2023届高三生物一轮复习讲义第一讲DNA是主要的遗传物质

第一讲 DNA是主要的遗传物质 2022/10/17闺哥 考点一 肺炎双球菌的转化实验 导入：历史步伐①孟德尔提出生物的性状由遗传因子控制【假说—演绎法】。②约翰逊把遗传因子改名为基因。③萨顿提出基因在染色体上的推论【类比推理法】。摩尔根证明基因位于染色体上【假说—演绎法】。④科学家发现染色体主要组成成分蛋白质和DNA。 思考：遗传物质是DNA还是蛋白质？为什么？ 对遗传物质的早期推测： 20世纪20年代：氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息，没有发现可能蕴含遗传信息的其他生物大分子——蛋白质是生物体主要的遗传物质 20世纪30年代：DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，但对DNA的结构没有清晰的了解——意识到DNA的重要性，但蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位 1．实验材料：两种肺炎双球菌（原核生物、消费者、寄生菌） R型菌：菌落粗糙(Rough)，无多糖类荚膜，无毒 S型菌：菌落光滑(Smooth)，有荚膜，有毒。（人患肺炎，小鼠患败血症） 辨别：显微镜观察是否有荚膜，肉眼观察菌落边缘是粗糙还是光滑 2．格里菲思的体内转化实验 1928年 结果分析： ①R型细菌无毒性 ②S型细菌有毒性 ③加热杀死的S型细菌已失活 ④加热杀死的S型细菌内含有使R型活细菌转化为S型细菌的物质 注意：不能简单的说成S型细菌的DNA使小鼠死亡 实验结论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子 即R型——→S型（这种状态的转化可遗传） 转化：是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（DNA或RNA）而表现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。【属于基因重组】 “转化因子”是什么？【导思：在杀死的S型细菌中含有哪些物质？有多糖、脂质、蛋白质、DNA。 加热使蛋白质变性失活不可逆，DNA在加热结束后可恢复活性】 3．艾弗里的体外转化实验 1944年 过程：分离提纯法 分析：①S型细菌（死亡的） ②DNA+DNA酶【酶解法】意图何在？证明DNA的分解产物不是“转化因子”，从反面证明DNA是遗传物质 ③只有少数R型→S型，DNA纯度越高，转化越有效。（转化还与两种菌种亲缘关系、，受体菌状态等因素有关） 实验结论：“转化因子”是DNA，DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质。（纠正了一个生物界的错误的普遍共识） 脑补：艾弗里可证明蛋白质不是遗传物质。 原因：①单独加蛋白质不能使R型→S型②单独加DNA（有少量蛋白质杂质）能使R型→S型③补充实验加DNA+DNA酶（蛋白质杂质仍存在）不能使R型→S型 艾弗里曾多次提名诺贝尔奖获得者，但很遗憾没获。至艾弗里去世后诺贝尔奖评选委员不得不承认艾弗里在遗传领域的十分重要贡献。 4、肺炎双球菌实验分析 （1）、遵循了严格的对照原则和单一变量原则 （2）、思路： 艾弗里最关键的设计思路：将蛋白质等其他物质与DNA分开，单独直接地观察各物质的作用，确定究竟谁是遗传物质。 比较肺炎双球菌体内和体外转化实验 体内转化实验 体外转化实验 科学家 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) 实验原理 S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症 对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用 实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性进行对照 S型细菌各成分的作用进行对照 实验构思 用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 将物质提纯分离后，直接、单独地观察某种物质在实验中所起的作用 结果观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型 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，蛋白质等不是遗传物质 联系 ①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌 ②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA ③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则 S型细菌和R型细菌转化的实质 (1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)一般情况下，R型细菌转化成S型细菌转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。 [概念检测] 1．格里菲思的肺炎双球菌转化实验直接证明了DNA是“转化因子”(×) 2．从格里菲思的第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的(×) 3．从格里菲