北师大版 (2019)必修2《遗传与进化》第一节 DNA是主要遗传物质的探索练习

第1章　遗传信息的分子基础

第一节　DNA是主要遗传物质的探索

基础巩固

1.在噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程中,进行搅拌、离心后得到的上清液中主要含有(　　)。

A.蛋白质外壳

B.较轻的大肠杆菌

C.尚未侵入的噬菌体

D.噬菌体和细菌的混合物

答案:A

解析:上清液中主要含有侵入细菌的T2噬菌体所留下的蛋白质外壳。

2.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1-1-1所示。下列有关分析正确的是(　　)。

图1-1-1

A.理论上,b和c中不应具有放射性

B.实验1得到的子代噬菌体中能检测到放射性

C.实验2 c中能检测到大量含放射性的蛋白质

D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质

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项正确。35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳,T2噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在外面,经搅拌后与细菌分开,所以在子代噬菌体中不会检测到放射性,B项错误。实验2中用32P标记T2噬菌体的DNA,蛋白质外壳不会含有大量放射性,C项错误。该实验只证明了DNA是遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,D项错误。

3.下列有关遗传物质的叙述,正确的是(　　)。　

A.DNA是所有生物的遗传物质

B.酵母菌的遗传物质主要是DNA

C.人类免疫缺陷病毒的遗传物质是DNA或RNA

D.病毒的遗传物质是DNA或RNA

答案:D

解析:具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA,不具有细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA。一种生物体内的核酸可能有两种,但遗传物质只有一种。

4.一百多年前,人们就开始了对遗传物质的探索历程。下列有关叙述错误的是(　　)。　

A.最初认为氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息

B.格里菲斯通过肺炎链球菌的转化实验得出DNA是遗传物质的结论

C.噬菌体侵染细菌的实验之所以更有说服力,是因为其蛋白质与DNA能分开研究

D.艾弗里提出了DNA才是使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的物质

答案:B

解析:格里菲斯的肺炎链球菌转化实验证明了S型肺炎链球菌中存在一种“转化因子”,证明该“转化因子”是DNA的科学家是艾弗里。

5.赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是噬菌体的遗传物质,实验包括以下几个步骤,其先后顺序为(　　)。

①分别标记噬菌体　②放射性检测　③侵染未标记的细菌　④搅拌后离心

A.①③④② B.④②①③

C.②①④③ D.②①③④

答案:A

6.在肺炎链球菌的转化实验中(如图1-1-2所示),在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中,依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖,经过培养,检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是(　　)。

图1-1-2

A.3和4 B.1、3和4

C.2、3和4 D.1、2、3和4

答案:D

解析:2、3、4三支试管内没有S型细菌的DNA,所以R型细菌都不会发生转化,因此只有R型细菌;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型细菌只有一部分,故试管内仍然有R型细菌存在。

7.下列关于“核酸是遗传物质的证据”的实验的叙述,正确的是(　　)。

A.噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体的DNA和蛋白质都具有放射性

B.肺炎链球菌转化实验中,R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌是因为S型肺炎链球菌的DNA能够分解R型肺炎链球菌的DNA

C.艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,S型肺炎链球菌的DNA使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌,就能说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质

D.烟草花叶病毒的重建实验中,用TMV的RNA和HRV的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片后,从叶片中分离出TMV型病毒,说明RNA是遗传物质

答案:D

8.研究生物遗传物质的过程中,人们做了很多实验进行探究,包括著名的“肺炎链球菌转化实验”。

(1)某人曾重复了“肺炎链球菌转化实验”,步骤如下。请分析以下实验并回答问题。

A.将一部分S型肺炎链球菌加热杀死;

B.制备符合要求的培养基,并分为若干组,将菌种分别接种到各组培养基上(接种的菌种见图中文字);

C.将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间,观察菌落的生长情况。(如图1-1-3)

图1-1-3

①本实验中的对照组是　　　　　。 

②本实验得出的结论是 　　　　　　　　　　　　　。 

(2)艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中,起转化作用的是DNA。请利用DNA酶作试剂,选择适当的材料用具,设计实验方案,验证“促进R型肺炎链球菌转化成S型肺炎链球菌的物质是DNA”,并预测实验结果,得出实验结论。

①实验设计方案

第一步,从S型肺炎链球菌中提取DNA。

第二步,制备符合要求的培养基,均分为三份,编号为A、B、C,分别作如下处理。

第三步:将 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

分别接种到三组培养基上。

第四步:将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间,观察菌落的生长情况。

②预测实验结果并得出结论:  　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)①1、2、3组　②S型肺炎链球菌中的某种物质(转化因子)能使R型肺炎链球菌转化成S型肺炎链球菌

(2)①加入提取出的S型肺炎链球菌的DNA和DNA酶　R型肺炎链球菌　②A、C组中未出现S型肺炎链球菌菌落,只有B组培养基中出现S型肺炎链球菌菌落;说明DNA可以使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌

解析:(1)本实验中的对照组是1、2、3组,第4组是实验组。本实验得出的结论是S型肺炎链球菌中的某种物质(转化因子)能使R型肺炎链球菌转化成S型肺炎链球菌。(2)①第二步,在B组中加入提取出的S型肺炎链球菌的DNA,在C 组中加入提取出的S型肺炎链球菌的DNA和DNA酶;第三步,将R型肺炎链球菌分别接种到三组培养基上。②由于A中没有加任何提取物,C中的DNA被水解,所以A、C组中未出现S型肺炎链球菌菌落;由于B 组中加入了提取出的S型肺炎链球菌的DNA和活的R型肺炎链球菌,所以B组培养基中出现S型肺炎链球菌菌落。结论:DNA可以使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌。

能力提升

1.细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段,从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象,如肺炎链球菌转化实验。S型肺炎链球菌有荚膜,菌落光滑,可使小鼠患败血症,对青霉素敏感。在多代培养的S型肺炎链球菌中分离出了两种突变型:R型,无荚膜,菌落粗糙,不致病;抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型菌和R型菌进行如下实验(见图1-1-4),下列对其结果的分析最合理的是(　　)。

图1-1-4

A.甲组中部分小鼠患败血症,注射青霉素治疗后均可康复

B.乙组中可观察到两种菌落,加青霉素后仍有两种菌落继续生长

C.丙组培养基中含有青霉素,所以生长的菌落是PenrS型菌

D.丁组中因为DNA被酶解而无“转化因子”,所以无菌落生长

答案:D

解析:甲组中部分R型菌可转化为PenrS型菌,使部分小鼠患败血症,注射青霉素治疗后,由于PenrS型菌抗青霉素,小鼠不能康复,A项错误。乙组中可观察到两种菌落,加青霉素后只有PenrS型菌落能继续生长,B项错误。丙组培养基中含有青霉素,R型菌不能生长,也不能发生转化,所以不会出现菌落,C项错误。丁组中因为PenrS型菌的DNA被酶解而无“转化因子”,且R型菌不抗青霉素,所以无菌落生长,D项正确。

2.肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是细菌的遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。得出这一结论的关键是(　　)。

A.用有生物活性的S型肺炎链球菌和无生物活性的S型肺炎链球菌分别对小白鼠进行注射,并形成对照

B.用无生物活性的S型肺炎链球菌与有生物活性的R型肺炎链球菌混合后注射到小鼠体内,测定小鼠体液中是否有S型肺炎链球菌

C.从死亡小鼠体内分离获得了S型肺炎链球菌

D.将S型肺炎链球菌的培养物分离提纯并分别加入各培养基中,再加入R型肺炎链球菌,观察是否发生转化

答案:D

解析:当把S型肺炎链球菌培养物分离提纯并分别与R型肺炎链球菌混合培养后,发现只有加入DNA的培养基中的R型肺炎链球菌发生转化,出现S型肺炎链球菌,而加入其他因子(如加入蛋白质)的培养基中的R型肺炎链球菌不发生转化,即不出现S型肺炎链球菌。

3.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(见图1-1-5)。下列有关分析错误的是(　　)。

图1-1-5

A.b中主要是密度较大的细菌细胞

B.上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质

C.若b中含有放射性,说明蛋白质外壳与子代噬菌体的形成有关

D.b中含放射性的高低,与②过程中搅拌是否充分有关

答案:C

解析:35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,所以离心后存在于上清液中,沉淀物中主要是密度较大的细菌细胞,A项正确。由于蛋白质外壳没有进入细菌,又没有标记DNA,所以不能证明DNA是遗传物质,B项正确。35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在外面,经搅拌后与细菌分开,所以若b中含有放射性,说明搅拌不充分,C项错误。②过程中搅拌的目的是将蛋白质外壳和细菌分开,若该过程搅拌不充分,则会导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上,并随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中含较高的放射性;若搅拌充分,则沉淀物中的放射性较低,D项正确。

4.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图1-1-6所示处理,培养一段时间后再注射到不同小鼠体内。下列说法错误的是(　　)。

图1-1-6

A.通过E、F组对照,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.F组产生的S型肺炎链球菌可能是S型肺炎链球菌的DNA被R型肺炎链球菌吸收导致的

D.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组

答案:D

解析:E组是S型菌的蛋白质和R型活菌混合培养,没有S型菌生成,所以注射后小鼠不死亡;F组是S型菌的DNA和R型活菌混合培养,可分离出S型菌和R型菌,所以注射后小鼠死亡;E、F组对照能说明转化因子是DNA而不是蛋白质,A、B两项正确。F组有S型菌生成,是因S型肺炎链球菌的DNA被R型肺炎链球菌吸收,从而引起部分R型菌转化为S型菌,C项正确。A组S型菌被加热杀死,不会导致小鼠死亡,D组没有S型菌,也不会导致小鼠死亡,D项错误。

5.有人试图通过实验来了解H5N1型禽流感病毒侵染家禽的过程,设计实验如图1-1-7所示:

图1-1-7

一段时间后,检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素,下表对结果的预测中,最可能发生的是(　　)。

答案:D

解析:先用含32P的培养液培养家禽体细胞,再培养H5N1病毒使其RNA被32P标记,然后将这些H5N1病毒用35S标记的家禽体细胞进行培养。这些家禽体细胞中的P均为31P,因此子代H5N1病毒的蛋白质全部被35S标记,但其DNA中只有少数带有32P,而大多数带有31P。

6.图1-1-8表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸),然后进行T2噬菌体侵染细菌的实验,侵染后产生的子代噬菌体(10~1 000个)与亲代噬菌体形态完全相同。则子代噬菌体的DNA分子和蛋白质分子应含有的标记元素是(　　)。

图1-1-8

A.31P、32P,32S 

B.31P、32P,35S

C.31P、32P,32S、35S 

D.32P、32P,32S

答案:B

解析:在T2噬菌体的化学组分中,硫元素几乎仅存在于蛋白质中,大约99%的磷元素存在于DNA中,当T2噬菌体侵染大肠杆菌时,仅DNA注入大肠杆菌体内,蛋白质外壳留在体外,噬菌体DNA利用大肠杆菌内的物质繁衍后代。

7.有a、b两类噬菌体,它们均已被32P或35S中的一种标记过。将a、b两类噬菌体分别侵染甲、乙两管中的大肠杆菌,经保温、搅拌和离心后,检测离心管内放射性物质的位置,结果如图1-1-9。下列叙述正确的是(　　)。

图1-1-9

A.实验结果表明a的蛋白质外壳和b的DNA均有放射性

B.可以确定甲管的放射性来自32P,乙管的放射性来自35S

C.检测结果表明噬菌体的DNA和蛋白质可侵入大肠杆菌内

D.伴随着噬菌体DNA的复制,乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强

答案:A

解析:分析题干和题图可知,a类噬菌体被35S标记了蛋白质外壳,b类噬菌体被32P标记了DNA分子。

8.图1-1-10是赫尔希和蔡斯研究遗传物质实验中的物质示意图及实验过程图,请回答下列问题。

图1-1-10

(1)丙中用35S标记噬菌体的蛋白质外壳,标记元素所在部位是乙中的　　　。如果用32P标记噬菌体的DNA,标记元素所在部位是甲中的　　　　。 

(2)赫尔希和蔡斯选用噬菌体作为实验材料,其原因之一是　　　　　　　　　　　。 

(3)实验中采用搅拌和离心等手段,目的是　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)④　①

(2)噬菌体只由蛋白质外壳和DNA组成

(3)让噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离

解析:(1)32P标记的是①(磷酸基团),⑤中不含S,有些R基含S,故35S标记的是④(R基)。(2)实验思路是单独观察生物体内每一种化学成分的作用,噬菌体只由蛋白质外壳和DNA组成,噬菌体侵染细菌时,蛋白质外壳留在外面,DNA进入细菌细胞,可以单独观察各自在增殖子代中的作用,这是它被选为实验材料的原因之一。(3)实验中采用搅拌和离心等手段,目的是让噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离,以便观察放射性存在的部位。

9.下面是某生物兴趣小组为探究猪流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤,请将其补充完整。

(1)实验目的:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)材料用具:显微注射器,猪流感病毒的核酸提取液,猪胚胎干细胞,DNA酶和RNA酶等。

(3)实验步骤

第一步,把猪流感病毒的核酸提取液分成相同的A、B、C三组,   　　　　　　　　。 

第二步,取等量的猪胚胎干细胞分成三组,用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取液注射到三组猪胚胎干细胞中。

第三步,将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品,检测是否有猪流感病毒产生。

(4)预测实验结果及结论

①  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

② 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

③若A、B、C三组均出现猪流感病毒,则猪流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。

答案:(1)探究猪流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA

(3)分别用等量的相同浓度的DNA酶、RNA酶处理A、B两组核酸提取液,C组不做处理

(4)①若A、C两组出现猪流感病毒,B组没有出现,则猪流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现猪流感病毒,A组没有出现,则猪流感病毒的遗传物质是DNA

解析:病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的,核酸是遗传物质,核酸为DNA或RNA中的一种。根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知,实验中分别利用DNA酶、RNA酶处理猪流感病毒核酸提取液,然后再注射到猪胚胎干细胞中培养。由于酶具有专一性,可根据培养后是否检测到猪流感病毒来判断其核酸类型。