DNA 是主要的遗传物质知识清单-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

DNA是主要的遗传物质 一、实验：探究遗传物质的经典实验 （一）肺炎链球菌转化实验 1.实验材料：肺炎链球菌的两种类型 类型 菌落特征 菌体结构 致病性 差异 S型细菌 表面光滑 有荚膜（多糖类） 有（可抵抗吞噬细胞吞噬） 荚膜基因的有无 R型细菌 表面粗糙 无荚膜 无 缺少荚膜合成相关基因 2. 格里菲思（体内转化实验）—提出转化因子 实验过程与现象： ①R型活细菌注射小鼠→小鼠不死亡（无致病性）。 ②S型活细菌注射小鼠→小鼠死亡，分离出S型活细菌（有致病性）。 ③加热致死的S型细菌注射小鼠→小鼠不死亡（致病性消失）。 ④R型活细菌+加热致死的S型细菌注射小鼠→小鼠死亡，分离出S型活细菌（R型被转化）。 结果分析 ①对比①②：S型细菌有致病性，R型细菌无致病性。 ②对比②③：加热可使S型细菌失去致病性。 ③对比②③④：加热致死的S型细菌中存在转化因子，能使R型细菌转化为S型细菌。 实验结论：提出转化因子的存在，但未明确其化学本质。 3.艾弗里（体外转化实验）—证明DNA是遗传物质 实验思路：利用减法原理，特异性去除S型细菌细胞提取物中的糖类、蛋白质、脂质、RNA等，单独观察DNA的作用。 实验过程： ①S型细菌细胞提取物（含DNA、蛋白质等）+R型细菌→培养出R型+S型细菌。 ②提取物+蛋白酶（去除蛋白质）+R型细菌→仍培养出R型+S型细菌。 ③提取物+RNA酶（去除RNA）+R型细菌→仍培养出R型+S型细菌。 ④提取物+酯酶（去除脂质）+R型细菌→仍培养出R型+S型细菌。 ⑤提取物+DNA酶（去除DNA）+R型细菌→仅培养出R型细菌。 结果分析： ①去除蛋白质、RNA、脂质后，转化仍能发生，说明这些物质不是转化因子。 ②去除DNA后，转化无法发生，说明DNA是转化因子。 实验结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。 4.转化的本质与关键细节 本质：S型细菌的DNA片段进入R型细菌细胞，与R型细菌的基因组发生同源重组，使R型细菌获得荚膜合成基因，进而转化为S型细菌（属于基因重组）。 细节：①加热致死的S型细菌：蛋白质变性失活，但DNA双链解开后缓慢冷却可恢复双螺旋结构，仍保持活性。②R型细菌需处于感受态（分泌感受态因子，具备与DNA结合的活性）才能完成转化。③转化后的S型细菌遗传物质与原S型细菌不完全相同（基因组含R型细菌原有基因+S型细菌荚膜基因）。 （二）噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）—进一步验证DNA是遗传物质 1.实验材料：T2噬菌体与大肠杆菌 T2噬菌体结构：仅含DNA（含P元素）和蛋白质外壳（含S元素），专一寄生在大肠杆菌体内。 实验方法：放射性同位素标记法（分别标记DNA和蛋白质，单独追踪其去向）。 3. 实验设计与过程（对比实验） 分组 实验组1 实验组2 标记对象 噬菌体蛋白质 噬菌体DNA 标记方法 用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染 用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染 实验过程 35S标记的噬菌体→侵染未标记的大肠杆菌→搅拌（使噬菌体外壳与细菌分离）→离心 32P标记的噬菌体→侵染未标记的大肠杆菌→搅拌→离心 离心后放射性分布 上清液（噬菌体外壳）放射性高，沉淀物（细菌）放射性低 沉淀物（细菌及内部噬菌体DNA）放射性高，上清液放射性低 3.实验关键操作的目的 保温：使噬菌体充分侵染大肠杆菌（注入DNA，合成子代噬菌体）。 搅拌：使吸附在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离。 离心：让质量较轻的噬菌体外壳进入上清液，质量较重的大肠杆菌进入沉淀物。 4.误差分析 32P标记组上清液放射性偏高：①保温时间过短（部分噬菌体未侵染细菌）。②保温时间过长（细菌裂解，子代噬菌体释放）。 35S标记组沉淀物放射性偏高：搅拌不充分（部分噬菌体外壳未与细菌分离，随细菌进入沉淀物）。 5.实验结论：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳留在细胞外，子代噬菌体的性状由亲代DNA遗传，故DNA是噬菌体的遗传物质。 （三）烟草花叶病毒感染实验证明RNA也可作为遗传物质 实验过程： ①烟草花叶病毒（TMV）的RNA+烟草→烟草出现花叶病。 ②TMV的蛋白质+烟草→烟草不出现花叶病。 ③TMV的RNA+RNA酶+烟草→烟草不出现花叶病。 实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而非蛋白质。 二、结论：DNA是主要的遗传物质 1.不同生物的遗传物质 生物类别 核酸类型 遗传物质 实例 有细胞结构的生物（原核生物、真核生物） 同时含DNA和RNA DNA 细菌、植物、动物 无细胞结构的生物（病毒） 仅含DNA DNA T2噬菌体、乙肝病毒 仅含RNA RNA 烟草花叶病毒、HIV 2.主要的含义： 绝大多数生物（有细胞结构的生物+DNA病毒）的遗传物质是DNA，只有少数RNA病毒的遗传物质是RNA，因此DNA是主要的遗传物质。 三、遗传物质的必备特征（源于经典实验推导） 具有相对稳定性（如DNA双链结构稳定）。 能精确自我复制（保证亲代与子代遗传连续性）。 能指导蛋白质合成（控制生物性状）。 能产生可遗传的变异（适应环境变化）。 四、实验设计的思路与方法 1.思路： 将遗传物质的两大候选者（DNA和蛋白质）分开，单独观察其对生物性状的影响（排除相互干扰）。 2.方法： 肺炎链球菌体外转化实验：减法原理（逐步去除某种物质，观察效果）。 噬菌体侵染细菌实验：放射性同位素标记法（特异性标记DNA和蛋白质）。 烟草花叶病毒实验：分离重组法（分离RNA和蛋白质，再重组侵染）。 五、高考高频考点与易错点总结 1.考点 经典实验的实验思路、操作目的、结果分析及结论。 遗传物质的判断（不同生物的遗传物质类型）。 实验误差分析（噬菌体侵染实验中放射性分布异常的原因）。 转化实验的本质（基因重组）。 2.易错点辨析 ①格里菲思实验证明DNA是遗传物质（×，仅提出转化因子，未证明其是DNA）。 ②艾弗里实验中单独的DNA能使小鼠死亡（×，单独DNA无致病性，需与R型细菌混合才能产生S型细菌）。 ③噬菌体侵染实验中可用¹⁵N标记DNA（×，DNA和蛋白质均含N，无法区分）。 ④所有病毒的遗传物质都是RNA（×，DNA病毒的遗传物质是DNA）。 ⑤R型细菌转化为S型细菌是基因突变（×，是基因重组，源于S型细菌DNA片段的整合）。 ⑥加热致死的S型细菌中DNA完全不变（×，DNA双链解开但冷却后可恢复，仍保持活性）。 学科网（北京）股份有限公司 $