第1节 DNA是主要的遗传物质 (对照原则-相互对照) 知识识内容考纲纲要求考纲纲理解 人类对遗传类对遗传 物 质质的探索过过程 掌握探究DNA为遗传为遗传 物质质 的思维维方法；掌握肺炎双球 菌实验实验 和噬菌体侵染细细菌 实验过实验过 程、结结果及二者之 间间异同点；理解“同位素标标 记记法”的科学研究方法；理 解DNA是主要的遗传遗传 物质质 一、DNA是主要的遗传遗传 物质质 1DNA是遗传遗传 物质质的间间接证证据：从生殖角度看 ，亲亲子代间间染色体保持一定的稳稳定性和连续连续 性；从染 色体组组成看，DNA在染色体上含量稳稳定，性质稳质稳 定， 以染色体为为其主要载载体。 2DNA是遗传遗传 物质质的直接证证据：肺炎双球菌的 体内转转化实验实验 、肺炎双球菌的体外转转化实验实验 和噬菌体 侵染细细菌的实验实验 。 (1)肺炎双球菌的体内转转化实验实验 (格里菲思) 肺炎双球菌的类类型： 过过程： 特点 类类型 菌落荚荚膜毒性是否致病 S型光滑有有是 R型粗糙无无否 结论结论 ：加热杀热杀 死的_细细菌中存在“转转化因子”， 将无毒_转转化成有毒_。S型 S型 R型 (2)肺炎双球菌的体外转转化实验实验 (艾弗里) 结论结论 ：“转转化因子”是_，也就是说说 _是遗传遗传 物质质，而_不是遗传遗传 物质质。 蛋白质 DNA DNA (3)噬菌体侵染细细菌的实验实验 T2噬菌体： T2噬菌体是专门专门 寄生在大肠肠杆菌内的一种病毒 。它由蛋白质质外壳和内部的DNA组组成。 实验实验 原理： 噬菌体侵染细细菌后，在自身_的作用下 ，利用细细菌体内的物质质来合成_，从而 大量增殖。 实验实验 方法：同位素标记标记 法(同位素示踪法) 实验过实验过 程 遗传物质 自身所需的物质 a用35S和32P分别标记别标记 噬菌体的蛋白质质和DNA(方 法：用分别别含35S和32P的培养基培养细细菌，再分别别用上述 细细菌培养噬菌体)； b用标记标记 的噬菌体分别别侵染未标记标记 的细细菌； c离心分离后，分别测别测 定不同情况下放射性位置。 .35S标记标记 的蛋白质质噬菌体侵染细细菌细细菌内无放射 性表明噬菌体蛋白质质未进进入到细细菌内部。 .32P标记标记 的DNA噬菌体侵染细细菌细细菌内有放射 性表明噬菌体DNA进进入到细细菌内部。 结论结论 ：在噬菌体中，亲亲子代之间间具有连续连续 性的物质质 是DNA，而不是蛋白质质，噬菌体的各种性状是通过亲过亲 代 的DNA遗传给遗传给 后代的，因而_。 DNA是遗传物质 注：以上实验证实实验证实 的是DNA是遗传遗传 物质质，而 不是证证明DNA是主要遗传遗传 物质质。 噬菌体侵染细细菌实验还证实验还证 明了DNA能自我复 制，并能指导导蛋白质质的合成。 噬菌体DNA复制和噬菌体蛋白质质合成所需的酶 、原料、能量、场场所等条件均由细细菌提供。 病毒的繁殖方式为为增殖，不同于无性生殖和有 性生殖。 3少数生物的遗传遗传 物质质是RNA 烟草花叶病毒(TMV)的遗传遗传 物质质是RNA。 4DNA是主要的遗传遗传 物质质 绝绝大多数生物以_作为遗传为遗传 物质质，包括具 有细细胞结结构(包括原核生物和真核生物)的生物和DNA 病毒；少数_以RNA作为遗传为遗传 物质质，如烟 草花叶病毒、流感病毒、致癌病毒等。 DNA RNA病毒 一、肺炎双球菌转转化实验实验 和噬菌体侵染细细菌实实 验验的比较较 肺炎双球菌转转化实验实验噬菌体侵染细细菌实验实验 不 同 点 处处理 方式 不同 艾弗里的实验实验 ：直接将 S型细细菌的DNA、多糖 、蛋白质质等分开，分别别 与R型细细菌混合培养 赫尔希和蔡斯的实验实验 ：分 别别用同位素35S、32p标记标记 噬 菌体蛋白质质和DNA，让让其 分别别侵染大肠肠杆菌 实验实验 结论结论 不同 证证明DNA是遗传遗传 物质质 ，蛋白质质不是遗传遗传 物 质质 证证明DNA是遗传遗传 物质质，在 亲亲子代之间间保持连续连续 性 相 同 点 实验实验 思路相同：设设法将DNA与其他物质质分开，单单 独地直接研究它们们各自的作用； 实验设计实验设计 原则则相 同：都遵循对对照性原则则 特别别提醒： 本实验不能标记C、H、N等元素，因为C、H、N元 素在蛋白质和DNA中都含有，无法起到区分蛋白质和 DNA的作用。 二、肺炎双球菌转转化实验实验 中的几个问题问题 1为为什么有荚荚膜的S型细细菌可以使人患肺炎或使 小鼠患败败血症，而无荚荚膜的R型细细菌不能够够引起上述 症状呢？ 因为为当有荚荚膜的S型细细菌被吞噬细细胞吞噬后，由 于受荚荚膜的保护护，其能抵抗吞噬和消化作用，从而迅 速繁殖、扩扩散，引起机体发发生疾病，严严重时时引起死 亡，这这才是S型细细菌有毒性的真正原因。 2为为什么加热杀热杀 死的S型细细菌里的DNA还还有生 物活性？ 加热热到一定温度，蛋白质质的分子结结构会被破坏而 变变性(丧丧失生物活性)，导导致S型细细菌死亡。 实验证实验证 明，把DNA溶液加热热到沸点，可使其氢氢 键键断裂，双螺旋解体，但如将其缓缓慢冷却，分离的 单链单链 又可部分重聚，恢复双螺旋结结构。因此，在一 定温度范围围内加热热不会导导致DNA变变性。 3为为什么S型细细菌的DNA水解后的产产物就不能 转转化成R型活细细菌？ 如果用DNA酶处处理从S型细细菌中提取的DNA， 使DNA分解为为游离的脱氧核苷酸，因为为不存在控制 荚荚膜形成的基因，所以不能使R型细细菌发发生转转化。 【例1】在肺炎双球菌的转转化实验实验 中，能够证够证 明 DNA是遗传遗传 物质质的最关键键的实验设计实验设计 是 ( ) A将无毒R型活细细菌与有毒S型活细细菌混合后培 养，发现发现 R型细细菌转转化为为S型细细菌 B将无毒R型细细菌与加热杀热杀 死后的S型细细菌混 合后培养，发现发现 R型细细菌转转化为为S型细细菌 C从加热杀热杀 死的S型细细菌中提取DNA、蛋白质质 和多糖，混合加入培养R型细细菌的培养基中，发现发现 R 型细细菌转转化为为S型细细菌 D从S型活细细菌中提取DNA、蛋白质质和多糖， 分别别加入培养R型细细菌的培养基中，发现发现 只有加入 DNA的培养基中，R型细细菌才转转化为为S型细细菌 D 【解析】证明DNA是遗传物质的最关键的实验设 计思路是设法把DNA和蛋白质等分开，单独观察它们 的作用，故选择D项符合题意。 【答案】D 【友情提醒】(1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培 养基直接培养，因为病毒专营寄生生活，故应先培养细菌 ，再用细菌培养噬菌体。 (2)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质， 但是没有证明蛋白质不是遗传物质。 (3)因放射性检测时只能检测到部位，不能确定是何种 元素的放射性，故35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同 时标记在同一噬菌体上，应将二者分别标记，即把实验分 成两组。 (4)因为P几乎都存在于DNA中，而S绝大多数存在于 蛋白质中，所以用32P标记DNA，用35S标记蛋白质；因为 DNA和蛋白质中都含有C、H、O、N元素，所以此实验 不能标记C、H、O、N元素。 【例2】赫尔希和蔡斯通过过T2噬菌体侵染细细菌的 实验证实验证 明DNA是遗传遗传 物质质，实验实验 包括4个步骤骤： 培养噬菌体(侵染细细菌) 35S和32P标记标记 噬菌体 放射性检测检测 离心分离。实验实验 步骤骤的先后顺顺序为为 ( ) A B C D 【解析】本实验包括4个步骤：第一步获得35S和 32P标记的噬菌体；第二步再培养噬菌体(侵染细菌)； 第三步离心分离培养液；第四步进行放射性检测。 【答案】C C 【例3】用同位素标记标记 法研究噬菌体侵染细细菌的 详细过详细过 程，其方案应为应为 ( ) A用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细细菌 B用18O或32P培养噬菌体，再去侵染细细菌 C一组组用14N标记标记 DNA，另一组组用32P标记标记 蛋白 质质外壳 D一组组用32P标记标记 DNA，另一组组用35S标记标记 蛋白 质质外壳 D 【解析】用32P和35S分别标记DNA和蛋白质外壳， 因为35S仅存在于噬菌体的蛋白质外壳中，32P仅存在 于噬菌体的DNA中，而C、O、N、H在蛋白质和 DNA中都含有，无法区别是哪一个成分发挥作用。 【答案】D 1.(2010海南)某同学分离纯纯化了甲、乙两种噬 菌体的蛋白质质和DNA，重新组组合为为“杂杂合”噬菌 体，然后分别别感染大肠肠杆菌，并对对子代噬菌体的 表现现型作出预测预测 ，见见表。其中预测预测 正确的是( ) A. 1、3 B1、4 C2、3 D2、4 B 【解析】噬菌体是一类病毒，它的外壳由蛋白 质构成，内有DNA。噬菌体侵染大肠杆菌时只将 DNA注入大肠杆菌细胞内，而蛋白质外壳留在外面 。噬菌体的DNA进入大肠杆菌后，以大肠杆菌内部 的氨基酸为原料，通过大肠杆菌的核糖体合成噬菌 体的蛋白质。因此，重新组合的“杂合”噬菌体的 DNA来自于哪种噬菌体，后代的表现型就与哪种噬 菌体一致。 2.(2009广东)艾弗里等人的肺炎双球菌转转化实实 验验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细细菌实验实验 都证证明 了DNA是遗传遗传 物质质。这这两个实验实验 在设计设计 思路上的 共同点是 ( ) A重组组DNA片段，研究其表型效应应 B诱发诱发 DNA突变变，研究其表型效应应 C设设法把DNA与蛋白质质分开，研究各自的效 应应 D应应用同位素示踪技术术，研究DNA在亲亲代与 子代之间间的传递传递 C 【解析】艾弗里从S型肺炎双球菌中提取出了 DNA、蛋白质，分别与R型细菌混合培养，证明了 DNA是遗传物质；赫尔希和蔡斯用同位素标记法将 噬菌体的DNA与蛋白质分开标记，单独地、直接地 去研究它们的作用。 3. (2009江苏)科学家从烟草花叶病毒(TMV)中 分离出a、b两个不同品系，它们们感染植物产产生的 病斑形态态不同。下列4组实验组实验 (见见下表)中，不可能 出现现的结结果是 ( ) A.实验实验 B实验实验 C实验实验 D实验实验 C 【解析】烟草花叶病毒的遗传物质为RNA，a型 TMV的蛋白质b型TMV的RNA形成的混合病毒 感染植物后，其病斑类型与分离出的病毒均为b型 。 病毒包括DNA病毒和RNA病毒两类，分别以 DNA和RNA作遗传物质；结构简单，包括了外部 的蛋白质外壳和内部的核酸两部分；不能单独生存 ，必须寄生在活细胞内；在侵入活细胞时，蛋白质 外壳留在外面，核酸进入，子代个体的性状由核酸 决定。 知识识点1：肺炎双球菌的转转化实验实验 【例1】某研究人员员模拟拟肺炎双球菌转转化实验实验 ，进进行了以下4 个实验实验 ： S型菌的DNADNA酶加入R型菌注射入小鼠 R型菌的DNADNA酶加入S型