2010年高三生物二轮复习专案—核酸是遗传物质的证据

2010 年高三生物二轮复习专案-遗传的分子基础第一节 核酸是遗传物质的证据【知识点详解】遗传现象：生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似。一、人类对遗传本质的探究19 世纪中叶，孟德尔通过植物的杂交实验提出生物的每一个性状都是通过遗传因子（后称基因）来传递的。遗传因子在体细胞中成对存在，在减数分裂形成的配子中成单存在，配子结合（受精作用）后，遗传因子又恢复到成对状态。19 世纪末，科学家研究了生物生殖过程中细胞的有丝分裂 、减数分裂和受精过程，了解到染色体的活动有一定的规律：体细胞（2N） ；配子（N） ；受精卵（2N） 。据此，有人设想：莫非遗传因子就是染色体，一条染色体就是一个遗传因子？这不可能，因为生物的性状很多，而染色体的数目有限。那么，一定是一个染色体上有许多个遗传因子（基因） 。基于这样的认识，1903 年萨顿和鲍维里提出遗传因子存在于染色体上的假说。后来事实证明了这一点。二、核酸作为遗传物质具备的条件1、分子结构具有相对的稳定性，但在特殊情况下又能产生可遗传的变异；2、能自我复制，前后代保持一定的（连续性） ；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢和性状；4、具有存储巨大数量遗传信息的能力。三、核酸（核酸、RNA）是遗传物质的实验证据证据一：肺炎双球菌的转化实验核酸是遗传物质（一） 格里菲思细菌转化实验1、两种菌落的比较菌落 荚膜 毒性R 型细菌菌落 粗糙 无荚膜 无毒S 型细菌菌落 光滑 有荚膜 有毒2、实验过程3、小结步骤 方 法 现 象 结 论1 R 菌活菌注射 小白鼠正常 R 菌无毒性2 S 菌活菌注射 小白鼠死亡 S 菌能使小白鼠致病3 S 菌高温灭活 小白鼠正常 加热杀死的 S 菌不使小白鼠致死4 高温灭活：S 菌 +R 菌 小白鼠死亡 死亡的 S 菌中可能有使 R 菌转化因子5 提取 4 实验死鼠 发现 S 活菌 死亡的 S 菌能使 R 菌转化为 S 菌为什么第四组实验将 R 型活细菌和加热杀死后的 S 型细菌混合后注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？(因为 R 型细菌转化成了 S 型细菌，使小鼠患败血症而死亡 .)格里菲思实验的结论是什么?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） 。（二）艾弗里核酸转化实验(图解)艾弗里的思路1实验材料：选用肺炎双球菌。2假 设：核酸是遗传物质。3实验操作：将 S 型细菌中的多糖、 蛋白质、脂类和核酸等提取出来，分别与 R 型细菌进行混合。4预期结果：只有核酸与 R 型细菌进行混合，才能使 R 型细菌转化成 S 型细菌。5实验结果：与预期结果吻合。6分析结论：核酸是遗传物质。由此可见，科学家是设法把核酸与蛋白质分开，从而单独地、直接地去观察核酸的作用。但是，艾弗里转化实验所使用的核酸中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。那么，还有没有更具有说服力的方法来证明核酸是遗传物质呢？证据二：噬菌体侵染细菌的实验核酸是遗传物质实验过程及结果：亲代噬菌体 寄主细胞内 子代噬菌体 实验结论第一组实验 32P 标记核酸 有 32P 标记核酸 核酸有 32P 标记第二组实验 35S 标记蛋白质 无 35S 标记蛋白质外壳蛋白质无 35S核酸分子具有连续性，是遗传物质：某些不含有核酸的病毒，其遗传物质又是什么呢？证据三：烟草花叶病毒侵染烟草的实验RNA 也是遗传物质结论：RNA 也是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。四、结论为什么说：“核酸是主要的遗传物质，染色体是遗传物质的主要载体？”核酸（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）【经典例题】【例 1】将分离后的 S 型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与 R 型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，从其体内分离出来的仍是 R 型肺炎双球菌。将分离后的 S 型肺炎双球菌的核酸与 R 型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，则小白鼠死亡，并从体内分离出来了 S 型有荚膜的肺炎双球菌。以上实验说明 ( )A、R 型和 S 型肺炎双球菌可以互相转化B、S 型的蛋白质外壳可诱导 R 型转化为 S 型C、 S 型的核酸可诱导 R 型转化为 S 型，说明了核酸是遗传物质D、R 型的核酸可使小鼠致死【答案】C【解析】将分离后的 S 型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与 R 型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，说明 S 型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质不能控制产生出能致死的 S 型的肺炎双球菌。将分离后的 S 型肺炎双球菌的核酸与 R 型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内则小白鼠死亡，并从体内分离出来了 S 型有荚膜的肺炎双球菌，说明 S 型肺炎双球菌的核酸能控制形成新的 S 型有荚膜肺炎双球菌，使生物致死。说明核酸是遗传物质。【例 2】用核酸酶处理过的 S 型细菌不能使 R 型细菌发生转化。下列关于这一实验的叙述，不正确的是（ ）A、这个实验是为了证实核酸的分解产物不是遗传物质。B、这个实验是为了从反面证明核酸是遗传物质。C、这个实验证实核酸的分解产物不是“转化因子” 。D、这个实验是艾弗里关于遗传物质研究的重要工作之一。【答案】A【解析】这是艾弗里在证明核酸是遗传物质的过程中，为了进一步从反面证明核酸是遗传物质而做的一个实验，它是关于遗传物质研究的一个重要组成部分，其主要目的在于从反面证核酸（一切生物的遗传物质）明核酸是遗传物质，而不是为了证明核酸的分解产物是不是遗传物质。【例 3】噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是（ ）A、在噬菌体核酸的指导下，用细菌的物质合成的B、在细菌核酸的指导下，用细菌的物质合成的C、在噬菌体核酸的指导下，用噬菌体的物质合成的D、在细菌核酸的指导下，用噬菌体的物质合成的【答案】A【解析】当噬菌体侵染细菌时，注入到细菌细胞内的只有噬菌体核酸，子代噬菌体的蛋白质外壳和核酸都是在噬菌体核酸的指导下，用细菌的氨基酸和脱氧核苷酸合成的。【例 4】下列能通过噬菌体侵染细菌实验过程证实的是 ( )A、核酸能产生可遗传的变异 B、核酸是遗传物质C、核酸能自我复制 D、核酸能控制蛋白质合成【答案】B、C 、D【解析】此实验产生的子代噬菌体与亲代噬菌体相似，无可遗传变异产生。因亲代噬菌体的核酸进入细菌体内，蛋白质外壳留在外面，所以完成核酸复制、指导子代噬菌体蛋白质外壳的形成等过程都是亲代噬菌体核酸分子的作用，同时证明了核酸是遗传物质。【例 5】某科学家做“噬菌体侵染细菌实验 ”时，分别用同位素 32P 和 35S 做了标记( 见下表)：此实验所得结果是子噬菌体和母噬菌体的外形及侵染细菌的特性均相同。请分析：(1)子噬菌体的核酸分子中含有的上述元素是； (2)子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是； (3)此实验说明了 。【答案】 (1) 32P、 31P；(2) 35S； (3)核酸是遗传物质。【解析】在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体的核酸被注入细菌细胞内，并在细菌内以细菌的核苷酸为原料，以噬菌体的核酸分子为模板合成许多和亲代噬菌体一样的核酸。这样在细菌内新形成的子代噬菌体的核酸既有以细菌内的核苷酸为原料新合成的核酸链，又有原来注入到细菌体内的亲代噬菌体核酸链。所以子噬菌体的核酸分子中含有的上述元素是 31P 与32P。在噬菌体侵染细菌的过程中，在噬菌体核酸注入细菌内时，噬菌体的蛋白质外壳留在细菌细胞外面。而子代噬菌体的蛋白质外壳则是以细菌内的氨基酸为原料合成的。所以子噬菌噬菌体成分 细菌成分核苷酸标记 32P 31P氨基酸标记 32S 35S体的蛋白质外壳含 35S 元素。从上述分析得知子代噬菌体的核酸含亲代噬菌体核酸中核苷酸的 32P，说明亲代噬菌体的核酸传递到了子代，保持了遗传物质的连续性，因此核酸是遗传物质。同样分析能说明蛋白质不是遗传物质。【例 6】下图中，烟草花叶病毒 (TMV)与车前草病毒(HRV) 的结构如 A、B，侵染作物叶片的症状如 C、D。 (1)用 E 去侵染叶片 F 时，叶片 F 患病的病状与 相同。(2)F 上的病毒的蛋白质外壳是以 为模板，以 为场所合成的，所需的氨基酸来自 。(3)E 的子代病毒的各项特性都是由 决定的。(4)本实验证明 。【答案】(1)车前草病毒致