙组用32P标记的噬菌体侵染细菌，而32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体在侵染细菌时，只有DNA进入细菌内，经过搅拌离心后，存在于大肠杆菌内的子代噬菌体DNA分布在沉淀物中，但随着保温时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中，这会使上清液的放射性升高，沉淀物中放射性含量降低，即随着保温时间的延长，亲代噬菌体的DNA逐渐进入大肠杆菌内导致上清液的放射性下降，而后随着培养时间持续延长，子代噬菌体释放出来导致上清液放射性上升，因此，乙组中上清液的放射性表现为先降低而后上升，对应于曲线②，A、C、D错误，B正确。(5)从图中看出，搅拌时间应大于2 min，因为此时上清液中的35S放射性表现较高；当搅拌时间足够长时，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，说明DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌；此时上清液中仍有少量32P的放射性，应该是由于部分噬菌体未侵染进入细菌并通过离心进入到上清液中；如果混合培养时间过长，被侵染的细菌裂解，会释放出带有放射性标记的子代噬菌体，通过离心过程进入上清液中，导致上清液中32P的放射性增高，此时的存活率保明显低于100%。 学科网（北京）股份有限公司 $$