“噬菌體侵染細菌的實驗”相關試題歸類例析

湖北

“噬菌體侵染細菌的實驗”是人教版必修2教材第3章第1節的內容。該實驗是高中生物學教材中的經典實驗之一，也是高考的重要考點之一。下面，筆者就高考常考的試題類型和解答方法進行歸類分析。

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）關于T2噬菌體的敘述，正確的是 （ ）

A. T2噬菌體的核酸和蛋白質中含硫元素

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

D. T2噬菌體可利用寄主體內的物質大量增殖

【解析】T2噬菌體的核酸和遺傳物質均為DNA，DNA中不含硫元素，故A項和C項均錯誤；T2噬菌體專門寄生于大腸桿菌中，并利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分，進行大量增殖，故B項錯誤，D項正確。

【答案】D

【點撥】一種病毒體內只有一種核酸（朊病毒除外），且絕大多數病毒的核酸為DNA，極少數病毒的核酸為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。

【針對性訓練1】（2018年，全國卷Ⅱ，第5題）下列關于病毒的敘述，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病率

【答案】B

2.考查實驗設計思路及噬菌體的標記方法

【例2】下列對噬菌體侵染細菌的實驗的敘述中，不正確的是 （ ）

A.本實驗選用噬菌體作為實驗材料的原因之一是其組成成分只有蛋白質和DNA

B.設計思路是設法將DNA和蛋白質區分開，單獨、直接地研究它們在遺傳中的作用

C.為確認何種物質注入細菌體內，用35S和32P分別標記噬菌體的蛋白質和DNA

D.實驗之所以有說服力，是因為將噬菌體的蛋白質與DNA直接分開以后再侵染細菌

【解析】本實驗選用噬菌體作為實驗材料的原因之一是其結構簡單，組成成分只有蛋白質和DNA，故A項正確；該實驗最關鍵的設計思路是利用放射性同位素標記法把DNA與蛋白質間接分開，單獨地、直接地去觀察DNA或蛋白質的作用，故B項正確，D項錯誤；只有標記噬菌體的蛋白質與DNA中各自特有的元素，才能將它們分開，故只能用35S（標記蛋白質）和32P（標記DNA）進行標記。所以，C項正確。

【答案】D

【針對性訓練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菌的著名實驗進一步證實了DNA是遺傳物質。這項實驗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胞

B.只將其DNA注入大腸桿菌細胞中

C. DNA可用15N放射性同位素標記

D.蛋白質可用32P放射性同位素標記

【答案】B

【例3】下列關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是 （ ）

A.分別用含有放射性同位素35S和32P的培養基培養噬菌體

B.用含有放射性同位素35S和32P的培養基培養大腸桿菌

C.用未標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標記的噬菌體分別侵染未被標記的大腸桿菌

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

【答案】D

【思維警示】因為放射性檢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不能同時標記在同一噬菌體上，應將二者分別標記。因此，不能用同時含有35S和32P的培養基培養大腸桿菌。

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注，下列有關噬菌體的敘述，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

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合成，使該細菌死亡

D.能在宿主菌內以二分裂方式增殖，使該細菌裂解

【解析】噬菌體侵染細菌時，僅將其DNA注入細菌內，以自身DNA為模板，利用細菌體內的脫氧核苷酸和氨基酸來合成噬菌體的DNA和蛋白質外殼，最后再組裝成子代噬菌體，噬菌體沒有細胞結構，不能以二分裂方式增殖，故A項正確，B項和D項均錯誤；由于噬菌體的蛋白質外殼沒有進入宿主菌內，其與宿主菌蛋白質的合成無關，由于噬菌體消耗細菌細胞內的物質，導致細菌死亡，故C項錯誤。

【答案】A

【點撥】在大腸桿菌體內合成子代噬菌體的DNA和蛋白質時，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。

【針對性訓練3】（2017年，全國卷Ⅱ，第2題）在證明DNA是遺傳物質的過程中，T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗發揮了重要作用。下列與該噬菌體相關的敘述，正確的是 （ ）

A. T2噬菌體也可以在肺炎雙球菌中復制和增殖

B. T2噬菌體病毒顆粒內可以合成mRNA和蛋白質

C.培養基中的32P經宿主攝取后可出現在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標記，P用32P標記，用該噬菌體去侵染大腸桿菌（含有32S和31P）后，產生許多子代噬菌體。那么，在子代噬菌體中35S和32P的分布規律是（ ）

A.外殼內含有35S和32S，核心只含有32P

B.外殼內只含有32S，核心只含有32P

C.外殼內含有35S和32S，核心含有32P和31P

D.外殼內只含有32S，核心含有32P和31P

【解析】噬菌體在細菌體內復制過程中，要利用細菌體內的氨基酸和脫氧核苷酸分別合成子代噬菌體的蛋白質和DNA。因親代噬菌體的蛋白質外殼未進入細菌內，故子代噬菌體的蛋白質外殼與親代噬菌體的蛋白質外殼無關，因大腸桿菌體內含有32S，故子代噬菌體的外殼內只含有32S。因大腸桿菌體內含有31P，親代噬菌體的DNA中含有32P，且DNA的復制方式是半保留復制，故子代噬菌體的核心（DNA）含有32P和31P，D項正確。

【答案】D

【思維警示】子代噬菌體的蛋白質外殼中含有的元素與細菌的氨基酸中的元素相同；子代噬菌體的DNA除含有細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記對象是噬菌體還是細菌，標記元素是蛋白質特有的S，還是DNA特有的P，還是二者共有的C、H、O、N。

【針對性訓練4】如果用3H、15N、35S、32P標記噬菌體后，讓其侵染大腸桿菌（含有1H、14N、32S、31P），在產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存在的位置及誤差

【例6】在“噬菌體侵染細菌的實驗”中，如果對35S標記的噬菌體一組（甲組）不進行攪拌、32P標記的噬菌體一組（乙組）保溫時間過長，則其結果是 （ ）

A.甲組沉淀物中也會出現較強放射性，乙組上清液中也會出現較強放射性

B.甲組上清液中也會出現較強放射性，乙組上清液中也會出現較強放射性

C.甲組沉淀物中也會出現較強放射性，乙組沉淀物中也會出現較強放射性

D.甲組上清液中也會出現較強放射性，乙組沉淀物中也會出現較強放射性

【解析】噬菌體侵染細菌的實驗中，對35S標記的噬菌體一組（甲組）不進行攪拌，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；而32P標記的噬菌體一組（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。

【答案】A

【例7】下列關于赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗的敘述，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標記的噬菌體的侵染實驗中，上清液有放射性的原因一定是保溫時間過長

C.用32P標記的噬菌體的侵染實驗中，上清液有放射性的原因一定是保溫時間過短

D.用35S標記的噬菌體的侵染實驗中，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標記的噬菌體侵染細菌，離心后上清液應該沒有放射性，沉淀物有很高的放射性；而實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胞內，經離心后其分布于上清液中；二是保溫時間過長，噬菌體在細菌內完成增殖后，子代噬菌體從細菌內釋放出來，經離心后其也分布于上清液中。由于DNA的復制方式是半保留復制，親代噬菌體的DNA鏈保留在子代噬菌體的DNA中，導致上清液有放射性。故A項、B項、C項均錯誤；用僅被35S標記的噬菌體侵染細菌，離心后上清液具有很高的放射性，沉淀物應該沒有放射性；而實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菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。故D項正確。

【答案】D

【點撥】用32P標記的噬菌體的侵染實驗中，上清液有放射性的原因是保溫時間過短或過長；用35S標記的噬菌體的侵染實驗中，沉淀物有放射性的原因是攪拌不充分。

6.綜合考查實驗過程和結論

【例8】關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是 （ ）

A.該實驗證明了DNA是主要的遺傳物質

B.實驗過程是標記噬菌體→噬菌體與細菌混合培養→攪拌、離心→檢測放射性

C.分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行長時間的保溫培養

D.用35S標記的噬菌體侵染細菌的實驗中，沉淀物存在少量放射性是保溫時間過短所致

【解析】該實驗結果表明，在噬菌體的親、子代之間具有連續性的物質是DNA，從而證明了DNA是遺傳物質，但并不能證明DNA是主要的遺傳物質，因為DNA是主要的遺傳物質這一結論并非是某個實驗能夠證明的，而是科學研究發現，絕大多數生物的遺傳物質都是DNA，從而才得出此結論，故A項錯誤；用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌時，短時間保溫，長時間保溫均影響實驗結果，導致上清液中放射性較強，故C項、D項均錯誤。

【答案】B

【針對性訓練5】下列關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，不正確的是 （ ）

A.該實驗以噬菌體和細菌為研究材料，通過同位素示蹤技術區分蛋白質與DNA，證明DNA是遺傳物質

B.該實驗比肺炎雙球菌的體外轉化實驗更具說服力

C.噬菌體增殖需要細菌提供原料、能量和酶等

D.實驗中T2噬菌體的DNA是用32P直接標記的

【答案】D

總之，高考常考的有關“噬菌體侵染細菌的實驗”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、標記方法、增殖過程及實驗思路、結果和誤差分析等。只有深入理解這些問題，才能突破本實驗教學的重難點，以在高考中立于不敗之地。