高考生物二轮练习精品学案专项18dna是主要的遗传物质师版.docx
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高考生物二轮练习精品学案专项18dna是主要的遗传物质师版
2019高考生物二轮练习精品学案:
专项18dna是主要的遗传物质(师版)
考纲浏览
人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
课前预习
【一】肺炎双球菌的转化实验
1、肺炎双球菌
S型菌
R型菌
菌落
表面光滑
表面粗糙
菌体
有多糖类荚膜
无多糖类荚膜
毒性
有毒性,使小鼠患败血症死亡
无毒
2、格里菲思体内转化实验
3、艾弗里体外转化实验
⑴实验者:
艾弗里及其同事。
⑵实验材料:
S型和R型细菌、细菌培养基。
⑶实验设计思路:
把S型细菌的各组成成分分开,单独研究它们各自的功能。
4、两实验的联系
⑴所用材料相同,都是肺炎双球菌R型和S型。
⑵体内转化实验是基础,仅说明S型细菌体内有“转化因子”,体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA。
⑶两实验都遵循对照原那么、单一变量原那么。
思考:
肺炎双球菌的转化实验中,S型细菌使R型细菌转化的遗传学原理是什么?
基因重组
【二】噬菌体侵染细菌的实验
1、实验者:
赫尔希和蔡斯。
2、实验材料:
T2噬菌体和大肠杆菌。
3、实验方法:
同位素示踪法。
4、T2噬菌体的特点
⑴结构:
外壳由蛋白质构成,头部含有DNA。
⑵生活方式:
寄生于大肠杆菌内。
⑶增殖特点:
在噬菌体DNA的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分,进行增殖。
6、实验说明:
⑴噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌细胞中,而蛋白质留在外面。
⑵子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。
7、结论:
DNA是遗传物质。
思考:
为什么用35S标记噬菌体的蛋白质外壳,用32P标记噬菌体的DNA?
通过对噬菌体中蛋白质和DNA的研究说明,仅在蛋白质中含有S,而P几乎都存在于DNA分子中。
【四】生物的遗传物质
1、具有细胞结构的生物〔无论是原核还是真核〕其遗传物质都是DNA。
2、不具有细胞结构的生物——病毒:
多数遗传物质是DNA,如T2噬菌体。
少数遗传物质是RNA,如HIV病毒,SARS病毒。
3、针对整个生物界来说,绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。
课堂讲解
考点一肺炎双球菌的转化实验
项目
内容
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
实验原理
S型细菌使人患肺炎或使小鼠患败血症
对S型细菌中的物质进行提取、分离,分别单独地观察各种物质的作用
实验过程及结果
体内转化实验流程:
体外转化实验流程:
实验结论
S型细菌体内有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质
联系
1.体内转化实验是基础,仅说明S型细菌体内有“转化因子”,体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA
2.两个转化实验都遵循对照原那么、单一变量原那么
知识拓展
1.格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”,并没有具体证明哪种物质是遗传物质。
最终证明DNA是遗传物质的是艾弗里。
2.格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里S型菌的DNA+R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有,但是R型多。
3.加热杀死的S型细菌,其蛋白质变性失活,但DNA氢键断裂变性失活后随温度降低又恢复活性(类似于PCR扩增)。
4.S型菌的DNA+DNA水解酶+R型活菌
只有R型细菌,该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质,而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质,尽管此实验可以证明该问题,但不是该实验的实验目的。
5.转化导致的变异方式类似于转基因技术,故应界定为基因重组。
例1、(2018·福州质检)格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下:
①将无毒的R型活细菌注入小鼠体内,小鼠不死亡;
②将有毒的S型活细菌注入小鼠体内,小鼠患败血症死亡;
③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内,小鼠不死亡;
④将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后,注入小鼠体内,小鼠患败血症死亡。
根据上述实验,以下说法正确的选项是()。
A、整个实验证明了DNA是转化因子
B、实验①、实验③可作为实验④的对照
C、实验④中的死亡小鼠体内S型活细菌毒性不能稳定遗传
D、重复做实验①与④,得到同样的结果,说明S型活细菌由R型活细菌突变而来
变式训练1、(2018·陕西咸阳模考)将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后,注射到小鼠体内,在小鼠体内S型和R型细菌含量变化情况如下图。
以下有关表达中错误的选项是()。
A、在死亡的小鼠体内可分离出S型和R型两种活细菌
B、曲线ab段下降是因为部分R型细菌被小鼠的免疫系统所消灭
C、曲线bc段上升,与S型细菌使小鼠发病后免疫力降低有关
D、S型细菌数量从0开始增多是由于R型细菌基因突变的结果
考点二噬菌体侵染细菌的实验分析
1、实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素,P几乎都存在于噬菌体DNA分子中,用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质,直接地单独地观察它们各自的作用。
2、侵染特点及过程
(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA,噬菌体蛋白质外壳留在外面不起作用。
(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。
提醒噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内,除噬菌体的DNA做模板起指导作用外,其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。
3、结果及分析
分组
结果
结果分析
对比实验(相互对照)
含32P噬菌体+细菌
上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内
32P——DNA进入了宿主细胞内
含35S噬菌体+细菌
宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中
35S——蛋白质外壳未进入宿主细胞留在外面
由上表分析可知:
噬菌体的DNA是其亲代与子代之间联系的“桥梁”,即“DNA是遗传物质”(结论)。
知识拓展
1、上清液中含未浸染的T2噬菌体和侵染后T2噬菌体外壳,沉淀物中含被感染的细菌。
2、该实验不能证明蛋白质不是遗传物质,因为蛋白质外壳留在外面,其作用不能证明。
3、该实验可同时证明
①DNA分子具有相对稳定性。
②DNA能自我复制,使前后代保持一定的连续性。
③DNA能控制蛋白质的生物合成。
例2、(2017·上海生物,25)假设1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染,裂解后释放的所有噬菌体()
A、一定有35S,可能有32PB、只有35S
C、一定有32P,可能有35SD、只有32P
变式训练2、(2018·北京东城区练习)如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染大肠杆菌,在产生的子代噬菌体的组成结构中,能够找到的标记元素为()。
A、在外壳中找到15N和35S
B、在DNA中找到15N和32P
C、在外壳中找到15N
D、在DNA中找到15N、32P和35S
考点三肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
相
同
点
实验
思路
均使DNA和蛋白质分开,单独处理,观察它们各自的作用,
但两类实验中DNA与蛋白质分开的方式不同
设计
原那么
都遵循了对照原那么
结论相
同点
能证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质
不
同
点
方法
不同
艾弗里
实验
直接分离:
分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,
分别与R型细菌混合培养
噬菌体
侵染细
菌实验
同位素标记法:
分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)
结论
不同
①肺炎双球菌转化实验的结论:
证明DNA是遗传物质,
蛋白质不是遗传物质;
②噬菌体侵染细菌实验的结论:
证明DNA是遗传物质,
不能证明蛋白质不是遗传物质,因蛋白质没有进入细菌体内
知识拓展
1.噬菌体侵染细菌的实验误差分析:
上清液和沉淀物中为何都有放射性
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上在上清液中不含放射性,下层沉淀物中应具有很高的放射性,而实验最终结果显示在离心后的上清液中,也有一定的放射性,而下层的放射性强度却比理论值略低。
原因有二:
一是保温时间过短,有一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,使上清液出现放射性;二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液,也会使上清液的放射性含量升高。
(2)假设用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不含放射性,但可能由于搅拌不充分,有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物也有一定放射性。
2.肺炎双球菌转化实验
(1)加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其活性。
(2)R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌DNA与R型菌DNA实现重组,表现出S型菌的性状,此变异属于基因重组。
例3、(2017·广州检测)肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验,证明了()
A、DNA是主要的遗传物质
B、蛋白质是遗传物质
C、RNA是遗传物质
D、DNA是遗传物质
答案:
D
解析:
这两个实验只能证明DNA为遗传物质。
得出“DNA是主要的遗传物质”的结论,是由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数生物如某些病毒的遗传物质是RNA。
变式训练2、(2018·广东六校联考Ⅱ)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。
这两个实验在设计思路上的共同点是()。
A、重组DNA片段,研究其表型效应
B、诱发DNA突变,研究其表型效应
C、设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应
D、应用同位素示踪技术,研究DNA在亲代与子代之间的传递
答案:
C
解析:
噬菌体侵染细菌实验没有重组DNA片段,A错;两实验均没有诱发DNA突变,B错;肺炎双球菌体外转化实验没有用到同位素示踪技术,D错;两个实验均设法把DNA与蛋白质分开,研究各自的效应,C对。
课堂练习
1、(2018·济南调研)注射后能使小白鼠患败血症而死亡的是()
A、R型肺炎双球菌
B、加热杀死后的R型肺炎双球菌
C、加热杀死后的S型肺炎双球菌
D、加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌混合
3、(2018·潍坊抽样监测)在证明DNA是生物遗传物质的实验中,用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,以下对于沉淀物中含有少量放射性现象的解释,正确的选项是()。
A、经搅拌与离心后有少量含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B、离心速度太快,含35S的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C、T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D、少量含有35S的蛋白质进入大肠杆菌
5、(2018·广东六校联考Ⅱ)在证明DNA是遗传物质的实验中,赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质,在下图中标记元素所在部位依次是()。
A、①④B、②④C、①⑤D、③⑤
答案:
A
解析:
32P存在于DNA的磷酸基团上,35S存在于组成蛋白质的氨基酸的R基中。
6、(2017·南京摸底)以下关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的表达中,错误的选项是()
A、需对S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定
B、配制的培养基应适合肺炎双球菌的生长和繁殖
C、转化的有效性与R型细菌的DNA纯度有密切关系
D、实验证明了DNA是遗传物质而蛋白质不是
答案:
C
解析:
由艾弗里的肺炎双球菌转化实验过程可知,提取的S型细菌的DNA纯度越高,转化的有效性越强,说明转化的有效性与S型细菌的DNA纯度有密切关系。
7、(2017·广东卷,2)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。
从表可知()
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型
②
R
荚膜多糖
R型
③
R
DNA
R型、S型
④
R
DNA(经DNA酶处理)
R型
A、①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B、②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C、③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D、①~④说明DNA是主要的遗传物质
8、(2018年扬州调研)以下有关科学家遗传学实验研究的表达中,错误的选项是()
实验材料实验过程实验结果与结论
AR型和S型肺炎双球菌将R型活菌与S型菌的DNA和DNA水解酶混合培养只有R型菌落,说明DNA被水解后,就失去了遗传效应
B噬菌体和大肠杆菌用含35S标记的噬菌体感染普通的大肠杆菌,短时间保温离心获得的上清液中的放射性很高,说明蛋白质是遗传物质
C烟草花叶病毒和烟草用从烟草花叶病毒分离出的RNA感染烟草烟草感染出现病斑,说明烟草花叶病毒的RNA可能是遗传物质
D大肠杆菌将已用15N标记DNA的大肠杆菌培养在含14N的培养基中经三次分裂后,含15N的DNA占DNA总数的1/4,说明DNA分子的复制方式是半保留复制
答案:
B
解析:
A项实验的结果说明DNA被水解后,R型活菌不能转化为S型活菌,说明DNA被水解后,失去了遗传效应。
9、(2018年温州联考)噬菌体是一类细菌病毒。
以下关于噬菌体侵染细菌实验的相关表达中不正确的选项是()
A、该实验证明DNA是遗传物质蛋白质不是遗传物质
B、侵染过程的“合成”阶段,噬菌体DNA作为模板,而原料、ATP、酶、场所等条件均由细菌提供
C、为确认何种物质注入细菌体内,可用32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质
D、假设用32P对噬菌体双链DNA标记,再转入培养有细菌的普通培养基中让其连续复制n次,那么含32P的DNA应占子代DNA总数的1/2n-1
10、(2018·杭州模拟)下图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤,以下有关说法正确的选项是()
A、①要加热处理,②要将各提取物分别与R菌混合培养,③转入固体培养基
B、①不加热处理,②要将所有提取物与R菌共同培养,③转入液体培养基
C、③转入固体培养基培养,结果只有S或R一种菌落
D、③转入固体培养基培养,结果可能有S、R两种菌落
答案:
D
解析:
图中①是分离提纯S菌各组成成分,②是将提取物与R型菌混合培养,③是转入固体培养基中培养,可产生R、S两种菌。
11、(2018·苏北四市联考)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验,进行了如下实验:
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌;②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌;③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。
一段时间后进行离心,检测到放射性存在的主要部位依次是()
A、沉淀、上清液、沉淀和上清液
B、沉淀、沉淀、沉淀和上清液
C、沉淀、上清液、沉淀
D、上清液、上清液、沉淀和上清液
答案:
B
解析:
①放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸中;②放射性主要集中在子代噬菌体蛋白质外壳中;③放射性主要集中在部分子代噬菌体的核酸和留在细菌外的蛋白质外壳中。
12、(2017·江苏卷,12)关于“噬菌体侵染细胞的实验”的表达,正确的选项是()
A、分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B、分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养
C、用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D、32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
13、(2018年宁波一模)人们对遗传物质和基因的认识经历了一个发展的过程,以下关于遗传物质和基因的表达正确的选项是()
A、科学家利用肺炎双球菌为实验材料进行了活体细菌转化实验,证明DNA是遗传物质
B、烟草花叶病毒的RNA与霍氏车前病毒的蛋白质重建而成的新病毒能感染烟草并增殖出完整的烟草花叶病毒
C、科学家根据同位素示踪实验的结果证实了DNA的半保留复制。
生物体通过DNA的复制实现了遗传信息的表达
D、根据沃森和克里克构建的DNA分子模型,每个磷酸基团上连接1个脱氧核糖
14、〔经典题目〕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,设计实验如下:
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()
选项放射性S元素P元素
A全部无全部32S全部31P
B全部有全部35S多数32P、少数31P
C少数有全部32S少数32P、多数31P
D全部有全部35S少数32P、多数31P
答案:
D
解析:
由题干可获取的主要信息有:
①家禽体细胞被32P标记,H5N1病毒寄生后也被32P标记;②家禽体细胞被35S标记,H5N1病毒寄生后也被35S标记。
解答此题可先根据图解明确标记元素所标记的化合物,及病毒的结构特点和侵染过程,然后作出选择。
病毒侵染细胞时,蛋白质外壳留在外面,只有核酸注入细胞,由图可知,病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其RNA被32P标记),然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。
病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P(不具放射性),也有自身核酸(含32P),故子代病毒的核酸大多含31P,少数含32P;病毒合成蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的,故全被35S标记。
15、〔2018山东5〕假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。
用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。
以下表达正确的选项是
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸“
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1:
49
D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变
16、〔2018·太原调研24〕科学家用含有15N的培养基培养大肠杆菌,再用该大肠杆菌培养T2噬菌体,待大肠杆菌解体后,15N〔〕
A、不出现在T2噬菌体中B、仅发现于T2噬菌体的DNA中
C、发现于T2噬菌体的外壳和DNA中D、仅发现于T2噬菌体的外壳中
答案:
C
解析:
T2噬菌体是由DNA和蛋白质组成的,蛋白质分子中含有C、H、O、N、S元素,而DNA分子中含有C、H、O、N、P元素,噬菌体在大肠杆菌中增殖时,所用原料(氨基酸和脱氧核苷酸)都来自大肠杆菌。
由于大肠杆菌在含15N的培养基中培养,所以大肠杆菌内的氨基酸和脱氧核苷酸都含15N。
因此,在子代噬菌体的蛋白质和DNA中都含有15N。
17、〔2018·金华十校期末19〕将细菌体在含有31P核苷酸和32S氨基酸的培养基中培养多代后,再用DNA和蛋白质分别被32P和35S标记的噬菌体侵染,那么噬菌体在细菌体内复制三次后,含有31P和含有35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的〔〕
A、1和1B、1/4和0C、1和0D、1/4和1
18、〔2018重庆〕2.针对耐药菌日益增多的情况,利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注,以下有关噬菌体的表达,正确的选项是
A.利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B.以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C.外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成,使该细菌死亡
D.能在宿主菌内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解
答案:
A
解析:
噬菌体侵入寄主后,利用寄主菌的原料〔氨基酸和核苷酸〕,合成噬菌体的蛋白质、DNA,所以A对;子代噬菌体是以噬菌体的DNA为模板来复制的,B错;噬菌体消耗细菌细胞内的物质,导致细菌死亡,C错误;噬菌体没有细胞结构,不能以二分裂方式增殖,而是在寄主菌体内合成各个部件后,组装,释放,使细菌裂解,D错
19、(2018·烟台调研)阅读以下材料,回答有关问题。
从2017年3月底开始,墨西哥、美国等国接连爆发大规模甲型H1N1流感疫情,并迅速蔓延至北美地区以外的国家,全球拉响防疫警报。
某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现,常见的流感病毒都是RNA病毒,同时提出疑问:
甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。
下面是兴趣小组为探究甲型H1N1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,甲型H1N1流感病毒的核酸提取液,胚胎干细胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤:
第一步:
把甲型H1N1流感病毒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物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,检测是否有甲型H1N1流感病毒产生。
(4)请预测结果及结论:
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③假设A、B、C三组均出现甲型H1N1流感病毒,那么甲型H1N1流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
20、(2018年烟台检测)1952年,赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌的实验,是人类探究“什么是遗传物质”的最具说服力的实验。
如图为用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验,据图回答以下问题:
(1)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA。
如果仅凭猜想,控制其性状的遗传物质有可能是_______________________。
(2)你认为怎样才能得到被32P标记的T2噬菌体?
请简述你的实验方案。
___________________________________。
(3)当接种噬菌体后培养时间过长,发现在搅拌后的上清液中有放射性,其最可能的原因是_____________________________。
(4)一个噬菌体含有一个DNA分子。
理论上分析,一个被32P标记的T2噬菌体侵染细菌后,复制出n个子代噬菌体,其中携带32P的噬菌体有________个。
复制用的原料来自于_______________________。
21、(2018·北京海淀区期末)1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能,请回答以下有关问题。
(1)他们指出“噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。
这句话指出了噬菌体作实验材料具有____
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