1、庖丁巧解牛知识巧学一、对遗传物质的早期推测1.20世纪40年代以前，许多化学家和生物学家一直认为遗传物质应该是一种蛋白质。人们在研究减数分裂和受精作用的过程中，发现染色体在物种前后代的传递过程，与生物的遗传有关，因此，人们就来研究染色体的化学成分，看看染色体中的什么成分是遗传物质。化学分析的结果表明，真核生物染色体的主要成分是核酸和蛋白质，其大致比例如下：那么，遗传物质究竟是蛋白质还是核酸呢？2.作为遗传物质至少要具备以下四个条件：（1）在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己。（2）能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢。（3）具有储存巨大数量遗传信息的潜在能力。（4）结构比较稳定
2、，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。联想发散组成蛋白质的氨基酸约有20种。由于氨基酸的种类和数量不同，排列顺序不同，可以组成无数种蛋白质，这一点符合上述的第三个条件。蛋白质（特别是酶）能够控制生物的性状和代谢，这一点符合第二个条件。但是蛋白质不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定，它也不能遗传给后代，所以蛋白质不可能是遗传物质。二、肺炎双球菌的转化实验1.1928年英国科学家格里菲思发现了一个很奇怪的肺炎双球菌转化现象。（1）将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。（2）将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血
3、症死亡。（3）将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。（4）将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后,注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。他猜想，一定有一种特殊的物质，能使两种肺炎双球菌相互转变。格里菲思称这种物质为“转化因子”。疑点突破 肺炎双球菌属于原核生物，它的细胞壁的成分不是纤维素而是肽聚糖。S型肺炎双球菌的细胞壁外面有荚膜，荚膜的成分是多糖类，荚膜对菌体有保护作用，可以使菌体免受白细胞的攻击，对人或其他哺乳动物有毒性，能引起人患肺炎或动物产生败血症死亡。R型肺炎双球菌无荚膜，没有毒性，可在宿主细胞内寄生繁殖，但不致病。2.为了弄清转化因子是什么物质，1944年艾弗里等
4、人进行了体外转化实验。从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等，分别加入R型细菌中培养，发现只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌。通过体外转化实验证明了DNA是具有转化作用的遗传物质(即“转化因子”)，而蛋白质和其他物质不是遗传物质。方法点拨 艾弗里等人合理利用了前人的一些成功之处取得了自己的突破，他的成功之处就是将各种物质分开，单独地、直接地去观察每种物质的作用。三、噬菌体侵染细菌的实验1.1952年，生物学家赫尔希和蔡斯进行了著名的噬菌体侵染细菌的实验。实验步骤如下：第一步，将噬菌体的DNA和外壳蛋白质分别加以标记，以便实验后可对它们各自的来龙去脉进行追踪。要点提示 T2噬菌体是一种
5、专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。其头部和尾部的外壳由蛋白质构成，头部内含有DNA。第二步，将作了标记的噬菌体培养液混合起来，就是说，使噬菌体有机会侵入细菌。过了一段时间后的实验结果表明：作了标记的噬菌体DNA基本上都进入了细菌体内，进行了繁殖，而作了标记的噬菌体外壳蛋白质几乎都留在了细菌的外面。这说明，噬菌体是通过DNA进行遗传的，是噬菌体的DNA主导着噬菌体的生命的繁衍，DNA是遗传物质。2.有些病毒不具有DNA，而是含有RNA，如烟草花叶病毒、艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒，它们的遗传物质是RNA。1957年格勒和施拉姆用石炭酸处理烟草花叶病毒(TMV)，去掉了蛋白质，只剩下RNA，再将
6、此RNA接种到正常的烟草上，结果使正常烟草得了花叶病。而用蛋白质部分去感染正常烟草，结果不发生花叶病。以后有人用TMV的RNA与车前草病毒(HRV)的蛋白质结合在一起，形成一个“杂种”新品系，用它进行感染实验，结果病症与分离出的病毒类型都与TMV相同。实验结论：说明TMV的遗传物质是RNA，而蛋白质不是遗传物质。因此，绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA，所以说DNA是主要的遗传物质。误区警示 有人认为人类的细胞中既有DNA又有RNA，那么是DNA主要遗传物质，RNA是次要遗传物质。这种看法是错误的。对于一种生物而言，其遗传物质只可能是一种。问题探究问题1 烟草花叶病
7、毒能使烟草出现一些花斑，如何证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA呢？探究：作为病毒这种特殊的生物，其性状的表现往往在其寄主身上才能观察，因此侵染的烟草是否出现相应的花斑成为判定其中的物质是否是遗传物质的一个标志。探究科学设计实验的思路，查阅相关资料获取信息。问题2 噬菌体是一种病毒，如何让其带有32P或35S标记呢？探究：噬菌体是无法独立生活的，必须有寄主才行，而病毒的寄主又必须是活的，噬菌体的寄主就是细菌，因此必须用细菌来培养噬菌体。要让噬菌体带标记，首先必须让细菌带标记，这就要求细菌的培养基中含有标记性物质。探究培养细菌的方法和培养病毒的方法是解决这一问题的关键。典题热题例1 下列物质从结构
8、层次看，从简单到复杂的顺序是()A.脱氧核苷酸基因染色体DNAB.脱氧核苷酸基因DNA染色体C.基因脱氧核苷酸染色体DNAD.基因DNA脱氧核苷酸染色体解析：基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA和基因的基本组成单位都是脱氧核苷酸，染色体的主要成分是DNA和蛋白质。答案：B方法归纳 为了弄清楚相关物质或结构之间的关系，可以用相关图形表示彼此间的关系，例如本题可用涵盖的图形表示，而一些物质或结构也可能是交叉的，如激素与酶在成分上既有相同部分(蛋白质)，又有不同部分。例2 肺炎双球菌的S型具有多糖类的荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是()A.培养R型活菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具荚膜
9、的细菌B.培养R型活菌时加S型细菌的DNA的完全水解产物，不能产生具荚膜的细菌C.培养R型活菌时加S型细菌的DNA，能产生具荚膜的细菌D.培养R型活菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的细菌解析：本题考查的是肺炎双球菌转化实验的拓展实验。本实验的关键思路是：设法把S型细菌的DNA、蛋白质和多糖等物质分开，分别与R型菌一起培养，单独地、直接地去观察每种物质的作用，为了使实验结论更准确，还要用DNA酶将DNA水解来证明DNA的分解产物不是遗传物质，从而从一个反面证明DNA才是遗传物质。答案：A巧妙变式 关于肺炎双球菌转化实验的拓展实验，还可以改为实验设计题，利用对照实验证明DNA是遗传物质。例3 用同位素35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA，然后用标记的噬菌体做侵染大肠杆菌的实验，进入细菌体内的成分有()A.35SB.32PC.35S和32PD.不含35S和32P解析：用35S标记噬菌体的蛋白质，32P标记DNA，在侵染过程中蛋白质外壳留在外面，DNA进入细菌体内。答案：B误区警示 噬菌体的DNA侵入细菌体内，因此在子代噬菌体中可以发现32P，但并不是所有的子代噬菌体都含有32P，只有少部分含有32P。
