第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)
【高考目標(biāo)導(dǎo)航】
人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程
【基礎(chǔ)知識(shí)梳理】
一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)
1、主導(dǎo)觀點(diǎn)：蛋白質(zhì)是主要的遺傳物質(zhì)。
2、對(duì)DNA的認(rèn)識(shí)：
（1）基本組成單位：脫氧核苷酸
化學(xué)組成：磷酸、脫氧核糖和堿基三部分
種類(lèi)：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(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
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(lèi)莢膜無(wú)多糖類(lèi)莢膜
毒性有毒性，使小鼠患敗血癥死亡無(wú)毒
2、格里菲思轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（體內(nèi)轉(zhuǎn)化）
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果
（2）結(jié)論：加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有某種促成R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的“轉(zhuǎn)化因子”。
3、艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（體外轉(zhuǎn)化）
（1）設(shè)計(jì)思路：設(shè)法把S型細(xì)菌的DNA與其他各組成成分分開(kāi)，單獨(dú)研究它們各自的功能。
（2）過(guò)程及結(jié)果：
（3）結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，而蛋白質(zhì)、多糖及DNA的水解物都不是。
三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素示蹤法。
2、T2噬菌體的特點(diǎn)
（1）結(jié)構(gòu)：外殼由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部含有DNA。
（2）生活方式：細(xì)胞內(nèi)寄生，不能獨(dú)立進(jìn)行新陳代謝。
（3）結(jié)構(gòu)成分：蛋白質(zhì)構(gòu)成其頭、尾兩部分的外殼，DNA被包在頭部的外殼內(nèi)。
（3）增殖特點(diǎn)：在噬菌體DNA的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)合成自身成分，進(jìn)行增殖。
3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果
（1）標(biāo)記細(xì)菌：將細(xì)菌培養(yǎng)在含35S的培養(yǎng)基，培養(yǎng)出含35S的細(xì)菌；將細(xì)菌培養(yǎng)在含32P的培養(yǎng)基，培養(yǎng)出含32P的細(xì)菌。
（2）標(biāo)記噬菌體：將噬菌體培養(yǎng)在含35S的細(xì)菌中，培養(yǎng)出含35S的噬菌體；將噬菌體培養(yǎng)在含32P的細(xì)菌中，培養(yǎng)出含32P的噬菌體。
（3）噬菌體侵染細(xì)菌：
①將被35S標(biāo)記的噬菌體培養(yǎng)在細(xì)菌中，培養(yǎng)出的子代噬菌體中無(wú)35S。
②將被32P標(biāo)記的噬菌體培養(yǎng)在細(xì)菌中，培養(yǎng)出的子代噬菌體中有32P。
（4）結(jié)果分析：
①噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼留在外面。
②子代噬菌體的各種性狀是通過(guò)親代DNA來(lái)遺傳的。
（5）結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。
四、RNA也是遺傳物質(zhì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)
1、材料：煙草花葉病毒。
2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果：
3、結(jié)論：RNA是遺傳物質(zhì)。
4、人類(lèi)的探索結(jié)論
DNA是主要的遺傳物質(zhì)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少部分生物的遺傳物質(zhì)是RNA。
【要點(diǎn)名師透析】
一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
研 究 人
1928?英?格里菲思
1944?美?艾弗里
過(guò)程結(jié)果無(wú)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(wú)毒R活菌+加熱殺死的S菌→→小鼠→→死亡(從體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌)S型活細(xì)菌
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
多糖 脂質(zhì) 蛋白質(zhì) RNA DNA DNA水解物
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
所得活菌：R R R R S+R R
分析a組結(jié)果說(shuō)明：R型細(xì)菌無(wú)毒性
b組結(jié)果說(shuō)明：S型細(xì)菌有毒性
c組結(jié)果說(shuō)明：加熱殺死的S型細(xì)菌已失活
d組結(jié)果證明：有R型無(wú)毒細(xì)菌已轉(zhuǎn)化為S型有毒細(xì)菌，說(shuō)明S型細(xì)菌內(nèi)含有使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化
S型細(xì)菌的其他物質(zhì)不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化
結(jié) 論d組實(shí)驗(yàn)中，已加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”，促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 (主要通過(guò)d組證明)S型細(xì)菌體內(nèi)只有DNA才是"轉(zhuǎn)化因子"，即DNA是遺傳物質(zhì)
相同點(diǎn)1、巧妙選用R型和S型兩種肺炎雙球菌
2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩际翘骄窟z傳物質(zhì)的成分
3、體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，后者則是前者的延伸
4、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都遵循對(duì)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(zhì)是DNA的實(shí)驗(yàn)中，將從S型活菌中提取的DNA用DNA酶進(jìn)行了處理，并將處理后的DNA與R型菌混合培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上僅有R型菌生長(zhǎng)。設(shè)置本實(shí)驗(yàn)步驟的目的是( )
A.證明R型菌生長(zhǎng)不需要DNA
B.與“以S型菌的DNA與R型菌混合培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)形成對(duì)照
C.補(bǔ)充R型菌生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
D.直接證明S型菌DNA不是促進(jìn)R型菌轉(zhuǎn)化的因素
【解析】本實(shí)驗(yàn)中真正的實(shí)驗(yàn)組是S型活菌中提取的DNA與 R型菌混合培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上有R型菌和S型菌共同生長(zhǎng)，為證明DNA的作用，設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)一步證明實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
【答案】B
二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)材料T2噬菌體、大腸桿菌
實(shí)驗(yàn)方法同位素標(biāo)記法
巧妙構(gòu)思噬菌體只有DNA和蛋白質(zhì)兩種成分
實(shí)驗(yàn)思路S是蛋白質(zhì)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(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)、直接單獨(dú)的觀察它們的作用。
過(guò)程、結(jié)果①標(biāo)記細(xì)菌
細(xì)菌+含35S的培養(yǎng)基→→含35S的細(xì)菌
細(xì)菌+含32P的培養(yǎng)基→→含32P的細(xì)菌
②標(biāo)記噬菌體
噬菌體+含35S的細(xì)菌→→含35S的噬菌體
噬菌體+含32P的細(xì)菌→→含32P的噬菌體
④噬茵體侵染細(xì)菌
含35S的噬菌體＋細(xì)菌→→宿主細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有35S，35S分布在宿主細(xì)胞外
含32P的噬菌體+細(xì)菌→→宿主細(xì)胞外幾乎沒(méi)有32P，32P主要分布在宿主細(xì)胞內(nèi)
實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程3表明，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼并未進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，噬菌體的DNA進(jìn)入了細(xì)菌的內(nèi)部
實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
【典例】赫爾希與蔡斯用32P標(biāo)記T2噬菌體與無(wú)標(biāo)記的細(xì)菌培養(yǎng)液混合，一段時(shí)間后經(jīng)過(guò)攪拌、離心得到了上清液和沉淀物。與此有關(guān)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(méi)有完成侵染細(xì)菌的過(guò)程
B.32P 標(biāo)記T2噬菌體的DNA在細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制時(shí)，需要的酶是由噬菌體攜帶到細(xì)菌體內(nèi)的
C.在此實(shí)驗(yàn)中最后獲得的子代噬菌體大部分不含有放射性
D.在細(xì)菌體內(nèi)產(chǎn)生的mRNA不含有放射性
【解析】由于含有放射性的DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制，所以沉淀物中應(yīng)該有放射性，但只有少部分，因?yàn)镈NA具有半保留復(fù)制特點(diǎn)。新形成的脫氧 核苷酸鏈?zhǔn)抢眉?xì)菌體內(nèi)的物 質(zhì)合成的，沒(méi)有放射性，同理新產(chǎn)生的mRNA也不具有放射性。如果侵染的時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒(méi)有完成侵染細(xì)菌的過(guò)程，就會(huì)存在于上清液中。
【答案】B
三、肺炎雙球菌與噬菌體侵染細(xì)菌的比較
相同點(diǎn)1、均使DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)處理，觀察它們各自的作用，但兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)中DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)的方式不同
2、都遵循了對(duì)照原則
3、都能證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)
不同點(diǎn)方法不同艾弗里實(shí)驗(yàn)直接分離：分離S型細(xì)菌的DNA、多糖、蛋白質(zhì)等，分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)
噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)同位素標(biāo)記法：分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)的特殊元素，侵染時(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表。從表可知 ( )
實(shí)驗(yàn)組號(hào)接種菌型加入S型菌物質(zhì)培養(yǎng)皿長(zhǎng)菌情況
①R蛋白質(zhì)R型
②R莢膜多糖R型
③RDNAR型、S型
④RDNA（經(jīng)DNA酶處理）R型
A.①不能證明S型菌的蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子
B.②說(shuō)明S型菌的莢膜多糖有酶活性
C.③和④說(shuō)明S型菌的DNA是轉(zhuǎn)化因子
D.①~④說(shuō)明DNA是主要的遺傳物質(zhì)
【解析】A項(xiàng)，①組：R+S型菌的蛋白質(zhì)，只長(zhǎng)出R型菌，說(shuō)明蛋白質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子。B項(xiàng)，②組：R+S型菌的莢膜多糖，只長(zhǎng)出R型菌，說(shuō)明莢膜多糖不是轉(zhuǎn)化因子。無(wú)法證明S型菌的莢膜多糖有酶活性。C項(xiàng)，③組：R+S型菌的DNA，結(jié)果既有R型菌又有S型菌，說(shuō)明DNA可以使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌，④組：用DNA酶將DNA水解，結(jié)果只長(zhǎng)出R型菌，說(shuō)明DNA的水解產(chǎn)物不能使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌，從一個(gè)反面說(shuō)明了只有DNA才能使R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。D項(xiàng)此實(shí)驗(yàn)只涉及R型和S型肺炎雙球菌兩種生物，沒(méi)有涉及RNA病毒，無(wú)法證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
【答案】C
2、（2011?江蘇高考）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(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫培養(yǎng)
C.用35S標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)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(biāo)記的噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)分別說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
【解析】A項(xiàng)，應(yīng)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(xiàng)，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)行短時(shí)間的保溫培養(yǎng)。C項(xiàng)，沉淀物存在少量放射性，說(shuō)明沉淀物中有35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)外殼，是攪拌不充分所致。D項(xiàng)，噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，因蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)。
【答案】C
3、（2010?江蘇高考）探索遺傳物質(zhì)的過(guò)程是漫長(zhǎng)的．直到20世紀(jì)初期，人們?nèi)云兆氛J(rèn)為蛋白質(zhì)是遣傳物質(zhì)。當(dāng)時(shí)人們作出判斷的理由不包括
A.不同生物的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上存在差異
B.蛋白質(zhì)與生物的性狀密切相關(guān)
C.蛋白質(zhì)比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性，并且能夠自我復(fù)制
D.蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列組臺(tái)可以貯存大量遺傳信息
【解析】本題借助科學(xué)發(fā)展史考查蛋白質(zhì)的多樣性等特點(diǎn)。蛋白質(zhì)不具備熱穩(wěn)定性，也不能復(fù)制，故選C項(xiàng)。其他選項(xiàng)所述的蛋白質(zhì)的特點(diǎn)，與遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的特征一致，可作為遺傳物質(zhì)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(zhì)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(fù)制就是基因表達(dá)的過(guò)程 D. DNA是主要的遺傳物質(zhì)
【解析】本題考查學(xué)生的理解能力。蛋白質(zhì)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(gè)基本功能，即復(fù)制和表達(dá)；基因的復(fù)制是以DNA為基本單位進(jìn)行的；基因的表達(dá)分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程；由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
【答案】D
5、（2009?江蘇高考）科學(xué)家從煙草花葉病毒（TMV）中分離出a、b兩個(gè)不同品系，它們感染植物產(chǎn)生的病斑形態(tài)不同。下列4組實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)下表）中，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是
實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
編號(hào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程病斑
類(lèi)型病斑中分離出
的病毒類(lèi)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(zhì)+b型TMV的RNA） 感染植物b型a型
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaosan/69308.html
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