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DNA是主要的遗传物质【学习目标】1、通过总结前人对遗传物质的探索，理解证明DNA是遗传物质的实验过程和思路。2、探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。3、掌握肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的原理和过程（重点）。【要点梳理】要点一：DNA是遗传物质的证据1、肺炎双球菌转化实验（1）肺炎双球菌的特点R型菌——无荚膜，无毒性，菌落粗糙（rough）S型菌——有荚膜，使人或动物患病，菌落光滑（smooth)（2）体内细菌转化实验（1928年·英国·格里菲斯）要点诠释：①实验内容：第一组：无毒R型活菌小鼠不死亡第二组：有毒S型活菌小鼠死亡第三组：有毒S型活菌有毒S型死菌小鼠不死亡第四组：无毒R型活菌+加热杀死的S型菌小鼠死亡S型活菌S型活菌②结果分析第一组实验结果说明R型细菌没有毒性第二组实验结果说明S型细菌有毒性第三组实验结果说明加热杀死的S型菌没有毒性第四组小鼠死亡，证明R型细菌能转化为S型细菌，说明S型细菌含有促使R型细菌转化的物质。③实验结论S型死菌中含有一种“转化因子”，能使R型细菌转化为S型细菌。（3）体外转化实验的过程（1944年·美国·艾弗里）要点诠释：①艾弗里及其同事对S型中的物质进行了提纯和鉴定，他们将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，结果发现只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，并且DNA的纯度越高，转化就有效；如果用DNA酶分解从S型活菌中提取的DNA,就不能使R型细菌发生转化。②分析结论：DNA能够引起可遗传的变异，DNA只有保持分子结构稳定才能行使遗传功能。（4）体内转化实验与体外转化实验的区别和联系体内转化实验体外转化实验注射结果注射加热结果注射结果注射结果分离培养实验者格里菲思艾弗里及其同事培养细菌用小鼠（体内）用培养基（体外）实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分作用的相互对照实验结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化成S型细菌S型细菌的DNA使R型细菌转化成S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质两实验联系：（1）所用材料相同，都是肺炎双球菌的R型和S型。（2）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。（3）两实验都遵循对照原则、单一变量原则。2、噬菌体侵染细菌的实验（1）实验思路：用不同的放射性同位素分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，分别单独地去观察它们的作用。（2）实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌要点诠释：①T2噬菌体的模式图：②生活方式：寄生，不能独立生存。③组成：蛋白质和DNA。④增殖：在自身DNA的控制下，利用细菌的原料与能量合成自身的蛋白质和DNA，进行大量增殖。噬菌体侵染细菌过程如下图所示。（3）实验原理：噬菌体是专门寄生在活细菌体内的一类病毒，最终导致细菌细胞瓦解。噬菌体的头部和尾部都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。一般来说，蛋白质含S不含P，而DNA含P不含S。因而可将噬菌体内的DNA和蛋白质分别用同位素标记来分析DNA和蛋白质在噬菌体生命活动过程中所起的作用。（4）实验过程：①标记细菌：细菌+含35S的培养基→含35S的细菌细菌+含32P的培养基→含32P的细菌②标记噬菌体：噬菌体+含35S的细菌→含35S的噬菌体噬菌体+含32P的细菌→含32P的噬菌体③已标记的噬菌体侵染未标记的细菌（4）实验结果：含35S的噬菌体+细菌→上清液的放射性高，沉淀物的放射性低。含32P的噬菌体+细菌→上清液的放射性低，沉淀物的放射性高。（5）实验分析因为上清液中含侵染后噬菌体外壳，沉淀物含被侵染的细菌，所以实验结果表明噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，噬菌体的DNA进入了细菌内部。可见，噬菌体在细菌体内的增殖是在亲代噬菌体DNA的作用下完成的。（7）结论：直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。间接证明：①DNA能够自我复制，使前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；②DNA能够控制蛋白质的合成，从而控制新陈代谢和遗传性状。不能证明：①DNA是主要的遗传物质；②蛋白质不是遗传物质。要点二：RNA是遗传物质的证据（1）实验材料：烟草花叶病毒。（2）实验过程：（3）实验结果分析与结论：烟草花叶病毒的RNA能自我复制并控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。要点三：DNA是主要的遗传物质，遗传物质的主要载体是染色体（1）遗传物质类型（2）表述分析真核生物：遗传物质是DNA原核生物：遗传物质是DNA①细胞生物大多数病毒：遗传物质是DNA极少数病毒：遗传物质是RNA，如艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒、肝炎病毒②非细胞生物①一切生物的遗传物质是核酸（DNA和RNA，朊病毒除外）。②细胞内既含有DNA又含有RNA的生物和体内只有DNA的生物，遗传物质是DNA。凡是细胞生物，其遗传物质都是DNA。③在只含RNA的少数病毒中，RNA才作为遗传物质。④由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。⑤由于细胞生物的遗传物质是DNA，而在真核细胞中，DNA主要存在于细胞核内的染色体上，只有极少数的DNA存在于细胞质（线粒体、叶绿体）中。因此，遗传物质的主要载体是染色体。【典型例题】类型一：肺炎双球菌转化实验例1、下图是“肺炎双球菌的转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是（）A．①②④B．①②③C．①③④D．①②③④【答案】D【解析】①R型活细菌在S型细菌的DNA作用下，转化为S型细菌，这说明S型细菌的DNA肯定进入了R型细菌细胞中，实现对其性状的控制，可说明DNA是遗传物质，而②③④R型细菌在S型细菌中的其他物质，如蛋白质、RNA、荚膜多糖等作用下，都不发生这种转化，这正好说明蛋白质等其他物质不是遗传物质。【点评】本题主要考查对“肺炎双球菌的转化实验”的理解以及对照性实验原则和单一变量原则。审题时要注意题干中的实验变量和不变量各是什么。【举一反三】：【变式】1944年，美国科学家艾弗里和他的同事，从S型活细菌中提取了DNA、蛋白质和多糖等物质，然后分别加入培养R型细菌的培养基中。结果，发现加入DNA的培养基中，R型细菌转化成了S型细菌，而加入蛋白质和多糖的培养基中，R型细菌不能发生这种变化。这一现象说明了（）。①S型细菌的性状是由DNA决定的②在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到R型细菌细胞中③DNA是遗传物质④S型细菌的DNA是遗传物质，R型细菌的DNA不是遗传物质⑤蛋白质和多糖不是遗传物质⑥蛋白质和多糖在该转化实验中，起对照作用A．①②④⑥B．①②③④C．①②③④⑤⑥D．①②③⑤⑥【答案】D类型二：噬菌体侵染细菌实验例2、科学家用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，侵染一段时间后搅拌、离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中放射性32P约占初始标记噬菌体放射性的30%。在侵染时间内，被侵染细菌的存活率接近100％。据此判断不正确的是（）A．离心后大肠杆菌主要分布在上清液中B．搅拌使吸附的噬菌体与大肠杆菌分离C．上清液的放射性基本不来自大肠杆菌的裂解D．在噬菌体遗传特性的传递过程中DNA起作用【答案】A【解析】搅拌可使吸附在大肠杆菌表面的噬菌体与大肠杆菌分离，通过离心大肠杆菌主要分布在沉淀物中，噬菌体主要分布在上清液中，因在侵染过程中，被侵染的大肠杆菌的存活率接近100％，故上清液中的放射性基本不来自大肠杆菌的裂解；DNA是遗传物质，其在噬菌体遗传特性的传递过程中起作用。【点评】本题考查对噬菌体侵染细菌实验过程的掌握情况,以及根据实验结果分析判断正确选项的能力。【举一反三】：【变式】在“噬菌体侵染细菌”的实验中，如果放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中，则获得侵染噬菌体的方法是（）。A．用含35S的培养基直接培养噬菌体B．用含32P的培养基直接培养噬菌体C．用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体D．用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体【答案】D类型三：DNA是主要的遗传物质例3、烟草花叶病毒TMV和车前草病毒HRV都能感染烟草叶，但二者致病斑不同，如图中A所示。结合图示分析B图中（a）（b）（c）3个实验结果各说明什么问题?简答B图中的问题：（1）（a）表示用________感染烟叶，结果是________。（2）（b）表示用________感染烟叶，结果是________。（3）（c）表示用________和________感染烟叶，结果是________。（4）（d）表示用人工合成的新病毒产生的后代，其特征是________。（5）整个实验说明________。【答案】（1）TMV的蛋白质外壳无侵染作用（2）HRV的RNA单独有侵染作用（3）TMV的蛋白质外壳HRV的RNA合成的新病毒有侵染作用（4）全为HRV型（5）RNA是HRV的遗传物质【解析】从图观察可知两种病毒均由蛋白质外壳和RNA组成。图B中（a）是用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，没有病斑，说明蛋白质不是遗传物质；图B中（b）为HRV的RNA感染烟叶，结果出现HRV病斑，说明HRV的RNA有侵染作用；图B中（c）为用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA组合的新病毒可使烟叶患病，症状与HRV的病斑相同。整个实验说明RNA是遗传物质。【点评】设法将RNA和蛋白质分开，然后单独地、直接地观察其在遗传中的作用，仍是本实验设计的基本思路。【举一反三】：【变式】豌豆的DNA有84%存在于染色体，14%存在于叶绿体；组成染色体的物质中，DNA占36.5%，RNA占9.6%，蛋白质占48.9%。上述事实不能说明（）A．染色体是DNA的唯一载体B．蛋白质是染色体主要成分之一C．叶绿体也具有遗传物质D．DNA不仅仅存在于细胞核中【答案】A【解析】蛋白质占据染色体的48.9%，说明蛋白质是染色体的主要成分之一；除细胞核外，叶绿体和线粒体中也存在少量的遗传物质。