第六单元第1讲 DNA是主要的遗传物质 2024届高三生物一轮复习知识清单

第六单元 遗传的物质基础 第1讲 DNA是主要的遗传物质 2023.12.11 考点一 肺炎链球菌的转化实验 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【推理的方法】。摩尔根证明基因位于染色体上【假说—演绎法】。 ④20世纪中叶,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,当时对于其他生物大分子的研究,还没有发现与此类似的结构特点——蛋白质是生物体的遗传物质 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:两种肺炎链球菌(原核生物、消费者、寄生菌) 了解:菌落指分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。 R型菌:菌落表面粗糙(Rough),无荚膜(主要是水、多糖等结构),无致病性 S型菌:菌落表面光滑(Smooth),有荚膜,有致病性。(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 相关信息:荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌,感染人体或动物后,容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬,有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。 思考:S型肺炎链球菌的致病性是直接由荚膜引起的吗? 不是,S型肺炎链球菌的致病性是由遗传物质改变合成毒性蛋白引起的。由于荚膜的保护作用,S型肺炎链球菌可在体内大量繁殖。 2.格里菲思的体内转化实验 1928年 注意:不能简单的说成S型细菌的DNA使小鼠死亡 实验结论:已经加热致死的S型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——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DNA双链恢复,可恢复活性】 3.艾弗里的体外转化实验 20世纪40年代 艾弗里和他的同事 将加热致死的S型细菌破碎后,设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质,【还存留着DNA、RNA、少量的糖类、蛋白质和脂质】制成细胞提取物。 艾弗里的设计思路:运用“减法原理”人为去除某个影响因素后,观察实验结果的变化 科学方法:自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理” 与常态比较,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如,在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。 与常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如,在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质。 实验结论:S型细菌的转化因子是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。 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、比较肺炎链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) 实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各成分作用的相互对照 观察指标 小鼠的存活情况 培养基中菌落种类 实验结果 加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌 S型细菌的DNA可使R型细菌转化为S型细菌 实验结论 加热致死的S型细菌体内有转化因子 S型细菌的DNA是转化因子(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型两种肺炎链球菌 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 归纳概括肺炎链球菌转化的实质 (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分子中,即实现了基因重组。 (3)一般情况下,转化率很低,形成的S型细菌很少,但转化