1、第六单元基因的本质与表达第18讲人类对遗传物质的探究历程A级基础练一、选择题1人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列叙述错误的是()A孟德尔发现遗传因子但并未证实其化学本质B噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力C沃森和克里克首先利用显微镜观察到DNA双螺旋结构D烟草花叶病毒感染烟草实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA解析：选C孟德尔提出遗传因子，但并未证实其化学本质；噬菌体侵染细菌实验运用同位素标记法，对蛋白质和DNA的区分度更高，因此比肺炎双球菌体外转化实验更有说服力；沃森和克里克建立了DNA结构的物理模型，但并没有用显微镜观察到DNA双螺旋结构；分别用烟草花叶病毒
2、的RNA和蛋白质感染烟草，只有RNA能使烟草患病，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。2探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括()A蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制B蛋白质与生物的性状密切相关C蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息D不同生物的蛋白质在结构上存在差异解析：选A蛋白质的热稳定性没有DNA高，且不能自我复制；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切相关；作为遗传物质要能储存大量的遗传信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列组合可能贮存大量遗传信息；不同生物的蛋白质在结构上存在差
3、异，可能代表不同的遗传信息。3(2019届济宁一模)下列关于肺炎双球菌的体内和体外转化实验以及T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是()A三个实验的设计思路是一致的B三个实验都用到了同位素标记法C三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论D三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA解析：选D三个实验中，肺炎双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；肺炎双球菌的体内和体外转化实验都没有用到同位素标记法；肺炎双球菌的体外转化实验能得出蛋白质不是遗传物质的结论；三个实验所涉及生物有噬菌体、小鼠、细菌，它们的遗传物质都是DNA。4下列关于遗传物质的说法，错误的是()真核生物的遗传物质是D
4、NA原核生物的遗传物质是RNA细胞核的遗传物质是DNA细胞质的遗传物质是RNA甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNAA BC D解析：选C真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA。5艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了一系列的实验，如图是他们所做的一组实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为()A实验一 B实验二C实验三 D实验一和三解析：选B实验二中加入的DNA酶能分解S型细菌的DNA，R型细菌不能发生转化，所以菌落只有一种，即R型菌落；实验一和实验三中产生的菌落均有两种。6(2019届
5、南昌模拟)生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，下列有关分析错误的是()A理论上，b中不应具有放射性Bb中放射性的高低，与过程中搅拌是否充分有关C若b中有放射性，说明过程培养时间过长D上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质解析：选C35S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，经过离心后分布在上清液中，因此理论上，b中不应具有放射性，A正确；搅拌的目的是使吸附在细菌细胞外的蛋白质外壳与细菌分离，若搅拌不充分，会导致沉淀物b中放射性增强，因此b中放射性的高低，与过程中搅拌是否充分有关，B正确；若b中有放射性，可能原因是搅拌不充分，与过程中培养时间的长短
6、无关，C错误；上述实验过程只能证明噬菌体侵染细菌时蛋白质没有进入细菌，不能证明DNA是遗传物质，D正确。二、非选择题7如图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，该实验是在格里菲思肺炎双球菌转化实验的基础上进行的，其目的是证明“转化因子”的化学成分。请据图回答下列问题：(1)在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是_。(2)依据图1所示的实验，可以作出_的假设。(3)为验证上面的假设，设计了图2所示的实验，该实验中加入DNA酶的目的是_，观察到的实验现象是_。(4)通过上面两步实验，仍然不能说明_等不是遗传物质。为此设计了图3所示的实验，该实验可观察到的实验现象是_。该实验能够说明_。解析：(1
7、)在对R型细菌进行培养之前，必须首先分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质。(2)根据题意和图示分析可知：该实验假设DNA是遗传物质。(3)酶具有催化作用，DNA酶能使DNA水解，所以该实验中加入DNA酶的目的是分解从S型细菌中提取的DNA；由于S型细菌的DNA被水解，所以观察到的实验现象是培养基中只长R型细菌。(4)通过图示两步实验，仍然不能说明蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质。为此设计了图3的实验，若观察到培养基中只长R型细菌，则说明蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质。答案：(1)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质(2)DNA是遗传物质(3)分解从S型细菌中提取的DN
8、A培养基中只长R型细菌(4)蛋白质、荚膜多糖培养基中只长R型细菌蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质8(2019届云南一中月考)赫尔希和蔡斯研究T2噬菌体侵染细菌的实验：分别用35S和32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性。搅拌时间不同，上清液中的放射性强度不同，结果如下表。请分析回答下列问题：搅拌时间(min)12345上清液35S百分比(%)5070758080上清液32P百分比(%)2125283030被侵染细菌成活率(%)100100100100100(1)获得含有35S标记和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
9、合的大肠杆菌_(填“带有”或“不带有”)放射性。(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_。(3)若1个带有32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，大肠杆菌裂解后释放出100个子代噬菌体，其中带有32P标记的噬菌体有_个，出现该数目说明DNA的复制方式是_。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，所以获得被32P和35S标记的噬菌体，需先用分别含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。(2)用标记的噬菌体侵染未标记
10、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的外壳蛋白和噬菌体与细菌分离。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。(3)由于DNA的复制方式是半保留复制，最初带有32P标记的噬菌体DNA的两条链只参与形成两个DNA分子，所以100个子代噬菌体中，只有2个噬菌体带有32P标记。答案：(1)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噬菌体即可获得不带有(2)使吸附在细菌上的噬菌体的外壳蛋白
11、和噬菌体与细菌分离有一部分含有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(3)2半保留复制B级提升练一、选择题1S型肺炎双球菌菌株是人类肺炎和小鼠败血症的病原体，而R型菌株却无致病性。下列有关叙述正确的是()A肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质BS型细菌与R型细菌致病性的差异是细胞分化的结果CS型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞中某些基因的表达DS型细菌的DNA用相关的酶水解后，仍然能使R型细菌发生转化解析：选C肺炎双球菌利用自身细胞中的核糖体合成蛋白质；S型细菌与R型细菌致病性的差异是由于遗传物质的不同造成的；S型细菌再次进入人体后可刺激记忆B细胞增殖分化
12、为浆细胞，使其中的某些基因得以表达；S型细菌的DNA用相关的酶水解后，不再有DNA，不会使R型细菌发生转化。2(2019届中山模拟)下列有关35S标记的噬菌体侵染未标记细菌实验的叙述中，正确的是()A沉淀物也有很弱的放射性，是由于保温时间过长或过短造成的B所使用的噬菌体必须是从接种在含35S的培养基中培养的大肠杆菌中释放出来的C采用搅拌和离心等方法是为了把蛋白质和DNA分子分开，以便检测各自的放射性D新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明DNA是遗传物质而蛋白质不是解析：选B沉淀物有较弱的放射性，是因为搅拌不充分，35S标记的噬菌体吸附于大肠杆菌的表面，被离心到沉淀物中，A错误；用含35S的培
13、养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，可得到蛋白质含35S标记的噬菌体，B正确；采用搅拌和离心的目的是为了把蛋白质外壳和大肠杆菌分开，C错误；噬菌体侵染细菌实验能证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，D错误。3某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，用32P标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，适宜时间后搅拌和离心，以上4个实验检测到放射性的主要部位是()A上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液B沉淀物、上清液、沉淀物和上清
14、液、上清液C沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液D上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物解析：选D沉淀为细菌，上清液是噬菌体的蛋白质颗粒。35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，不能进入未标记的细菌，放射性物质主要分布在上清液中；未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，子代噬菌体主要存在于细菌内，放射性物质主要分布在沉淀物中；15N标记的是噬菌体的DNA和蛋白质，其中DNA主要进入未标记的细菌中，放射性物质存在于沉淀物和上清液中；32P标记的是噬菌体的DNA，侵染3H标记的细菌，放射性物质主要出现在沉淀物中。4艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成
15、荚膜，而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是()AR型菌抗青霉素的S型菌DNA预期出现抗青霉素的S型菌BR型菌抗青霉素的S型菌DNA预期出现S型菌CR型菌S型菌DNA预期出现S型菌DR型菌S型菌DNA预期出现抗青霉素的S型菌解析：选AR型菌抗青霉素的S型菌DNA预期出现抗青霉素的S型菌，该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化，而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此，该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。5(2019届皖江名校联
16、考)将R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况以及对此相关的叙述，正确的是()A最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降B最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化C最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌D最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系解析：选B随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈“S”形曲线，而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着小鼠免疫系统被S型细菌破坏，R型细菌数量又开始增加。6赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的DNA和蛋白质在侵染细菌过程中的功能，相关数据
17、如图所示。下列叙述错误的是()A曲线表示在搅拌过程中被侵染细菌基本上没有裂解，没有子代噬菌体的释放B曲线表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体DNA进入细菌体内C本实验用同位素标记法追踪侵染过程噬菌体中被标记DNA和蛋白质的数量增减，得出实验结论D本实验证明在噬菌体的遗传和繁殖过程中，DNA起作用解析：选C由题图可知，搅拌过程中被噬菌体侵染的细菌存活率一直为100%，说明细菌基本上没有裂解；随着搅拌时间延长，附着在细菌上的蛋白质外壳进入上清液中，上清液中的放射性逐渐增大，而被32P标记的噬菌体DNA进入细菌，放射性主要在细菌细胞内，细胞外32P的放射性很低，故曲线表示噬菌体蛋白质未进入细菌，噬菌体
18、DNA进入细菌体内；本实验用同位素标记法追踪侵染过程上清液和沉淀物中放射性的差异，从而得出DNA是遗传物质的结论。二、非选择题7人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题：(1)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S型菌有S、S、S等多种类型，R型菌由S型菌突变产生。利用加热杀死的S型与R型菌混合培养，出现了S型菌，有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为S型，否定了这种说法，理由是如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，则出现的S型菌应为_(填“一种”或“多种”)类型，作出这一判断的依据是_。(2)艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下：S型菌的蛋白质或
19、多糖R型菌只有R型菌S型菌的DNAR型菌R型菌S型菌S型菌的DNADNA酶R型菌只有R型菌增设实验的目的是证明_。(3)在噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记的噬菌体侵染细菌时，离心后的沉淀物中有少量放射性的原因可能是_不充分，少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳_，没有分离；用32P标记的噬菌体侵染细菌时，在子代噬菌体中检测到被32P标记的DNA，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性，证明了_。(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，遗传学家无法推测出其RNA分子中四种碱基的比例关系，原因是_。解析：(1)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中，S型菌有S、S、S等多种类型，R型菌由S
20、型菌突变产生。利用加热杀死的S型与R型菌混合培养，出现了S型菌，如果S型菌的出现是由于R型菌突变产生，由于基因突变是不定向的，则出现的S型菌应为多种类型。(2)实验说明S型菌的DNA能将R型菌转化为S型菌，S型菌的蛋白质或多糖不能将R型菌转化为S型菌，实验中的DNA酶能将DNA水解，因此增设实验的目的是证明无DNA则转化一定不能发生。(3)由于35S 标记的是噬菌体的蛋白质外壳，故搅拌后含放射性的35S应当存在于上清液中。若搅拌不充分，则会有少量35S 标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面进入沉淀物中。32P标记的是噬菌体DNA，在子代噬菌体中能找到32P，说明DNA分子在亲子代之间具有连续性
21、，从而证明了DNA是遗传物质。(4)研究表明，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，由于RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系，因此遗传学家无法推测出RNA分子中四种碱基的比例关系。答案：(1)多种基因突变是不定向的(2)无DNA则转化一定不能发生(或“DNA是使R型菌发生转化的唯一物质”“DNA是使R型菌发生转化的不可或缺的物质”)(3)搅拌吸附在细菌表面DNA是遗传物质(4)RNA是单链，碱基之间没有统一的配对关系8(2019届成都期末)请利用所给的含有大肠杆菌生长所需各种营养成分的培养基(分别含32P标记的核苷酸和35S标记的氨基酸)、大肠杆菌菌液、T2噬菌体进行实验，证明DNA是遗传物质。
22、实验过程如下(注：题干中的大肠杆菌菌液和T2噬菌体均未被放射性同位素标记)：步骤一：分别取等量含32P标记的核苷酸和含35S标记的氨基酸的培养基装入两个培养皿中，并分别编号为甲、乙；步骤二：在两个培养皿中接入_，在适宜条件下培养一段时间；步骤三：分别向甲、乙两组培养皿放入_，培养一段时间，分别获得含_标记和_标记的噬菌体；步骤四：用上述噬菌体分别侵染_(填“被标记”或“未被标记”)的大肠杆菌，经短时间保温后，用搅拌器搅拌、放入离心管内离心；步骤五：检测放射性同位素存在的主要位置：预测实验结果：(1)在甲培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如_图。(2)在乙培养皿中获得的噬菌体侵染
23、大肠杆菌，搅拌、离心后结果如_图。误差分析：A组沉淀物有放射性的原因是_。B组上清液有放射性的原因是_。解析：步骤一：分别取等量含32P标记的核苷酸和含35S标记的氨基酸的培养基装入两个相同培养皿中，并编号为甲、乙。步骤二：为控制无关变量，需要在两个培养皿中加入等量的大肠杆菌菌液，在适宜条件下培养一段时间。步骤三：放入T2噬菌体，培养一段时间，由于培养基中分别含有32P标记的核苷酸和含35S标记的氨基酸，所以可分别获得被32P标记和被35S标记的噬菌体。步骤四：用上述噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经短时间保温后，用搅拌器搅拌、放入离心管内离心。步骤五：检测放射性同位素存在的主要位置。预测实
24、验结果：(1)由于甲培养皿中加入的是含32P标记的核苷酸，标记的是DNA，所以在甲培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如B图。(2)由于乙培养皿中加入的是含35S标记的氨基酸，标记的是蛋白质外壳，所以在乙培养皿中获得的噬菌体侵染大肠杆菌，搅拌、离心后结果如A图。误差分析：A组沉淀物有放射性的原因是：搅拌不充分，少量的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面。B组上清液有放射性的原因是：保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内；保温时间过长，部分子代噬菌体已经从大肠杆菌细胞中释放出来。答案：步骤二：等量的大肠杆菌菌液步骤三：T2噬菌体 32P 35S步骤四：未被标记预测实验结果：(1)B (2)A误差分析：搅拌不充分，少量的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内；保温时间过长，部分子代噬菌体已经从大肠杆菌细胞中释放出来