第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)

19世紀(jì)中期，孟德爾通過豌豆實(shí)驗(yàn)證明了生物的性狀是由

控制的遺傳因子（基因）20世紀(jì)初期，摩爾根通過果蠅實(shí)驗(yàn)證明了：基因位于

上。染色體DNA蛋白質(zhì)染色體

20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要由

組成。蛋白質(zhì)和DNA討論：2.你認(rèn)為證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些？1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定、具有多樣性、能儲存大量的遺傳信息、可以準(zhǔn)確地復(fù)制、傳遞給下一代等。一、對遺傳物質(zhì)的早期推測蛋白質(zhì)的基本組成單位是：氨基酸（20種）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有多樣性原因：氨基酸的種類繁多、數(shù)目成千上萬、排列順序千差萬別肽鏈盤曲折疊的方式及空間結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化ATGC蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的理論仍占主導(dǎo)二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)美國微生物學(xué)家艾弗里通過確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)向遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)的觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)的，而艾弗里的實(shí)驗(yàn)又是在英國微生物學(xué)家格里菲思的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。艾弗里.美格里菲思.英1、肺炎鏈球菌S（smooth)型細(xì)菌R(rough)型細(xì)菌圖示菌落表面光滑表面粗糙莢膜有多糖類的莢膜無多糖類的莢膜毒性有毒，使小鼠患敗血癥，使人患肺炎無毒真菌還是細(xì)菌？實(shí)驗(yàn)結(jié)論：已經(jīng)加熱致死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。2、格里菲思肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)思考1：轉(zhuǎn)化因子有什么特點(diǎn)？結(jié)構(gòu)穩(wěn)定引起變異S型活菌S型活菌思考2：如何找出轉(zhuǎn)化因子？轉(zhuǎn)化因子?多糖脂類蛋白質(zhì)RNADNA3、艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里及其同事的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：將S型細(xì)菌破碎后，設(shè)法去除絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制成細(xì)胞提取物。然后分別用不同的酶除去細(xì)胞提取物中少部分的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA等物質(zhì)，通過觀察剩余提取物的轉(zhuǎn)化活性來尋找轉(zhuǎn)化因子。討論實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（1）第二至5組加入酶的作用是什么？（2）第一至四組實(shí)驗(yàn)說明什么？（3）第五組實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明什么？蛋白質(zhì)、RNA、脂類等不是轉(zhuǎn)化因子DNA具有轉(zhuǎn)化活性，是轉(zhuǎn)化因子去除相應(yīng)物質(zhì)，從而排除或確定該物質(zhì)的作用思考：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)用了什么實(shí)驗(yàn)方法？對照實(shí)驗(yàn)控制自變量的原則：加法原則和減法原則（P46)艾弗里的實(shí)驗(yàn)中用到了什么技術(shù)？你認(rèn)為艾弗里實(shí)驗(yàn)最大的困難是什么？人們?yōu)楹螌Πダ飳?shí)驗(yàn)仍有質(zhì)疑？與常態(tài)相比，人為增加或者去掉某種影響因素。艾弗里提出的觀點(diǎn)是什么？DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定變化的物質(zhì)三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)1952年，美國遺傳學(xué)家赫爾希和他的助手蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)，完成了另一個有說服力的實(shí)驗(yàn)。T2噬菌體模式圖T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌內(nèi)的病毒。它的遺傳物質(zhì)進(jìn)入大腸桿菌，能在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)大量繁殖，使大腸桿菌裂解死亡。T2噬菌體吸附在大腸桿菌表面

放射性同位素標(biāo)記法是指在生物實(shí)驗(yàn)中利用放射性同位素標(biāo)記某一特定物質(zhì)，然后利用自顯影技術(shù)或液體閃爍計(jì)數(shù)器等射線測量、分析、記錄儀器進(jìn)行追蹤的方法，它是同位素標(biāo)記法的一種。用哪種元素標(biāo)記T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)？T2噬菌體模式圖

用35S標(biāo)記一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，

用32P標(biāo)記另部分噬菌體的DNA。P元素只存在于DNA中S元素只存在于DNA中放射性自顯影技術(shù)只能檢測到放射性，無法確定元素種類蛋白質(zhì)在上清液未侵入細(xì)菌DNA侵入了大腸桿菌蛋白質(zhì)沒有傳遞給子代DNA傳遞給了子代攪拌使吸附在細(xì)菌表面的噬菌體與細(xì)菌分離離心后析出的上清液中是噬菌體殘留，沉淀中是被侵染的大腸桿菌短時間保溫，使噬菌體侵入細(xì)菌該實(shí)驗(yàn)說明了什么？描述一下噬菌體侵染細(xì)菌的過程是怎么樣的？DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)吸附--侵入--合成--組裝--釋放思考：1、噬菌體侵染大腸桿菌時，只有DNA進(jìn)入了大腸桿菌內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在了外面。大腸桿菌裂解后，釋放的噬菌體卻同原來的噬菌體具有著一樣的蛋白質(zhì)外殼？子代噬菌體的蛋白質(zhì)的來源是什么？子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是在自身DNA的指導(dǎo)下，利用大腸桿菌的物質(zhì)合成的。DNA可以復(fù)制（傳遞遺傳信息）指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成（控制性狀）2、如何制備具有放射性的噬菌體？先用放射性物質(zhì)培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體侵染被標(biāo)記的大腸桿菌提示：細(xì)菌可以直接利用外界物質(zhì)合成自身3、一個噬菌體的DNA侵染大腸桿菌后在大腸桿菌細(xì)胞中形成了無數(shù)相同的子代噬菌體，這表明遺傳物質(zhì)有什么功能？生物的遺傳物質(zhì)都是DNA嗎？煙草花葉病毒（TMV）：能夠感染煙草被病毒感染的煙草葉片四、煙草花葉病侵染煙草實(shí)驗(yàn)誰會是TMV的遺傳物質(zhì)呢？該如何證明呢？實(shí)驗(yàn)思路：TMV（煙草花葉病毒）蛋白質(zhì)RNA將蛋白質(zhì)與RNA分離，單獨(dú)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)論：RNA是TMV的遺傳物質(zhì)總結(jié)大多數(shù)生物（細(xì)胞生物和DNA病毒）以

為遺傳物質(zhì)，少數(shù)生物（RNA病毒）以

為遺傳物質(zhì)，所以

是一切生物的遺傳物質(zhì)，

是主要的遺傳物質(zhì)。蛋白質(zhì)

（是，不是）遺傳物質(zhì)。DNARNA核酸DNA不是例題1：DNA作為遺傳物質(zhì)的證據(jù)題目：以下是關(guān)于DNA作為遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，哪項(xiàng)描述是不正確的？?A.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)?B.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)?C.煙草花葉病毒實(shí)驗(yàn)證明了RNA也是遺傳物質(zhì)?D.所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA解析：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)都是經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。煙草花葉病毒實(shí)驗(yàn)則證明了RNA也可以作為遺傳物質(zhì)，特別是在病毒中。然而，并不是所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，例如某些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。因此，選項(xiàng)D是不正確的。例題2：DNA的復(fù)制和遺傳信息的傳遞題目：在DNA復(fù)制過程中，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.DNA復(fù)制需要RNA作為引物?B.DNA復(fù)制過程中，兩條鏈都作為模板?C.DNA復(fù)制是全保留復(fù)制，每條新鏈都與舊鏈配對?D.DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，每條新鏈都與舊鏈配對解析：DNA復(fù)制是生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的基礎(chǔ)過程。在DNA復(fù)制過程中，每條原始的DNA鏈都作為模板，合成新的互補(bǔ)鏈，這就是所謂的半保留復(fù)制。因此，選項(xiàng)D是正確的。選項(xiàng)A是錯誤的，因?yàn)镈NA復(fù)制通常需要DNA聚合酶，而不是RNA。選項(xiàng)B是錯誤的，因?yàn)殡m然兩條鏈都作為模板，但每條新鏈只與一條舊鏈配對。選項(xiàng)C是錯誤的，因?yàn)镈NA復(fù)制是半保留的，而不是全保留的。題目：關(guān)于DNA作為遺傳物質(zhì)的角色，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.DNA只存在于細(xì)胞核中?B.DNA是所有生物的遺傳物質(zhì)?C.DNA分子中的堿基配對總是A與T，G與C?D.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)使其成為遺傳物質(zhì)解析：DNA是大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，但不是所有生物，例如某些病毒使用RNA作為遺傳物質(zhì)。DNA不僅存在于細(xì)胞核中，還存在于線粒體和葉綠體中。DNA分子中的堿基配對遵循A與T配對，G與C配對的規(guī)則。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)確實(shí)有助于其穩(wěn)定性和復(fù)制的準(zhǔn)確性，這是其作為遺傳物質(zhì)的重要特性。因此，選項(xiàng)C是正確的。題目：在DNA復(fù)制過程中，以下哪項(xiàng)是正確的？?A.DNA復(fù)制需要RNA作為模板?B.DNA復(fù)制是全保留復(fù)制?C.DNA復(fù)制過程中，只有一條鏈作為模板?D.DNA復(fù)制是半保留復(fù)制解析：DNA復(fù)制是生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的基礎(chǔ)過程，它遵循半保留復(fù)制的原則，即每條新鏈都與一條舊鏈配對。因此，選項(xiàng)D是正確的。選項(xiàng)A是錯誤的，因?yàn)镈NA復(fù)制需要DNA作為模板，而不是RNA。選項(xiàng)B是錯誤的，因?yàn)镈NA復(fù)制是半保留復(fù)制，而不是全保留復(fù)制。選項(xiàng)C是錯誤的，因?yàn)镈NA復(fù)制過程中，兩條鏈都作為模板。題目：關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)和功能，以下哪項(xiàng)描述是錯誤的？?A.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)由兩條互補(bǔ)的鏈組成?B.DNA中的堿基配對遵循A與T配對，G與C配對的規(guī)則?C.DNA的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞周期的有絲分裂期?D.DNA上的基因編碼蛋白質(zhì)解析：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)確實(shí)由兩條互補(bǔ)的鏈組成，且堿基配對遵循A與T配對，G與C配對的規(guī)則。DNA上的基因確實(shí)編碼蛋白質(zhì)。然而，DNA的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞周期的S期，而不是有絲分裂期。因此，選項(xiàng)C是錯誤的。題目：關(guān)于DNA復(fù)制的酶，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的鏈上?B.DNA聚合酶可以從頭開始合成新的DNA鏈?C.DNA聚合酶需要RNA作為引物來啟動DNA復(fù)制?D.DNA聚合酶可以在沒有引物的情況下開始復(fù)制解析：DNA聚合酶是DNA復(fù)制的關(guān)鍵酶，它能夠?qū)蝹€核苷酸加到已有的鏈上，從而延長鏈。然而，DNA聚合酶不能從頭開始合成新的DNA鏈，它需要一個引物來啟動復(fù)制過程。因此，選項(xiàng)A是正確的。選項(xiàng)B是錯誤的，因?yàn)镈NA聚合酶不能從頭開始合成新的DNA鏈。選項(xiàng)C是錯誤的，因?yàn)殡m然DNA聚合酶需要引物，但這個引物是DNA，而不是RNA。選項(xiàng)D是錯誤的，因?yàn)镈NA聚合酶不能在沒有引物的情況下開始復(fù)制。題目：關(guān)于DNA修復(fù)機(jī)制，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.光修復(fù)是一種DNA修復(fù)機(jī)制，它利用光能修復(fù)損傷?B.錯配修復(fù)是一種發(fā)生在DNA復(fù)制后的修復(fù)機(jī)制?C.DNA修復(fù)機(jī)制只能修復(fù)堿基配對錯誤?D.DNA修復(fù)機(jī)制對所有類型的DNA損傷都有效解析：DNA修復(fù)機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)維持DNA穩(wěn)定性和防止突變的重要過程。光修復(fù)是一種利用光能修復(fù)損傷的DNA修復(fù)機(jī)制，錯配修復(fù)是一種發(fā)生在DNA復(fù)制后的修復(fù)機(jī)制，用于修復(fù)復(fù)制過程中的錯誤。然而，DNA修復(fù)機(jī)制不僅能修復(fù)堿基配對錯誤，還能修復(fù)其他類型的損傷，如堿基的化學(xué)修飾和DNA的單鏈斷裂。因此，選項(xiàng)B是正確的。題目：關(guān)于DNA突變，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.突變總是有害的?B.突變是遺傳多樣性的來源之一?C.突變只能發(fā)生在DNA復(fù)制過程中?D.突變是物種進(jìn)化的唯一驅(qū)動力解析：突變是遺傳信息的改變，它可以是有害的、有益的或中性的。突變是遺傳多樣性的來源之一，為物種進(jìn)化提供了原材料。突變可以發(fā)生在DNA復(fù)制過程中，也可以由化學(xué)物質(zhì)、輻射等因素引起。雖然突變是物種進(jìn)化的重要驅(qū)動力之一，但不是唯一因素。因此，選項(xiàng)B是正確的。題目：關(guān)于DNA重組，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.DNA重組只發(fā)生在有性生殖過程中?B.DNA重組是遺傳工程中常用的技術(shù)?C.DNA重組需要同源序列的DNA分子?D.DNA重組是基因在染色體上的重新排列解析：DNA重組是指DNA分子間的重新排列和組合。它不僅發(fā)生在有性生殖過程中，也是遺傳工程中常用的技術(shù)。在遺傳工程中，DNA重組通常需要同源序列的DNA分子來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基因的插入和表達(dá)。因此，選項(xiàng)B和C都是正確的。選項(xiàng)A是錯誤的，因?yàn)镈NA重組也可以在遺傳工程中通過人工操作實(shí)現(xiàn)。選項(xiàng)D是錯誤的，因?yàn)镈NA重組涉及的是DNA分子間的重新排列，而不是基因在染色體上的重新排列。題目：關(guān)于DNA指紋技術(shù)，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.DNA指紋技術(shù)只能用于法醫(yī)學(xué)?B.DNA指紋技術(shù)利用高度多態(tài)性的DNA序列進(jìn)行個體識別?C.DNA指紋技術(shù)需要大量的DNA樣本?D.DNA指紋技術(shù)不能用于親子鑒定解析：DNA指紋技術(shù)是一種利用DNA序列的多態(tài)性進(jìn)行個體識別的技術(shù)。它不僅可以用于法醫(yī)學(xué)，還可以用于親子鑒定、遺傳疾病診斷等領(lǐng)域。DNA指紋技術(shù)通常需要少量的DNA樣本，因?yàn)樗玫氖歉叨榷鄳B(tài)性的DNA序列。因此，選項(xiàng)B是正確的。題目：關(guān)于DNA測序，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.DNA測序可以確定DNA分子中的堿基序列?B.DNA測序需要大量的DNA樣本?C.DNA測序只能用于研究目的?D.DNA測序不能用于診斷遺傳疾病解析：DNA測序是一種確定DNA分子中堿基序列的技術(shù)。它需要少量的DNA樣本，并且可以用于研究、診斷遺傳疾病、法醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。因此，選項(xiàng)A是正確的。選項(xiàng)B是錯誤的，因?yàn)楝F(xiàn)代DNA測序技術(shù)只需要微量的DNA樣本。選項(xiàng)C和D都是錯誤的，因?yàn)镈NA測序不僅用于研究，也廣泛應(yīng)用于臨床診斷。題目：關(guān)于DNA克隆，以下哪項(xiàng)描述是正確的？?A.DNA克隆是將DNA片段插入到宿主細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增?B.DNA克隆只能用于原核生物?C.DNA克隆需要特定的載體和宿主細(xì)胞?D.DNA克隆不能用于表達(dá)外源基因解析：DNA克隆是一種將目標(biāo)DNA片段插入到載體中，然后將載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增的技術(shù)。它不僅可以用于原核生物，也可以用于真核生物。DNA克隆需要特定的載體和宿主細(xì)胞，并且可以用于表達(dá)外源基因。因此，選項(xiàng)C題目：DNA作為遺傳物質(zhì)的主要功能是什么？?A.作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成部分?B.催化生化反應(yīng)?C.存儲和傳遞遺傳信息?D.作為能量來源解析：DNA的主要功能是存儲和傳遞遺傳信息。DNA分子中的堿基序列編碼了生物體的遺傳特征，這些信息在細(xì)胞分裂時通過DNA復(fù)制傳遞給后代細(xì)胞。因此，選項(xiàng)C是正確的。雖然DNA是細(xì)胞的重要組成部分，但它不是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主要組成部分，也不直接催化生化反應(yīng)或作為能量來源。題目：DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是由誰首次提出的？?A.孟德爾?B.薩頓?C.沃森和克里克?D.摩爾根解析：DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是由詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在1953年首次提出的