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第3章 基因的本質
第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質
【高考目標導航】
人類對遺傳物質的探索過程

【基礎知識梳理】
一、對遺傳物質的早期推測
1、主導觀點：蛋白質是主要的遺傳物質。
2、對DNA的認識：
（1）基本組成單位：脫氧核苷酸
化學組成：磷酸、脫氧核糖和堿基三部分
種類：4種，由堿基決定
（2）生物大分子：由許多脫氧核苷酸聚合而成。
二、肺炎雙球菌的轉化實驗
1、肺炎雙球菌
S型菌R型菌
菌落表面光滑表面粗糙
菌體有多糖類莢膜無多糖類莢膜
毒性有毒性，使小鼠患敗血癥死亡無毒


2、格里菲思轉化實驗（體內轉化）
（1）實驗過程及結果

（2）結論：加熱殺死的S型細菌中，含有某種促成R型細菌轉化為S型細菌的“轉化因子”。
3、艾弗里轉化實驗（體外轉化）
（1）設計思路：設法把S型細菌的DNA與其他各組成成分分開，單獨研究它們各自的功能。
（2）過程及結果：

（3）結論：DNA才是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質，而蛋白質、多糖及DNA的水解物都不是。
三、噬菌體侵染細菌的實驗
1、實驗方法：放射性同位素示蹤法。
2、T2噬菌體的特點
（1）結構：外殼由蛋白質構成，頭部含有DNA。
（2）生活方式：細胞內寄生，不能獨立進行新陳代謝。
（3）結構成分：蛋白質構成其頭、尾兩部分的外殼，DNA被包在頭部的外殼內。
（3）增殖特點：在噬菌體DNA的作用下，利用大腸桿菌體內的物質合成自身成分，進行增殖。
3、實驗過程及結果
（1）標記細菌：將細菌培養(yǎng)在含35S的培養(yǎng)基，培養(yǎng)出含35S的細菌；將細菌培養(yǎng)在含32P的培養(yǎng)基，培養(yǎng)出含32P的細菌。
（2）標記噬菌體：將噬菌體培養(yǎng)在含35S的細菌中，培養(yǎng)出含35S的噬菌體；將噬菌體培養(yǎng)在含32P的細菌中，培養(yǎng)出含32P的噬菌體。
（3）噬菌體侵染細菌：
①將被35S標記的噬菌體培養(yǎng)在細菌中，培養(yǎng)出的子代噬菌體中無35S。
②將被32P標記的噬菌體培養(yǎng)在細菌中，培養(yǎng)出的子代噬菌體中有32P。
（4）結果分析：
①噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌細胞中，而蛋白質外殼留在外面。
②子代噬菌體的各種性狀是通過親代DNA來遺傳的。
（5）結論：DNA是遺傳物質。
四、RNA也是遺傳物質的相關實驗
1、材料：煙草花葉病毒。
2、實驗過程及結果：

3、結論：RNA是遺傳物質。
4、人類的探索結論
DNA是主要的遺傳物質，因為實驗證明絕大多數生物的遺傳物質是DNA，只有少部分生物的遺傳物質是RNA。

【要點名師透析】
一、肺炎雙球菌的轉化實驗
體內轉化實驗體外轉化實驗
研 究 人
1928?英?格里菲思
1944?美?艾弗里
過程結果無毒R型活菌→→小鼠→→不死亡
有毒S型活菌→→小鼠→→死亡
有毒S型活菌→→有毒S型死菌→→小鼠→→不死亡
無毒R活菌+加熱殺死的S菌→→小鼠→→死亡(從體內分離出S型活細菌)S型活細菌
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
多糖 脂質 蛋白質 RNA DNA DNA水解物
　　　　　　 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

　　　　　　 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
所得活菌：R R R R S+R R
分析a組結果說明：R型細菌無毒性
b組結果說明：S型細菌有毒性
c組結果說明：加熱殺死的S型細菌已失活
d組結果證明：有R型無毒細菌已轉化為S型有毒細菌，說明S型細菌內含有使R型細菌轉化為S型細菌的物質S型細菌的DNA使R型細菌發(fā)生轉化
S型細菌的其他物質不能使R型細菌發(fā)生轉化
結　　論d組實驗中，已加熱殺死的S型細菌體內含有“轉化因子”，促使R型細菌轉化為S型細菌　(主要通過d組證明)S型細菌體內只有DNA才是"轉化因子"，即DNA是遺傳物質
相同點1、巧妙選用R型和S型兩種肺炎雙球菌
2、實驗目的都是探究遺傳物質的成分
3、體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，后者則是前者的延伸
4、實驗設計都遵循對照原則和單一變量原則
【典例】(2011?北京模擬)在艾弗里證明遺傳物質是DNA的實驗中，將從S型活菌中提取的DNA用DNA酶進行了處理，并將處理后的DNA與R型菌混合培養(yǎng)，結果發(fā)現培養(yǎng)基上僅有R型菌生長。設置本實驗步驟的目的是( )
A.證明R型菌生長不需要DNA
B.與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實驗形成對照
C.補充R型菌生長所需要的營養(yǎng)物質
D.直接證明S型菌DNA不是促進R型菌轉化的因素
【解析】本實驗中真正的實驗組是S型活菌中提取的DNA與 R型菌混合培養(yǎng)，結果發(fā)現培養(yǎng)基上有R型菌和S型菌共同生長，為證明DNA的作用，設置了對照實驗，以進一步證明實驗結論。
【答案】B
二、噬菌體侵染細菌的實驗
實驗材料T2噬菌體、大腸桿菌
實驗方法同位素標記法
巧妙構思噬菌體只有DNA和蛋白質兩種成分
實驗思路S是蛋白質的特有元素，P幾乎都存在于DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分別標記DNA和蛋白質、直接單獨的觀察它們的作用。
過程、結果①標記細菌
細菌+含35S的培養(yǎng)基→→含35S的細菌
細菌+含32P的培養(yǎng)基→→含32P的細菌
②標記噬菌體
噬菌體+含35S的細菌→→含35S的噬菌體
噬菌體+含32P的細菌→→含32P的噬菌體
④噬茵體侵染細菌
含35S的噬菌體＋細菌→→宿主細胞內沒有35S，35S分布在宿主細胞外
含32P的噬菌體+細菌→→宿主細胞外幾乎沒有32P，32P主要分布在宿主細胞內
實驗分析過程3表明，噬菌體的蛋白質外殼并未進入細菌內部，噬菌體的DNA進入了細菌的內部
實驗結論DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質



【典例】赫爾希與蔡斯用32P標記T2噬菌體與無標記的細菌培養(yǎng)液混合，一段時間后經過攪拌、離心得到了上清液和沉淀物。與此有關的敘述不正確的是( )
A.上清液中有少量放射性的原因是部分噬菌體沒有完成侵染細菌的過程
B.32P 標記T2噬菌體的DNA在細菌體內復制時，需要的酶是由噬菌體攜帶到細菌體內的
C.在此實驗中最后獲得的子代噬菌體大部分不含有放射性
D.在細菌體內產生的mRNA不含有放射性
【解析】由于含有放射性的DNA進入細菌體內復制，所以沉淀物中應該有放射性，但只有少部分，因為DNA具有半保留復制特點。新形成的脫氧 核苷酸鏈是利用細菌體內的物 質合成的，沒有放射性，同理新產生的mRNA也不具有放射性。如果侵染的時間過短，部分噬菌體沒有完成侵染細菌的過程，就會存在于上清液中。
【答案】B
三、肺炎雙球菌與噬菌體侵染細菌的比較
相同點1、均使DNA和蛋白質分開，單獨處理，觀察它們各自的作用，但兩類實驗中DNA與蛋白質分開的方式不同
2、都遵循了對照原則
3、都能證明DNA是遺傳物質，但不能證明DNA是主要的遺傳物質
不同點方法不同艾弗里實驗直接分離：分離S型細菌的DNA、多糖、蛋白質等，分別與R型細菌混合培養(yǎng)
噬菌體侵染細菌實驗同位素標記法：分別標記DNA和蛋白質的特殊元素，侵染時自然分離
【感悟高考真題】
1、（2011? 廣東高考）艾弗里和同事用R型和S型肺炎雙球菌進行實驗，結果如下表。從表可知 ( )
實驗組號接種菌型加入S型菌物質培養(yǎng)皿長菌情況
①R蛋白質R型
②R莢膜多糖R型
③RDNAR型、S型
④RDNA（經DNA酶處理）R型
A.①不能證明S型菌的蛋白質不是轉化因子
B.②說明S型菌的莢膜多糖有酶活性
C.③和④說明S型菌的DNA是轉化因子
D.①~④說明DNA是主要的遺傳物質
【解析】A項，①組：R+S型菌的蛋白質，只長出R型菌，說明蛋白質不是轉化因子。B項，②組：R+S型菌的莢膜多糖，只長出R型菌，說明莢膜多糖不是轉化因子。無法證明S型菌的莢膜多糖有酶活性。C項，③組：R+S型菌的DNA，結果既有R型菌又有S型菌，說明DNA可以使R型菌轉化為S型菌，④組：用DNA酶將DNA水解，結果只長出R型菌，說明DNA的水解產物不能使R型菌轉化為S型菌，從一個反面說明了只有DNA才能使R型菌發(fā)生轉化。D項此實驗只涉及R型和S型肺炎雙球菌兩種生物，沒有涉及RNA病毒，無法證明DNA是主要的遺傳物質。
【答案】C
2、（2011?江蘇高考）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和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體
B.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(yǎng)
C.用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致
D.32P、35S標記的噬菌體侵染實驗分別說明DNA是遺傳物質、蛋白質不是遺傳物質
【解析】A項，應分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體。B項，分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行短時間的保溫培養(yǎng)。C項，沉淀物存在少量放射性，說明沉淀物中有35S標記的噬菌體蛋白質外殼，是攪拌不充分所致。D項，噬菌體侵染細菌的實驗證明DNA是遺傳物質，不能證明蛋白質不是遺傳物質，因蛋白質沒有進入細菌體內。
【答案】C
3、（2010?江蘇高考）探索遺傳物質的過程是漫長的．直到20世紀初期，人們仍普追認為蛋白質是遣傳物質。當時人們作出判斷的理由不包括
A.不同生物的蛋白質在結構上存在差異
B.蛋白質與生物的性狀密切相關
C.蛋白質比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性，并且能夠自我復制
D.蛋白質中氨基酸的不同排列組臺可以貯存大量遺傳信息
【解析】本題借助科學發(fā)展史考查蛋白質的多樣性等特點。蛋白質不具備熱穩(wěn)定性，也不能復制，故選C項。其他選項所述的蛋白質的特點，與遺傳物質應具備的特征一致，可作為遺傳物質的理由。
【答案】C
4、（2010?廣東高考）下列敘述正確的是
A.DNA 是蛋白質合成的直接模板 B. 每種氨基酸僅有一種密碼子編碼
C.DNA 復制就是基因表達的過程 D. DNA是主要的遺傳物質
【解析】本題考查學生的理解能力。蛋白質合成的直接模板是mRNA；一種氨基酸可有一種或多種密碼子編碼；基因具有兩個基本功能，即復制和表達；基因的復制是以DNA為基本單位進行的；基因的表達分為轉錄和翻譯兩個過程；由于絕大多數生物的遺傳物質都是DNA，所以DNA是主要的遺傳物質。
【答案】D
5、（2009?江蘇高考）科學家從煙草花葉病毒（TMV）中分離出a、b兩個不同品系，它們感染植物產生的病斑形態(tài)不同。下列4組實驗（見下表）中，不可能出現的結果是
實驗實驗結果
編號實驗過程病斑
類型病斑中分離出
的病毒類型
① a型TMV斗感染植物a型a型
②b型TMV呻感染植物b型b型
③組合病毒（a型TMV的蛋白質+b型TMV的RNA） 感染植物b型a型

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/gaosan/69308.html

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