(完整版)DNA是主要的遗传物质知识讲解

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：
注射结果
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
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）
注射 加热 结果
注射 结果
注射 结果 分离 培养
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
S型细菌的DNA使R型细菌转化成S型细菌
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32 P的培养基→含32 P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32 P的细菌→含32 P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35
S 的噬菌体+细菌→上清液的放射性高，沉淀物的放射性低。

含32 P 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
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。

真核生物：遗传物质是DNA 原核生物：遗传物质是DNA ①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
【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．①②④ B．①②③ C．①③④ D．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．①②④⑥ B．①②③④ C．①②③④⑤⑥ D．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。