生物教材梳理第三章第節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精庖丁巧解牛知識(shí)·巧學(xué)一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)1。20世紀(jì)40年代以前，許多化學(xué)家和生物學(xué)家一直認(rèn)為遺傳物質(zhì)應(yīng)該是一種蛋白質(zhì)。人們?cè)谘芯繙p數(shù)分裂和受精作用的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)染色體在物種前后代的傳遞過(guò)程，與生物的遺傳有關(guān),因此，人們就來(lái)研究染色體的化學(xué)成分，看看染色體中的什么成分是遺傳物質(zhì)?；瘜W(xué)分析的結(jié)果表明,真核生物染色體的主要成分是核酸和蛋白質(zhì)，其大致比例如下：那么，遺傳物質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是核酸呢？2.作為遺傳物質(zhì)至少要具備以下四個(gè)條件：（1）在細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的過(guò)程中能夠精確地復(fù)制自己.（2)能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成從而控制生物的性狀和新陳代謝。（3)具有儲(chǔ)存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力。（4）結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后還能繼續(xù)復(fù)制，并能遺傳給后代。聯(lián)想發(fā)散組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種.由于氨基酸的種類和數(shù)量不同，排列順序不同，可以組成無(wú)數(shù)種蛋白質(zhì)，這一點(diǎn)符合上述的第三個(gè)條件。蛋白質(zhì)（特別是酶）能夠控制生物的性狀和代謝，這一點(diǎn)符合第二個(gè)條件。但是蛋白質(zhì)不能進(jìn)行自我復(fù)制，而且它在染色體中的含量往往是不固定的，分子結(jié)構(gòu)也不穩(wěn)定，它也不能遺傳給后代,所以蛋白質(zhì)不可能是遺傳物質(zhì).二、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.1928年英國(guó)科學(xué)家格里菲思發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很奇怪的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。（1）將無(wú)毒性的R型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡。（2）將有毒性的S型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠患敗血癥死亡。（3)將加熱殺死后的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡。（4）將無(wú)毒性的R型活細(xì)菌與加熱殺死后的S型細(xì)菌混合后,注射到小鼠體內(nèi)，小鼠患敗血癥死亡。他猜想,一定有一種特殊的物質(zhì)，能使兩種肺炎雙球菌相互轉(zhuǎn)變。格里菲思稱這種物質(zhì)為“轉(zhuǎn)化因子"。疑點(diǎn)突破肺炎雙球菌屬于原核生物，它的細(xì)胞壁的成分不是纖維素而是肽聚糖。S型肺炎雙球菌的細(xì)胞壁外面有莢膜，莢膜的成分是多糖類,莢膜對(duì)菌體有保護(hù)作用,可以使菌體免受白細(xì)胞的攻擊，對(duì)人或其他哺乳動(dòng)物有毒性，能引起人患肺炎或動(dòng)物產(chǎn)生敗血癥死亡。R型肺炎雙球菌無(wú)莢膜，沒(méi)有毒性，可在宿主細(xì)胞內(nèi)寄生繁殖，但不致病.2。為了弄清轉(zhuǎn)化因子是什么物質(zhì)，1944年艾弗里等人進(jìn)行了體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。從S型活細(xì)菌中提取DNA、蛋白質(zhì)和多糖等，分別加入R型細(xì)菌中培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)只有加入DNA，R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。通過(guò)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是具有轉(zhuǎn)化作用的遺傳物質(zhì)(即“轉(zhuǎn)化因子”)，而蛋白質(zhì)和其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。方法點(diǎn)撥艾弗里等人合理利用了前人的一些成功之處取得了自己的突破，他的成功之處就是將各種物質(zhì)分開(kāi),單獨(dú)地、直接地去觀察每種物質(zhì)的作用.三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)1。1952年，生物學(xué)家赫爾希和蔡斯進(jìn)行了著名的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：第一步，將噬菌體的DNA和外殼蛋白質(zhì)分別加以標(biāo)記，以便實(shí)驗(yàn)后可對(duì)它們各自的來(lái)龍去脈進(jìn)行追蹤.要點(diǎn)提示T2噬菌體是一種專門(mén)寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。其頭部和尾部的外殼由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部?jī)?nèi)含有DNA。第二步，將作了標(biāo)記的噬菌體培養(yǎng)液混合起來(lái),就是說(shuō)，使噬菌體有機(jī)會(huì)侵入細(xì)菌。過(guò)了一段時(shí)間后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：作了標(biāo)記的噬菌體DNA基本上都進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi)，進(jìn)行了繁殖，而作了標(biāo)記的噬菌體外殼蛋白質(zhì)幾乎都留在了細(xì)菌的外面。這說(shuō)明，噬菌體是通過(guò)DNA進(jìn)行遺傳的，是噬菌體的DNA主導(dǎo)著噬菌體的生命的繁衍,DNA是遺傳物質(zhì)。2。有些病毒不具有DNA,而是含有RNA，如煙草花葉病毒、艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒，它們的遺傳物質(zhì)是RNA。1957年格勒和施拉姆用石炭酸處理煙草花葉病毒（TMV），去掉了蛋白質(zhì)，只剩下RNA，再將此RNA接種到正常的煙草上，結(jié)果使正常煙草得了花葉病。而用蛋白質(zhì)部分去感染正常煙草，結(jié)果不發(fā)生花葉病。以后有人用TMV的RNA與車前草病毒(HRV)的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起,形成一個(gè)“雜種”新品系，用它進(jìn)行感染實(shí)驗(yàn)，結(jié)果病癥與分離出的病毒類型都與TMV相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：說(shuō)明TMV的遺傳物質(zhì)是RNA，而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。因此，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，所以說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。誤區(qū)警示有人認(rèn)為人類的細(xì)胞中既有DNA又有RNA，那么是DNA主要遺傳物質(zhì)，RNA是次要遺傳物質(zhì)。這種看法是錯(cuò)誤的。對(duì)于一種生物而言，其遺傳物質(zhì)只可能是一種。問(wèn)題·探究問(wèn)題1煙草花葉病毒能使煙草出現(xiàn)一些花斑，如何證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA呢？探究：作為病毒這種特殊的生物，其性狀的表現(xiàn)往往在其寄主身上才能觀察，因此侵染的煙草是否出現(xiàn)相應(yīng)的花斑成為判定其中的物質(zhì)是否是遺傳物質(zhì)的一個(gè)標(biāo)志。探究科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路,查閱相關(guān)資料獲取信息。問(wèn)題2噬菌體是一種病毒，如何讓其帶有32P或35S標(biāo)記呢?探究：噬菌體是無(wú)法獨(dú)立生活的，必須有寄主才行，而病毒的寄主又必須是活的，噬菌體的寄主就是細(xì)菌，因此必須用細(xì)菌來(lái)培養(yǎng)噬菌體.要讓噬菌體帶標(biāo)記,首先必須讓細(xì)菌帶標(biāo)記，這就要求細(xì)菌的培養(yǎng)基中含有標(biāo)記性物質(zhì).探究培養(yǎng)細(xì)菌的方法和培養(yǎng)病毒的方法是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵.典題·熱題例1下列物質(zhì)從結(jié)構(gòu)層次看，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序是（）A。脫氧核苷酸→基因→染色體→DNAB.脫氧核苷酸→基因→DNA→染色體C.基因→脫氧核苷酸→染色體→DNAD?；颉鶧NA→脫氧核苷酸→染色體解析:基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA和基因的基本組成單位都是脫氧核苷酸，染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì).答案：B方法歸納為了弄清楚相關(guān)物質(zhì)或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，可以用相關(guān)圖形表示彼此間的關(guān)系，例如本題可用涵蓋的圖形表示,而一些物質(zhì)或結(jié)構(gòu)也可能是交叉的,如激素與酶在成分上既有相同部分（蛋白質(zhì)），又有不同部分。例2肺炎雙球菌的S型具有多糖類的莢膜，R型則不具有。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.培養(yǎng)R型活菌時(shí)加S型細(xì)菌的多糖類物質(zhì),能產(chǎn)生一些具莢膜的細(xì)菌B。培養(yǎng)R型活菌時(shí)加S型細(xì)菌的DNA的完全水解產(chǎn)物，不能產(chǎn)生具莢膜的細(xì)菌C.培養(yǎng)R型活菌時(shí)加S型細(xì)菌的DNA,能產(chǎn)生具莢膜的細(xì)菌D.培養(yǎng)R型活菌時(shí)加S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)，不能產(chǎn)生具莢膜的細(xì)菌解析：本題考查的是肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的拓展實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵思路是：設(shè)法把S型細(xì)菌的DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)分開(kāi),分別與R型菌一起培養(yǎng)，單獨(dú)地、直接地去觀察每種物質(zhì)的作用,為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更準(zhǔn)確，還要用DNA酶將DNA水解來(lái)證明DNA的分解產(chǎn)物不是遺傳物質(zhì)，從而從一個(gè)反面證明DNA才是遺傳物質(zhì)。答案：A巧妙變式關(guān)于肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的拓展實(shí)驗(yàn)，還可以改為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，利用對(duì)照實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì).例3用同位素35S和32P分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA,然后用標(biāo)記的噬菌體做侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的成分有（）A.35