高三一轮复习生物笔记第七单元遗传的分子基础

第七单元遗传的分子基础

第1课时

DNA是主要的遗传物质

一肺炎双球菌的转化实验（注意：操作过程、实验目的、实验设计基本思路和方法）1 体内转化实验与体外转化实验的比较

体内转化实验体外转化实验

时间、

人物

1928年，格里菲斯1944年，艾弗里

细菌

培养

场所

小鼠体内培养基

实验材料R型和S型肺炎双球菌

R型菌、

S型菌的DNA、蛋白质和荚膜多糖

实验

过程

实验

结论

S型菌体内有转化因子S型菌的DNA是遗传物质巧妙

构思

用加热杀死的S型菌做对照将物质提纯分离各自观察

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都遵循对照原则和单一变量原则

2 实验拓展分析

（1）加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其活性。

（2）R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S 型菌的性状，此变异属于基因重组。

（3）转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。

例题：艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，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

①R 蛋白质R型

②R 荚膜多糖R型

③R DNA R型、S型

④R DNA（经DNA酶处理）R型

A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子

B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性

C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子

D.①~④说明DNA是主要的遗传物质

答案：C。

二噬菌体侵染细菌的实验

1 实验材料

（1）噬菌体

外壳：蛋白质，含S元素

遗传物质：DNA，含P元素

噬菌体为细菌病毒

寄生在大肠杆菌内

需要在活细胞中培养

例题：关于T2噬菌体的叙述，正确的是

A.T2噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素

B.T2噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中

C.RNA和DNA都是T2噬菌体的遗传物质

D.T2噬菌体可利用寄主体内的物质大量

答案：D

（2）大肠杆菌

2 实验过程及现象

（1）相关：

①噬菌体侵染细菌要经过吸附--注入核酸--合成--组装--释放（高倍电镜）

②真正进入噬菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体的蛋白质外壳留在外面不起作用

③噬菌体增殖场所是大肠杆菌内，模板为噬菌体的DNA，原料、场所大肠杆菌提供

例题：针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注，下列有关噬菌体的叙述，正确的是

A.利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质

B.以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸

C.外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡

D.能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解

答案：A

（2）赫尔希和蔡斯的实验

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的DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接单独地观察它们各自作用。

（巧妙之处：把微观条件下看不到的侵染过程，转化为宏观实验）

例题：艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是

A．重组DNA片段，研究其表型效应

B．诱发DNA突变，研究其表型效应

C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应

D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递

答案：C

②实验过程

含35S的细菌培养基

+ 培养含35S的大肠杆菌培养35S标记的噬菌体大肠杆菌+噬菌体

+ 培养含32P的大肠杆菌培养32P标记的噬菌体

含32P的细菌培养基

含35S的噬菌体+大肠杆菌——>35S主要分布在上清液中，宿主细胞内无35S

结论：35S-蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面

含32P的噬菌体+大肠杆菌——>上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内结论：32P-DNA进入了宿主细胞内

上清液和沉淀物放射性分析：在赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验中，在用35S标记的一组侵染实验,主要在上清液中检测到了放射性元素，那么沉淀物的少量放射性是如何产生的?而用32P标记的一组实验,却主要在试管的沉淀物中检测到了放射性同位素，那么上清液中的少量放射性又是如何产生的?

答：上清液中含32P的原因：a保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌内，经离心后分布于上清液中。b保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代。

沉淀物种含35S的原因：由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

③实验结论：DNA才是真正的遗传物质。

例题：关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是

A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体

B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养

C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致

D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质

答案：C

噬菌体侵染细菌实验能否证明蛋白质不是遗传物质?

这个问题一直存在争论。我认为要解答这个问题，首先要了解当时科学研究的历史背景。从上文《格里菲斯和艾弗里的探索之路》中我们可以知道，当时倾向性的判断认为，蛋白质是遗传物质。但格里菲斯和艾弗里的实验却证明DNA是遗传物质，然而他们实验本身有不能令人信服的地方。所以，在艾弗里之后，急需有人通过一个实验证明DNA是生物的遗传物质，哪怕是一种生物的。赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验正是在这样的历史背景下出现的，他们的实验无可辩驳的证明了DNA是遗传物质。从实验的科学性讲，由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入菌体，单就本实验而言，不能证明，蛋白质不是噬菌体的遗传物质，更不能证明蛋白质不是其他生物的遗传物质。

该实验同时证明：aDNA分子具有相对稳定性

bDNA能自我复制，使后代保持一定连续性

cDNA能控制蛋白质的生物合成

不能证明：DNA分子产生可遗传的变异

三烟草花叶病毒侵染细菌的实验

1 实验过程

2 实验结果分析与结论

烟草花叶病毒的RNA能自我复制，控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。

例题：有人将车前草病毒（HRV）与烟草花叶病毒(TMV)的RNA、蛋白质分离、组合，分别进行实验，进一步明确RNA也是遗传物质。实验步骤如下：①用车前草病毒（HRV）