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2019-2020年高三生物二輪復(fù)習(xí) DNA是主要的遺傳物質(zhì)教案 人教版 【課前復(fù)習(xí)】 在學(xué)習(xí)新課程前必須重新回顧有關(guān)遺傳、變異的概念；有絲分裂、減數(shù)分裂、受精作用；染色體的主要成分；DNA在細(xì)胞中的存在部位等知識，這樣既有利于掌握新知識，又便于將新知識納入知識系統(tǒng)中。 溫故——會做了，學(xué)習(xí)新課才能有保障 1．從地層里挖出的千年古蓮種子，種在池塘里仍能開花結(jié)籽，但其花色與現(xiàn)代蓮花稍有不同，這個現(xiàn)象說明了生物具有 A．應(yīng)激性 B．變異性 C．遺傳性 D．遺傳性和變異特性 解析：“稍有不同”說明它們相同的特征多，不同的特征少。相同，體現(xiàn)了生物的遺傳性；不同，則體現(xiàn)了生物的變異性。 答案：D 2．染色體的主要成分是________________________________。 答案：DNA和蛋白質(zhì) 3．在有絲分裂過程中，DNA在___________加倍，而染色體是在_________________加倍，這樣在形成的兩個子細(xì)胞中，DNA和染色體數(shù)目都_________________，從而保證了細(xì)胞的前后代_________________的穩(wěn)定性。 答案：間期　后期　保持不變　遺傳物質(zhì) 4．圖6—1—1表示馬蛔蟲（體細(xì)胞含有2對同源染色體）的細(xì)胞分裂等生理過程，據(jù)圖回答： 圖6—1—1 注：末期染色體、DNA的數(shù)目是指在一個細(xì)胞核中的數(shù)目。 （1）圖中實線代表_____________數(shù)目的變化曲線；圖中虛線代表_____________數(shù)目的變化。 （2）A ～ C所代表的生理過程名稱是：A．____________B．____________C．___________ 解析：細(xì)胞分裂數(shù)目變化曲線有兩種，一是DNA變化曲線，特點(diǎn)是在有絲分裂過程中間期復(fù)制加倍(4→8)，末期結(jié)束后在形成的子細(xì)胞中減少一半(8→4)，在減數(shù)分裂間期DNA也復(fù)制(4→8)，第一次分裂結(jié)束后DNA減半(8→4)，第二次分裂結(jié)束后，DNA再次減半(4→2)。配子經(jīng)受精作用以后再加倍(2→4)恢復(fù)親代DNA數(shù)目。由此可知，實線表示DNA數(shù)目變化曲線。二是染色體數(shù)目變化曲線，有絲分裂特點(diǎn)是間期復(fù)制的染色體，數(shù)目不加倍(4→4)，到分裂后期加倍(姐妹染色單體分開)，減數(shù)分裂第一次分裂之前的間期染色體也復(fù)制，但染色體數(shù)目不加倍(4→4)，到末期結(jié)束后，在形成的兩個次級性母細(xì)胞中減半(4→2)；在減數(shù)分裂第二次分裂之前的間期，染色體不再復(fù)制(2→2)，在第二次分裂后期因姐妹染色單體分開，導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍(2→4)，到末期結(jié)束后形成的性細(xì)胞中減半(4→2)，受精作用后再恢復(fù)體細(xì)胞的染色體數(shù)目(2→4)。因此虛線表示染色體變化曲線。 答案：（1）DNA　染色體　（2）有絲分裂　減數(shù)分裂　受精作用 知新——先看書，再來做一做 1． 遺傳是生物在生殖、發(fā)育過程中表現(xiàn)出的基本特征，那么，尋找遺傳物質(zhì)應(yīng)該從哪個過程去考慮？ 2． 通過我們對生殖、發(fā)育中減數(shù)分裂、受精作用、有絲分裂等知識的學(xué)習(xí)可知，細(xì)胞核中哪一結(jié)構(gòu)在前后代能保持連續(xù)性和穩(wěn)定性？ 3． 染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，那么，怎樣做才能證明DNA和蛋白質(zhì)哪一種是遺傳物質(zhì)呢？ 4． 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中： (1)肺炎雙球菌的類型： ①R型細(xì)菌：菌落_____________，菌體_________________莢膜，是_________________球型菌。 ②S型細(xì)菌：菌落_________________，菌體____________莢膜，是_________________球型菌?？梢砸鹑嘶糭________________和使小鼠患_________________。 (2)1928年，英國科學(xué)家格里菲思用_________________在_________________體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化實驗即體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗。 過程是： ①將_________________型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)結(jié)果小鼠不死亡。 ②將_________________型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)結(jié)果小鼠死亡。 ③將殺死后的_________________型細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)結(jié)果小鼠不死亡。 ④將無毒性的_________________型細(xì)菌與加熱殺死的_________________型細(xì)菌混合后注入小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠死亡，并在小鼠尸體上分離出了_________________毒性的_________________型活菌。 結(jié)果分析：①～④過程證明：無毒性的____________型活細(xì)菌在與被加熱殺死的_________________型細(xì)菌混合后轉(zhuǎn)化為_________________毒性的_________________型活細(xì)菌，而且這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以_________________的。 結(jié)論是：加熱殺死的_________________型菌中含有一種_________________。 (3)1944年，美國科學(xué)家艾弗里和他的同事用_________________在其他生物如小鼠體內(nèi)做轉(zhuǎn)化實驗即體外轉(zhuǎn)化實驗，目的是__________________________。 過程是： ①從___________型活細(xì)菌中提取____________、_____________和_________________等物質(zhì)，分別加入培養(yǎng)_____________型細(xì)菌的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)只有加入_________________、_________________型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化為　　_________________型細(xì)菌。 ②如果用DNA酶處理S型活菌中提取的DNA，就不能使_________________細(xì)菌轉(zhuǎn)化。 結(jié)論是：轉(zhuǎn)化因子是__________________________。 (4)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗結(jié)論：_________________是遺傳物質(zhì)。 5．噬菌體侵染細(xì)菌的實驗： (1)T2噬菌體 ①習(xí)性：是一種專門寄生在_________________體內(nèi)的病毒。 ②結(jié)構(gòu)：外殼：頭部和尾部是由_________________ 組成。內(nèi)部：只有_________________分子。 (2)過程 ①T2噬菌體的外殼_________________被_________________標(biāo)記，侵染細(xì)菌，測試結(jié)果表明被標(biāo)記的_________________沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)。 ②T2噬菌體內(nèi)部的_________________被_________________標(biāo)記，侵染細(xì)菌，測試結(jié)果表明：被標(biāo)記的_________________進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)增殖。 (3)結(jié)果分析：在噬菌體中，親代和子代之間具連續(xù)性的物質(zhì)是_________________，而不是_______________，子代噬菌體的各種性狀是通過親代的_______________傳給后代的。 (4)結(jié)論：_________________是遺傳物質(zhì)。 6． 只有極少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是_________________，如煙草花葉病毒。絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是_________________，所以_________________是主要的遺傳物質(zhì)。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．知道遺傳學(xué)的發(fā)展過程及研究意義。 2．記住“DNA是遺傳物質(zhì)”的直接證據(jù)——肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗原理、過程和結(jié)論；噬菌體侵染細(xì)菌的實驗原理、過程和結(jié)論，并且能夠解釋說明其中的含義、能夠?qū)@些知識采用適當(dāng)?shù)男问剑ㄎ淖?、圖、表）予以表達(dá)。 3．能夠解釋說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 4．通過重演科學(xué)家發(fā)現(xiàn)DNA是主要的遺傳物質(zhì)的過程，學(xué)會科學(xué)研究的方法和實驗設(shè)計的基本步驟。 5．通過自己設(shè)計驗證性實驗，檢驗自己分析問題、解決問題和創(chuàng)新思維的能力。 【基礎(chǔ)知識精講】 課文全解： 本章的前言部分，首先通過三個設(shè)問“遺傳和變異究竟是怎樣發(fā)生的？”“在生物體內(nèi)是什么物質(zhì)對遺傳和變異起著決定性作用？”“生物的遺傳和變異有哪些共同的規(guī)律？”概括出了本章的主要內(nèi)容，然后又簡單回顧了100多年來遺傳學(xué)的發(fā)展過程大約分為三個階段：第一階段是實驗遺傳學(xué)階段，表現(xiàn)在19世紀(jì)60年代，遺傳學(xué)家孟德爾從性狀出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了遺傳的兩個規(guī)律，第二階段是分子遺傳學(xué)的初始階段，表現(xiàn)在20世紀(jì)中葉，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著生物科學(xué)進(jìn)入分子生物學(xué)階段；第三階段，分子遺傳學(xué)迅猛發(fā)展階段表現(xiàn)在，人們在分子水平上實現(xiàn)了對遺傳物質(zhì)的重新組合，解決了許多與人類的生產(chǎn)和生活密切相關(guān)的問題。 《遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)》前言部分指出，生物的性狀之所以能夠傳給后代，是因為生物體內(nèi)有遺傳物質(zhì)的存在，從而引出本節(jié)的主要內(nèi)容：①什么是遺傳物質(zhì)？②遺傳物質(zhì)有什么樣的結(jié)構(gòu)和功能？③遺傳物質(zhì)是怎樣發(fā)揮作用的？然后，從分子水平上詳盡地簡述遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用原理。通過講述DNA是遺傳物質(zhì)的實驗證據(jù)、DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制功能以及基因的表達(dá)功能等內(nèi)容，達(dá)到對染色體、DNA和基因的有關(guān)結(jié)構(gòu)和功能方面的知識，以及它們之間的關(guān)系有更深入、全面的理解和認(rèn)識的目的。 本小節(jié)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的引言部分的學(xué)習(xí)思路是： 首先，從生物性狀的遺傳現(xiàn)象引出什么是遺傳物質(zhì)的問題，而要判斷什么是遺傳物質(zhì)就應(yīng)該知道遺傳物質(zhì)應(yīng)具有的特點(diǎn)。遺傳物質(zhì)應(yīng)具有的特點(diǎn)是：在細(xì)胞生長和繁殖的過程中能夠精確地復(fù)制自己；能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成從而控制生物的性狀和新陳代謝；具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力；結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后還能繼續(xù)復(fù)制，并能遺傳給后代。 其次，遺傳是生物在生殖、發(fā)育過程中表現(xiàn)出的基本特征，因此，尋找遺傳物質(zhì)應(yīng)該從生殖發(fā)育等過程去考慮。 第三，生物學(xué)家通過對細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用過程研究，發(fā)現(xiàn)每一種真核生物都有恒定的染色體數(shù)，染色體在傳種接代過程中具有一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性，如圖6—1—2所示。在有性生殖過程中，后代具有雙親各一半數(shù)量的染色體。從而認(rèn)識到染色體在生物的遺傳中具有重要的作用。 圖6—1—2 第四，染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，那么，其中究竟哪種物質(zhì)在起遺傳作用呢？怎樣設(shè)計實驗來證明它呢？科學(xué)家對實驗的設(shè)計思路是：設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地去觀察DNA的作用。從而引出了本小節(jié)要研究的主題——證明DNA是遺傳物質(zhì)的兩個著名的實驗。 第五，DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)——“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗”和“噬菌體侵染細(xì)菌的實驗”是本小節(jié)的重點(diǎn)知識。在講述噬菌體侵染細(xì)菌的實驗時，用研究時采用的“同位素標(biāo)記法”來說明，這樣符合科學(xué)研究的過程，很自然地導(dǎo)出DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論。 1．肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗：見下表 R型細(xì)菌：菌落粗糙，菌體無莢膜，有毒，球菌。 S型細(xì)菌：菌落光滑，菌體有莢膜，有毒，球菌。 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗 實驗名稱 實驗對象 培養(yǎng)條件 實驗過程及現(xiàn)象 結(jié)論 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 格里菲思（體內(nèi)轉(zhuǎn)化） R型細(xì)菌（無毒）、S型細(xì)菌（有毒） 小鼠 1．將活的無毒R型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡 2．將活的有毒S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡 3．將加熱殺死后的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡 4．將活的無毒R型細(xì)菌與加熱殺死后的S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡 5．從實驗4的小鼠體內(nèi)提取出有毒性的S型活細(xì)菌，并且其后代也是S型細(xì)菌 加熱殺死后的S型細(xì)菌中含有使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化因子 DNA是遺傳物質(zhì) 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 艾菲里（體外轉(zhuǎn)化） R型細(xì)菌（無毒）S型細(xì)菌（有毒） 細(xì)菌培養(yǎng)基 從有毒的S型活菌中提出①DNA、②蛋白質(zhì)、③多糖、④脂質(zhì)、⑤RNA……將它們分別加入到培養(yǎng)無毒的R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果，只有加入DNA，R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 如果用DNA酶處理從S型活菌提取出來的DNA，使其分解，就不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化因子就是DNA DNA是遺傳物質(zhì) 2．噬菌體侵染細(xì)菌的實驗：見下表 T2噬菌體：一種專門寄生在細(xì)菌體內(nèi)的病毒，侵染病毒后，在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用細(xì)菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成物質(zhì)，從而進(jìn)行大量增殖。 T2噬菌體頭部和尾部的外殼是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，它的頭部內(nèi)含有一個DNA分子。 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗 實驗名稱 實驗過程及現(xiàn)象 結(jié)論 噬菌體侵染細(xì)菌 用放射性元素35S標(biāo)記一部分噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，用被標(biāo)記的T2噬菌體去侵染細(xì)菌，使噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)大量增殖，對被標(biāo)記物質(zhì)進(jìn)行測試，結(jié)果，細(xì)菌體內(nèi)無放射性 噬菌體的蛋白質(zhì)并沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，而是留在細(xì)菌外部 噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)的增殖是在DNA作用下完成的，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，子代噬菌體的各種性狀是DNA遺傳給后代的DNA是遺傳物質(zhì) 用放射性元素32P標(biāo)記另一部分噬菌體的DNA，用被標(biāo)記的T2噬菌體去侵染細(xì)菌，使噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)大量增殖，對被標(biāo)記物質(zhì)進(jìn)行測試，結(jié)果，細(xì)菌體內(nèi)有放射性 噬菌體的DNA進(jìn)入了細(xì)菌內(nèi)部 第六，說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。有些病毒體內(nèi)沒有DNA，只有RNA（如煙草花葉病毒），RNA就是它的遺傳物質(zhì)。由于大部分生物的遺傳物質(zhì)是DNA，因此，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 綜上所述，本小節(jié)的知識結(jié)構(gòu)如下： 問題全解： 1．遺傳物質(zhì)應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？ 遺傳物質(zhì)應(yīng)具有的特點(diǎn)是： （1）在細(xì)胞生長和繁殖的過程中能夠精確地復(fù)制自己； （2）能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成從而控制生物的性狀和新陳代謝； （3）具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力； （4）結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后還能繼續(xù)復(fù)制，并能遺傳給后代。 2．染色體的成分有哪些？ 化學(xué)分析的結(jié)果表明，真核生物染色體的主要成分是核酸和蛋白質(zhì)。其大致比例如圖　 6—1—3所示： 圖6—1—3 3．科學(xué)家證明遺傳物質(zhì)是DNA的實驗設(shè)計思想是什么？ 設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地去觀察DNA的作用。 4．肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗是怎樣進(jìn)行的？實驗結(jié)果證明了什么？ 見“課文全解中表肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗”。 5．肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗過程是怎樣的？何為轉(zhuǎn)化作用？ 1944年，艾弗里等人第一次證明了DNA是肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化因子，這在分子遺傳學(xué)上具有極其重要的意義。艾弗里等人從光滑型（S型）肺炎雙球菌中分別提取DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，并將上述每一種物質(zhì)單獨(dú)放入粗糙型(R型)肺炎雙球菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有DNA能使一部分粗糙型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化為光滑型。如圖6—1—4所示。這種從一個供體菌得到的DNA通過一定途徑授與另一種細(xì)菌，從而使受體菌的遺傳特性發(fā)生改變的作用稱為轉(zhuǎn)化作用。 圖6—1—4 6． 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗是怎樣進(jìn)行的？實驗結(jié)果證明了什么？（見下表） 親代噬菌體 寄主細(xì)胞內(nèi) 子代噬菌體 實驗證明 32P標(biāo)記DNA 有32P標(biāo)記DNA DNA有32P標(biāo)記 DNA分子具有連續(xù)性，是遺傳物質(zhì) 35S標(biāo)記蛋白質(zhì) 無35S標(biāo)記蛋白質(zhì) 外殼蛋白無35S標(biāo)記 7．怎樣知道噬菌體注入細(xì)菌內(nèi)部的物質(zhì)只是DNA? 這主要是通過同位素的標(biāo)記實驗知道的。用被35S和32P標(biāo)記的噬菌體分別去侵染未標(biāo)記的細(xì)菌，然后測定宿主細(xì)胞的同位素標(biāo)記：當(dāng)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌時，測定結(jié)果顯示，宿主細(xì)胞內(nèi)很少有同位素標(biāo)記，而大多數(shù)35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)附著在宿主細(xì)胞的外面；當(dāng)用32P標(biāo)記的噬菌體感染細(xì)菌時，測定結(jié)果顯示宿主細(xì)胞的外面的噬菌體外殼中很少有放射性同位素32P，而大多數(shù)放射性同位素32P在宿主細(xì)胞內(nèi)。以上實驗表明，噬菌體在侵染細(xì)菌時，進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)的主要是DNA，而大多數(shù)蛋白質(zhì)在細(xì)菌的外面。 8．為什么說DNA是主要的遺傳物質(zhì)？ 在絕大多數(shù)動植物的性狀遺傳上，DNA是主要的遺傳物質(zhì)，但RNA在遺傳上也有作用。一些只含有RNA的病毒，它們的遺傳性狀是由RNA決定的。因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 【學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)】 本小節(jié)要學(xué)習(xí)的中心內(nèi)容是：DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)，這是分子水平的內(nèi)容，那么，明確教材的編寫思想，掌握實驗原理、科學(xué)地分析實驗現(xiàn)象，對實驗結(jié)果進(jìn)行正確的判斷，是理解和掌握好此部分知識的關(guān)鍵。 1．按教材的編寫思路用“順藤摸瓜法”去理解和掌握教材的整體內(nèi)容。 本小節(jié)教材的編寫思路如下： 按照以上思路去順藤摸瓜，便于理解和掌握教材的知識體系。 2．用“對比的方法”理解和掌握實驗過程。 格里菲思所做的“體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗”采取對照的方法，教材中步驟1、2、3為步驟4的對照組；步驟4為實驗組，用對比的方法不難得出正確結(jié)論。 3．用“平衡控制”等方法來理解體外轉(zhuǎn)化實驗。 因為在實驗中無關(guān)變量的因素很難避免，只能設(shè)法平衡和消除它們的影響，即通過實驗控制，盡量消除實驗誤差，以取得較準(zhǔn)確和可靠的實驗結(jié)果。 艾弗里等人所做的體外轉(zhuǎn)化實驗用了對照的方法同時也用了單因子變量的方法，實驗的結(jié)果只有加入DNA，R型菌才能轉(zhuǎn)化成S型菌，在此基礎(chǔ)上，又做了另外一個對照，用DNA酶處理DNA使其分解，結(jié)果R型菌就不能發(fā)生轉(zhuǎn)化，通過此對照，一方面排除了可能因為DNA提取不純而混有其他未知因素的影響，另一方面也說明DNA只有保持分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性才能行使其遺傳功能。 4．用“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的方法來掌握噬菌體侵染細(xì)菌的實驗。 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中，要抓住本質(zhì)來掌握，整個實驗的關(guān)鍵物質(zhì)是什么？噬菌體的DNA侵入細(xì)菌體內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼留在外面沒起作用，因此新老噬菌體之間的連續(xù)性是通過DNA保持的，從而證明DNA是遺傳物質(zhì)。 【知識拓展】 1．DNA是遺傳物質(zhì)的間接證據(jù) （1）DNA分布在染色體內(nèi)，是染色體的主要成分，而染色體是直接與遺傳有關(guān)的。 （2）細(xì)胞核內(nèi)DNA的含量十分穩(wěn)定，而且與染色體的數(shù)目存在著平行關(guān)系：在同一種生物的細(xì)胞中，體細(xì)胞中DNA的含量（2a）是生殖細(xì)胞中DNA含量（a）的2倍；體細(xì)胞中染色體的數(shù)量（2N）也正好是生殖細(xì)胞（N）的2倍。 （3）DNA在代謝中較穩(wěn)定，不受生物體的營養(yǎng)條件、年齡等因素的影響。 （4）作用于DNA的一些物理和化學(xué)因素，如紫外線、X射線、氮芥等都可以引起生物體遺傳特性的改變。 2．轉(zhuǎn)化作用的實質(zhì) 轉(zhuǎn)化作用的實質(zhì)是外源DNA與受體細(xì)胞DNA之間的重組，使受體細(xì)胞獲得了新的遺傳信息如圖6—1—5。 圖6—1—5 實驗證明，轉(zhuǎn)化率與供體菌細(xì)胞的DNA純度有關(guān)，DNA越純，轉(zhuǎn)化率也就越高。如果事先用DNA酶降解供體菌細(xì)胞中的DNA，那么轉(zhuǎn)化作用就不復(fù)存在。 3．將噬菌體用放射性元素做標(biāo)記的方法 把宿主細(xì)胞分別培養(yǎng)在含有35S和32P的培養(yǎng)基中，宿主細(xì)菌在生長過程中，就分別被35S和32P所標(biāo)記。然后，赫爾希等人用T2噬菌體分別去侵染被35S和32P標(biāo)記的細(xì)菌。噬菌體在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)增殖，破裂后釋放出很多子代噬菌體，在這些子代噬菌體中，外殼被35S所標(biāo)記，DNA被32P所標(biāo)記。 4．噬菌體侵染細(xì)菌的生活周期 一個典型的噬菌體的生活周期，可以分為3個階段：感染階段、增殖階段和成熟階段，這三個階段又可歸納為10個字，即吸附、注入、合成、組裝、釋放。 （1）感染階段 吸附：噬菌體的尾部附著在細(xì)菌的細(xì)胞壁上。 注入：先通過溶菌酶的作用在細(xì)菌的細(xì)胞壁上打開一個缺口，尾鞘像肌動蛋白和肌球蛋白的作用一樣收縮，露出尾軸，伸入細(xì)胞壁內(nèi)，如同注射器的注射動作，噬菌體只把頭部的DNA注入細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)，其蛋白質(zhì)外殼留在壁外，不參與增殖過程。 （2）增殖階段 合成：噬菌體DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞后，會引起一系列的變化：細(xì)菌的DNA合成停止，酶的合成也受到阻抑，噬菌體逐漸控制了細(xì)菌細(xì)胞的代謝。噬菌體巧妙地利用寄主即細(xì)菌細(xì)胞的“機(jī)器”，大量地復(fù)制與合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)。 組裝：在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，子代噬菌體的DNA與蛋白質(zhì)組成完整的噬菌體顆粒。 噬菌體的形成是借助于細(xì)菌細(xì)胞的代謝機(jī)構(gòu)，由本身的核酸物質(zhì)操縱的。據(jù)觀察，當(dāng)噬菌體侵入細(xì)菌細(xì)胞后，細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)里很快便充滿了DNA細(xì)絲，10 min左右開始出現(xiàn)完整的多角形頭部結(jié)構(gòu)。噬菌體成熟時，這些DNA高分子聚縮成多角體，頭部蛋白質(zhì)通過排列和結(jié)晶過程，把多角形DNA聚縮體包圍，然后頭部和尾部相互吻合，組裝成一個完整的子代噬菌體。 （3）成熟階段 釋放：噬菌體成熟后，在潛伏后期，溶解寄主細(xì)胞壁的溶菌酶逐漸增加，促使細(xì)胞裂解，從而釋放出子代噬菌體。 在光學(xué)顯微鏡下觀察培養(yǎng)的感染細(xì)胞，可以直接看到細(xì)胞的裂解現(xiàn)象。T2噬菌體在37℃下大約只需40 min就可以產(chǎn)生100～300個子代噬菌體。子代噬菌體釋放出來后，又去侵染鄰近的細(xì)菌細(xì)胞，產(chǎn)生子二代噬菌體。 5．關(guān)于煙草花葉病毒侵染煙草的實驗 一些植物病毒和動物病毒，只含有RNA，而不含有DNA，它們的遺傳性狀則是由RNA決定的。例如，煙草花葉病毒(簡稱TMV)，它的基本成分就是蛋白質(zhì)和RNA。早在1957年，格勒和施拉姆用石炭酸處理這種病毒，把蛋白質(zhì)去掉，只留下RNA，再將RNA接種到正常煙草上，結(jié)果發(fā)生了花葉?。蝗绻玫鞍踪|(zhì)部分侵染正常煙草，則不發(fā)生花葉病。由此證明，RNA起著遺傳物質(zhì)的作用。以后有人將車前草病毒(HRV)的RNA與煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成一個類似“雜種”的新品系。用它進(jìn)行侵染實驗，結(jié)果，發(fā)生的病癥以及繁殖的病毒類型，都依RNA的特異性為轉(zhuǎn)移，即依車前草病毒的RNA為轉(zhuǎn)移。這更進(jìn)一步證實了RNA在遺傳上的作用。從而說明RNA是煙草花葉病毒和車前草病毒的遺傳物質(zhì)。 【同步達(dá)綱訓(xùn)練】 1．在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗過程中，發(fā)生轉(zhuǎn)化的細(xì)菌和含轉(zhuǎn)化因子的細(xì)菌分別是 A．R型細(xì)菌和S型細(xì)菌 B．R型細(xì)菌和R型細(xì)菌 C．S型細(xì)菌和R型細(xì)菌 D．S型細(xì)菌和S型細(xì)菌 2．在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中，下列哪種因子是轉(zhuǎn)化因子 A．蛋白質(zhì) B．多糖 C．DNA D．其他無機(jī)物 3．用某種酶處理轉(zhuǎn)化因子后，R型細(xì)菌不能再轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，這種酶是 A．分解多糖莢膜的酶 B．纖維素酶 C．蛋白酶 D．DNA酶 4．如果用15N、32P、35S標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染細(xì)菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成成分中，能夠找到放射性元素為 A． 可在DNA中找到15N和32P B． 可在外殼中找到15N和35S C． 可在DNA中找到15N和32P、35S D． 可在外殼中找到15N 5．所有病毒的遺傳物質(zhì)是 A．都是DNA B．都是RNA C．是DNA和RNA D．是DNA或RNA 6． 從煙草花葉病毒中提取出蛋白質(zhì)，不能使煙草感染病毒，但從該病毒中提取出來的RNA卻能使煙草感染病毒，這說明__________________________。 7． 1944年美國科學(xué)家艾弗里等人為了弄清“轉(zhuǎn)化因子”為何物質(zhì)，進(jìn)行了肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化作用實驗。他們從S型活細(xì)菌中提取出了DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，然后將其分別加入培養(yǎng)R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，主要過程圖解如圖6—1—6： 思考并回答下列問題： 圖6—1—6 (1)將A、C過程的預(yù)測結(jié)果參照圖解填在圖中空格內(nèi)。 (2)A、B、C實驗結(jié)果分別表明_____________。綜上所述轉(zhuǎn)化因子就是______________，_________________________才有轉(zhuǎn)化作用，從而證明_________________________。 參考答案 1．A　2．C　3．D　4．A　5． D 6． 蛋白質(zhì)不是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)，而RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì) 7．解析：1944年艾弗里等人進(jìn)行的轉(zhuǎn)化實驗，稱為體外轉(zhuǎn)化實驗。將S型菌的DNA、蛋白質(zhì)、多糖等分離開，單獨(dú)地、直接地去感染R型菌，只有DNA具有轉(zhuǎn)化作用，即能夠引起可遺傳的變異，而且DNA只有保持分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性才能行使其遺傳功能。 答案：（1）A．　　　　　　　　　 C． 　　　　 （2）蛋白質(zhì)沒有轉(zhuǎn)化作用；DNA有轉(zhuǎn)化作用；DNA降解物沒有轉(zhuǎn)化作用　DNA　DNA只有保持分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性　DNA是遺傳物質(zhì)