湖北

“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”是人教版必修2教材第3章第1節(jié)的內(nèi)容。該實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一，也是高考的重要考點(diǎn)之一。下面，筆者就高考?？嫉脑囶}類型和解答方法進(jìn)行歸類分析。

1.考查T2噬菌體的組成成分、生活方式及其宿主

【例1】（2013年，海南卷，第13題）關(guān)于T2噬菌體的敘述，正確的是 （ ）

A. T2噬菌體的核酸和蛋白質(zhì)中含硫元素

B. T2噬菌體寄生于酵母菌和大腸桿菌中

C. RNA和DNA都是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)

D. T2噬菌體可利用寄主體內(nèi)的物質(zhì)大量增殖

【解析】T2噬菌體的核酸和遺傳物質(zhì)均為DNA，DNA中不含硫元素，故A項(xiàng)和C項(xiàng)均錯誤；T2噬菌體專門寄生于大腸桿菌中，并利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分，進(jìn)行大量增殖，故B項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。

【答案】D

【點(diǎn)撥】一種病毒體內(nèi)只有一種核酸（朊病毒除外），且絕大多數(shù)病毒的核酸為DNA，極少數(shù)病毒的核酸為RNA，如人類免疫缺陷病毒（HIV）、煙草花葉病毒（TMV）、車前草病毒（HRV）、SARS病毒和流感病毒。

【針對性訓(xùn)練1】（2018年，全國卷Ⅱ，第5題）下列關(guān)于病毒的敘述，錯誤的是 （ ）

A.從煙草花葉病毒中可以提取到RNA

B. T2噬菌體可感染肺炎雙球菌導(dǎo)致其裂解

C. HIV可引起人的獲得性免疫缺陷綜合征

D.阻斷病毒的傳播可降低其所致疾病的發(fā)病率

【答案】B

2.考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路及噬菌體的標(biāo)記方法

【例2】下列對噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)的敘述中，不正確的是 （ ）

A.本實(shí)驗(yàn)選用噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料的原因之一是其組成成分只有蛋白質(zhì)和DNA

B.設(shè)計思路是設(shè)法將DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，單獨(dú)、直接地研究它們在遺傳中的作用

C.為確認(rèn)何種物質(zhì)注入細(xì)菌體內(nèi)，用35S和32P分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA

D.實(shí)驗(yàn)之所以有說服力，是因?yàn)閷⑹删w的蛋白質(zhì)與DNA直接分開以后再侵染細(xì)菌

【解析】本實(shí)驗(yàn)選用噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料的原因之一是其結(jié)構(gòu)簡單，組成成分只有蛋白質(zhì)和DNA，故A項(xiàng)正確；該實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計思路是利用放射性同位素標(biāo)記法把DNA與蛋白質(zhì)間接分開，單獨(dú)地、直接地去觀察DNA或蛋白質(zhì)的作用，故B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤；只有標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)與DNA中各自特有的元素，才能將它們分開，故只能用35S（標(biāo)記蛋白質(zhì)）和32P（標(biāo)記DNA）進(jìn)行標(biāo)記。所以，C項(xiàng)正確。

【答案】D

【針對性訓(xùn)練2】（2012年，上海卷，第11題）赫爾希（A. Hershey）和蔡斯（M. Chase）于1952年所做的噬菌體侵染細(xì)菌的著名實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了DNA是遺傳物質(zhì)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)獲得成功的原因之一是噬菌體 （ ）

A.侵染大腸桿菌后會裂解宿主細(xì)胞

B.只將其DNA注入大腸桿菌細(xì)胞中

C. DNA可用15N放射性同位素標(biāo)記

D.蛋白質(zhì)可用32P放射性同位素標(biāo)記

【答案】B

【例3】下列關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述，正確的是 （ ）

A.分別用含有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體

B.用含有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌

C.用未標(biāo)記的噬菌體侵染含有放射性同位素35S和32P的大腸桿菌

D.用放射性同位素35S或32P標(biāo)記的噬菌體分別侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌

【解析】由于噬菌體是嚴(yán)格寄生微生物，故不能用普通培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，A項(xiàng)錯誤；標(biāo)記噬菌體的正確方法是在分別含有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，得到含35S或32P的大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體，得到DNA含有32P標(biāo)記或蛋白質(zhì)含有35S標(biāo)記的噬菌體。然后，用32P或35S標(biāo)記的噬菌體分別侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，故B項(xiàng)和C項(xiàng)均錯誤，D項(xiàng)正確。

【答案】D

【思維警示】因?yàn)榉派湫詸z測時只能檢測到部位，不能確定放射性是何種元素，故35S和32P不能同時標(biāo)記在同一噬菌體上，應(yīng)將二者分別標(biāo)記。因此，不能用同時含有35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌。

3.考查噬菌體的增殖過程

【例4】（2012年，重慶卷，第2題）針對耐藥菌日益增多的情況，利用噬菌體作為一種新的抗菌治療手段的研究備受關(guān)注，下列有關(guān)噬菌體的敘述，正確的是 （ ）

A.利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)

B.以宿主菌DNA為模板合成子代噬菌體的核酸

C.外殼抑制了宿主菌的蛋白質(zhì)合成，使該細(xì)菌死亡

D.能在宿主菌內(nèi)以二分裂方式增殖，使該細(xì)菌裂解

【解析】噬菌體侵染細(xì)菌時，僅將其DNA注入細(xì)菌內(nèi)，以自身DNA為模板，利用細(xì)菌體內(nèi)的脫氧核苷酸和氨基酸來合成噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼，最后再組裝成子代噬菌體，噬菌體沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能以二分裂方式增殖，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)和D項(xiàng)均錯誤；由于噬菌體的蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入宿主菌內(nèi)，其與宿主菌蛋白質(zhì)的合成無關(guān)，由于噬菌體消耗細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，故C項(xiàng)錯誤。

【答案】A

【點(diǎn)撥】在大腸桿菌體內(nèi)合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)時，除模板為T2噬菌體自身的DNA外，原料（脫氧核苷酸和氨基酸）、ATP、酶和場所均由宿主菌提供。

【針對性訓(xùn)練3】（2017年，全國卷Ⅱ，第2題）在證明DNA是遺傳物質(zhì)的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)發(fā)揮了重要作用。下列與該噬菌體相關(guān)的敘述，正確的是 （ ）

A. T2噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復(fù)制和增殖

B. T2噬菌體病毒顆粒內(nèi)可以合成mRNA和蛋白質(zhì)

C.培養(yǎng)基中的32P經(jīng)宿主攝取后可出現(xiàn)在T2噬菌體的核酸中

D.人體免疫缺陷病毒與T2噬菌體的核酸類型和增殖過程相同

【答案】C

4.考查子代噬菌體含有的元素種類及分布

【例5】噬菌體的S用35S標(biāo)記，P用32P標(biāo)記，用該噬菌體去侵染大腸桿菌（含有32S和31P）后，產(chǎn)生許多子代噬菌體。那么，在子代噬菌體中35S和32P的分布規(guī)律是（ ）

A.外殼內(nèi)含有35S和32S，核心只含有32P

B.外殼內(nèi)只含有32S，核心只含有32P

C.外殼內(nèi)含有35S和32S，核心含有32P和31P

D.外殼內(nèi)只含有32S，核心含有32P和31P

【解析】噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制過程中，要利用細(xì)菌體內(nèi)的氨基酸和脫氧核苷酸分別合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA。因親代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)，故子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼與親代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼無關(guān)，因大腸桿菌體內(nèi)含有32S，故子代噬菌體的外殼內(nèi)只含有32S。因大腸桿菌體內(nèi)含有31P，親代噬菌體的DNA中含有32P，且DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，故子代噬菌體的核心（DNA）含有32P和31P，D項(xiàng)正確。

【答案】D

【思維警示】子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼中含有的元素與細(xì)菌的氨基酸中的元素相同；子代噬菌體的DNA除含有細(xì)菌的脫氧核苷酸中的元素外，還含有親代噬菌體DNA中的元素。解此類試題時一定要看清標(biāo)記對象是噬菌體還是細(xì)菌，標(biāo)記元素是蛋白質(zhì)特有的S，還是DNA特有的P，還是二者共有的C、H、O、N。

【針對性訓(xùn)練4】如果用3H、15N、35S、32P標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染大腸桿菌（含有1H、14N、32S、31P），在產(chǎn)生子代噬菌體的組成成分中，能夠找到的元素是 （ ）

A.可在外殼中找到3H、15N和35S

B.可在DNA中找到15N、32P和35S

C.可在外殼中找到15N、32P和35S

D.可在DNA中找到3H、15N和32P

【答案】D

5.考查離心后放射性物質(zhì)存在的位置及誤差

【例6】在“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”中，如果對35S標(biāo)記的噬菌體一組（甲組）不進(jìn)行攪拌、32P標(biāo)記的噬菌體一組（乙組）保溫時間過長，則其結(jié)果是 （ ）

A.甲組沉淀物中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性，乙組上清液中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性

B.甲組上清液中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性，乙組上清液中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性

C.甲組沉淀物中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性，乙組沉淀物中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性

D.甲組上清液中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性，乙組沉淀物中也會出現(xiàn)較強(qiáng)放射性

【解析】噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，對35S標(biāo)記的噬菌體一組（甲組）不進(jìn)行攪拌，則噬菌體的外殼不會從大腸桿菌上脫落，所以沉淀物中放射性較強(qiáng)；而32P標(biāo)記的噬菌體一組（乙組）保溫時間過長，子代噬菌體從大腸桿菌中釋放出來，使得上清液的放射性較強(qiáng)。

【答案】A

【例7】下列關(guān)于赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是 （ ）

A.攪拌離心后，含32P的放射性同位素主要分布于上清液中

B.用32P標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中，上清液有放射性的原因一定是保溫時間過長

C.用32P標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中，上清液有放射性的原因一定是保溫時間過短

D.用35S標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中，沉淀物有放射性的原因是攪拌不充分

【解析】正常情況下，親代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼在上清液中，大腸桿菌在沉淀物中。因此，理論上，用僅被32P標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，離心后上清液應(yīng)該沒有放射性，沉淀物有很高的放射性；而實(shí)際上上清液有一定的放射性，沉淀物的放射性比理論值略低。出現(xiàn)誤差的原因有兩種可能：一是保溫時間過短，有部分親代噬菌體尚未侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后其分布于上清液中；二是保溫時間過長，噬菌體在細(xì)菌內(nèi)完成增殖后，子代噬菌體從細(xì)菌內(nèi)釋放出來，經(jīng)離心后其也分布于上清液中。由于DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，親代噬菌體的DNA鏈保留在子代噬菌體的DNA中，導(dǎo)致上清液有放射性。故A項(xiàng)、B項(xiàng)、C項(xiàng)均錯誤；用僅被35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，離心后上清液具有很高的放射性，沉淀物應(yīng)該沒有放射性；而實(shí)際上上清液的放射性比理論值略低，沉淀物有一定的放射性。出現(xiàn)誤差的原因就是攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。故D項(xiàng)正確。

【答案】D

【點(diǎn)撥】用32P標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中，上清液有放射性的原因是保溫時間過短或過長；用35S標(biāo)記的噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中，沉淀物有放射性的原因是攪拌不充分。

6.綜合考查實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論

【例8】關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述，正確的是 （ ）

A.該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)

B.實(shí)驗(yàn)過程是標(biāo)記噬菌體→噬菌體與細(xì)菌混合培養(yǎng)→攪拌、離心→檢測放射性

C.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)行長時間的保溫培養(yǎng)

D.用35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，沉淀物存在少量放射性是保溫時間過短所致

【解析】該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在噬菌體的親、子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，從而證明了DNA是遺傳物質(zhì)，但并不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，因?yàn)镈NA是主要的遺傳物質(zhì)這一結(jié)論并非是某個實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明的，而是科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，從而才得出此結(jié)論，故A項(xiàng)錯誤；用35S和32P標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌時，短時間保溫，長時間保溫均影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致上清液中放射性較強(qiáng)，故C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯誤。

【答案】B

【針對性訓(xùn)練5】下列關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述，不正確的是 （ ）

A.該實(shí)驗(yàn)以噬菌體和細(xì)菌為研究材料，通過同位素示蹤技術(shù)區(qū)分蛋白質(zhì)與DNA，證明DNA是遺傳物質(zhì)

B.該實(shí)驗(yàn)比肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)更具說服力

C.噬菌體增殖需要細(xì)菌提供原料、能量和酶等

D.實(shí)驗(yàn)中T2噬菌體的DNA是用32P直接標(biāo)記的

【答案】D

總之，高考常考的有關(guān)“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的試題命題角度較多，如T2噬菌體的組成成分、生活方式及其宿主、標(biāo)記方法、增殖過程及實(shí)驗(yàn)思路、結(jié)果和誤差分析等。只有深入理解這些問題，才能突破本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重難點(diǎn)，以在高考中立于不敗之地。