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1、单元 遗传的分子基础 第1讲 DNA是主要的遗传物质 人类对遗传类对遗传 物质质的探索过过程 知识点一 肺炎双球菌转化实验 体内转化实验体外转化实验 时间 人物 1928年 英国科学家 1944年 美国科学家 和他的同事 实验 材料 R型 细菌 R型活菌 S型细菌的 DNA 蛋白质 多糖 荚膜 S型 细菌 格里菲思 菌体无多糖荚荚膜 菌落表面粗糙 无毒性 菌体有多糖荚荚膜 菌落表面光滑 有毒性 艾弗里 实 验 过 程 将R型活菌注射到小鼠体内 R型活菌和SDNA混合培养 将S型活菌注射到小鼠体内 R型活菌和S蛋白质混合培 养 将加热杀死的S型菌注射到小 鼠体内 R型活菌和S多糖荚膜混合培 养
2、将R型活菌和S型死菌混合注 射到小鼠体内 R型活菌与用DNA酶处理 的SDNA混合培养 小鼠不死亡 小鼠死亡 小鼠不死亡 小鼠死亡 既有R型菌 也有S型菌 只有R型菌 只有R型菌 只有R型菌 结 论 加热杀死的S型细菌内 含有使R型细菌转化为 S型细菌的 SDNA是促使R型细菌转化为S型 细菌的物质 即 转转化因子 DNA是遗传遗传 物质质 而蛋白质质 等不是遗传遗传 物质质 知识点二 噬菌体侵染细菌的实验 1 实验材料 T2噬菌体 大肠杆菌 35S 32P 35S 32P 宿主细细胞内 宿主细细胞 宿主细细胞外 宿主细细胞 DNA 知识点三 RNA也是遗传物质的实验 烟草花叶病毒侵染细菌实验
3、 1 过程 RNA 2 结论 在无DNA情况下 如RNA病毒 是遗传物质 3 综上所述 绝大多数生物的遗传物质是 所以说 是主要的遗传物质 RNA DNADNA 噬菌体侵染细菌实验 巧记 噬菌体增殖过程 一吸 附 二注 入 三合成 组装 释放 再侵染 判一判 1 肺炎双球菌体外转转化实验实验 以体内转转化实验实验 作基础础 2 艾弗里证证明转转化因子是DNA而不是蛋白质质 3 转转化的实质实质 是基因突变变 4 同位素标记标记 噬菌体时时不能直接将噬菌体放在培养基上 5 同时时用35S 32P标记标记 一组组噬菌体实验实验 效果更明显显 6 有细细胞的生物以DNA作为为主要遗传遗传 物质质 7
4、 有少数病毒不含DNA 只有RNA 此时时RNA才是遗传遗传 物 质质 1 体内转化与体外转化比较 肺炎双球菌转化实验 高考地位 5年7考 2012重庆卷 江苏卷 2011广东卷 2010江苏卷 2009广东卷 江苏卷 体内转化实验体外转化实验 操作人格里菲思艾弗里及其同事 细菌培养场所小鼠体内培养基 体外 巧妙构思用加热杀死的S型细菌 做对照 将物质提纯分离各自观 察 结果观察小鼠是否死亡培养基中菌落 实验结论S型菌体内有转化因子S型菌的DNA是遗传物质 相同点 巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌 实验目的都是探究遗传物质的成分 体内转化实验是体外转化实验的基础 后者则 是前者的延伸 实验设计
5、 都遵循对照原则和单一变量原则 2 相关问题分析 1 加热杀热杀 死的S型细细菌 其蛋白质变质变 性失活 但DNA在加 热过热过 程中 双螺旋解开 氢键氢键 断裂 但缓缓慢冷却时时 其 结结构可恢复 2 转转化的实质实质 是S型细细菌的DNA片段整合到了R型细细菌的 DNA中 即实现实现 了基因重组组 3 转转化后形成的S型细细菌可以遗传遗传 下去 说说明S型细细菌的 DNA是遗传遗传 物质质 体外转化实验运用了物质提纯 分离 鉴定及 细菌培养技术 本考点的考查主要有三个方向 一是实验操作过程 二是实 验的目的 三是考查探究性实验设计的基本思路和方法 本 考点考查集中在DNA是遗传物质的经典实
6、验 主要以选择题 形式出现 典例1 2011 广东理综 2 艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球 菌进进行实验实验 结结果如下表 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 R蛋白质R型 R荚膜多糖R型 RDNAR型 S型 RDNA 经DNA酶处理 R型 A 不能证证明S型菌的蛋白质质不是转转化因子 B 说说明S型菌的荚荚膜多糖有酶活性 C 和 说说明S型菌的DNA是转转化因子 D 说说明DNA是主要的遗传遗传 物质质 解析 本题考查艾弗里的肺炎双球菌转化实验 属于对理解 层次的考查 由表格信息可以看出 含有S型细菌的蛋白质 和荚膜多糖的培养皿中没有S型细菌的产生 说明蛋白质和
7、 荚膜多糖不是转化因子 A不符合题意 酶的化学本质是蛋 白质或RNA B不符合题意 和 的自变量为DNA的完整 性 在DNA保持完整的培养皿中有S型细菌出现 说明DNA 是转化因子 C符合题意 因为大多数生物的遗传物质是 DNA 我们才能说DNA是主要的遗传物质 只能说明 DNA是遗传物质 D不符合题意 答案 C 一 噬菌体侵染细菌特点及过程的现代生物学认识 高倍电子 显微镜下可观察 1 噬菌体侵染细细菌要经过经过 吸附 注入核酸 合成 组组装 释释放五个过过程 2 真正进进入细细菌体内的是噬菌体的DNA 噬菌体蛋白质质外 壳留在外面不起作用 噬菌体侵染细菌的实验及遗传物质辨析 高考地位 5年
8、11考 2012重庆卷 江苏卷 上海卷 2011江苏卷 2010海南卷 2009江苏卷 3 噬菌体增殖场场所是大肠肠杆菌细细胞内 除噬菌体的DNA做 模板起指导导作用外 其余的原料 脱氧核苷酸和氨基酸 合成蛋白质质的场场所核糖体 ATP和相关酶全由大肠肠杆菌提供 1952年赫尔希和蔡斯做实验时根本不具备现代的 技术条件 其高明巧妙之处在于把 微观条件下看不到的侵 染过程 转化为宏观实验 二 赫尔希 蔡斯的实验过程及结果 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 标记噬菌
9、体 用分别含35S和32P的培养基培养细菌 再用培养的细菌培 养T2噬菌体 分别得到蛋白质被35S标记和DNA被32P标记 的噬菌体 3 侵染实验结果及分析 由上表分析可知 噬菌体的DNA是其亲亲代与子代之间联间联 系的 桥桥梁 即 DNA是遗传遗传 物质质 结论结论 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 该实验可同时证明 1 DNA分子具有相对稳定性 2 D
10、NA能自我复制 使前后代保持一定的连续性 3 DNA能控制蛋白质的生物合成 但不能证明DNA分子产 生可遗传的变异 三 与肺炎双球菌转化实验的比较 相同点 均把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 都遵循了对照原则 都能证明DNA是遗传物质 都不能证明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 特征元素 32P和35S 四 生物的遗传物质 1 烟草花叶病毒侵染烟草实验证明RNA也是遗传
11、物质 本考点高考命题多以实验分析选择题的形式出现 涉及 内容有 同位素标记法的应用 噬菌体的成分 结构与增殖 探究性实验设计的原则 方法等 题目有一定难度和区分 度 典例2 1952年 噬菌体小组组 的赫尔希和 蔡斯研究了噬菌体的蛋白质质和DNA在侵染过过程中的功 能 请请回答下列有关问题问题 1 他们们指出 噬菌体在 分子生物学的地位就相 当于氢氢原子在玻尔量子 力学模型中的地位一 样样 这这句话话指出了噬 菌体作实验实验 材料具 有 的特点 2 通过过 的方法分别获别获 得被32P或35S标记标记 的噬菌体 用标标 记记的噬菌体侵染细细菌 从而追踪在侵染过过程中 变变化 3 侵染一段时间时
12、间 后 用搅搅拌机搅搅拌 然后离心得到上清液和沉淀 物 检测检测 上清液中的放射性 得到如图图所示的实验结实验结 果 搅搅拌的 目的是 所以搅搅拌时间时间 少于1 min时时 上清液中的放射 性 实验结实验结 果表明当搅搅拌时间时间 足够长够长 以后 上清液中 的35S和32P分别别占初始标记标记 噬菌体放射性的80 和30 证证明 图图中 被侵染细细菌 的存活率曲线线基本保持在100 本组组数据的意义义是作为对为对 照组组 以证证明 否则细则细 胞 外 放射性会增高 4 本实验证实验证 明病毒传递传递 和复制遗传遗传 特性中 起着重要作用 解析 1 噬菌体作为实验材料 是因为其结构简单 只含
13、有 蛋白质和DNA 2 噬菌体是病毒 离开活体细胞不能繁殖 所以要标记噬菌体 首先应用含32P和35S的培养基分别培养 大肠杆菌 再让噬菌体分别侵染标记后的大肠杆菌 即可达 到标记噬菌体的目的 进而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA 的位置变化 3 噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜 时间过 长 子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来 会使细胞外32P含 量增高 图中被侵染细菌的存活率始终保持在100 说明 细菌没有裂解 没有子代噬菌体释放出来 细胞外的35S含量 只有80 原因是在搅拌时被侵染细菌和噬菌体外壳没有全 部分离 细胞外的32P含量有30 原因是有部分标记的噬菌体还没有 侵染细菌 该实验证明DN
14、A是噬菌体的遗传物质 答案 1 结构简单简单 只含有蛋白质质和DNA 核酸 2 用含 32P和35S的培养基分别 别培养大肠肠杆菌 再用噬菌体分别别侵染 被32P和35S标记标记 的大肠肠杆菌 DNA和蛋白质质的位置 3 使噬 菌体和细细菌分离 较较低 DNA进进入细细菌 蛋白质质没有进进入 细细菌 细细菌没有裂解 没有子代噬菌体释释放出来 32P 4 DNA 训练 下列关于 DNA是主要的遗传遗传 物质质 的叙述中 正确的 是 A 细细胞核遗传遗传 的遗传遗传 物质质是DNA 细细胞质遗传质遗传 的遗遗 传传物质质是RNA B 肺炎双球菌的转转化实验实验 和 噬菌体侵染细细菌的实实 验验 都
15、证证明了DNA是主要的遗传遗传 物质质 C 真核生物 原核生物 大部分病毒的遗传遗传 物质质是 DNA 少数病毒的遗传遗传 物质质是RNA D 细细胞生物的遗传遗传 物质质是DNA 非细细胞生物的遗传遗传 物质质是RNA 解析 细胞 细胞核 细胞质 的遗传物质都是DNA 大部分 病毒的遗传物质也是DNA 只有少数病毒的遗传物质是RNA 肺炎双球菌的转化实验 和 噬菌体侵染细菌的实验 都证 明了DNA是遗传物质 但不能说明DNA是主要的遗传物质 答案 C 误区1 误认为体内转化实验是 S型细菌的DNA可使小鼠致 死 点 拨 S型细菌与R型细菌混合培养时 S型细菌的DNA 进入R型细菌体内 结果在
16、S型细菌DNA的控制下 R型细菌 体内合成了S型细菌的DNA和蛋白质 从而组装成了具有毒 性的S型细菌 辨析2个误区 规避2个易失分点 误区2 误认为加热杀死的S型细菌可使所有R型细菌实现转 化 点 拨 并非所有的R型细菌都转化为S型细菌 事实上转 化的效率很低 并且转化受DNA的纯度 两种细菌的亲缘关 系 受体菌的状态等因素影响 因此只有少部分R型细菌被 转化为S型细菌 易失分点1 实验误差分析不到位而失分 点 拨 1 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 上清液中 含放射性的原因 保温时间过短 有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细 胞内 经离心后分布于上清液中 上清液中出现放射性 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 也会使上清液中出现放射性 2 用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 沉淀物中有放射性的原 因 由于搅拌不充分 有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面 随细菌离心到沉淀物中 易失分点2 未明确 标记 对象与实验结果的对应关系 点 拨 若用32P和35S标记病毒而宿主细胞未被标记 相当于间接地将核酸和
