阅读下列短文，回答问题核酸是唯一的遗传物质吗？（节选）Nucleic Acid：the Only Genetic Materail for Organisms？中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所 周波 周金秋核酸是遗传物质1944年，美国细菌学家艾弗里（Oswald Theodore Avery）通过研究肺炎双球菌转化时发现并证明，DNA是细菌体内唯一的遗传物质．19
2019-04-28
阅读下列短文，回答问题
核酸是唯一的遗传物质吗？（节选）
Nucleic Acid：the Only Genetic Materail for Organisms？
中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所 周波 周金秋
核酸是遗传物质
1944年，美国细菌学家艾弗里（Oswald Theodore Avery）通过研究肺炎双球菌转化时发现并证明，DNA是细菌体内唯一的遗传物质．1952年，科学家更提出证据证明当一种病毒感染细菌时，只有其DNA进入细胞，而蛋白质全部丢弃在细菌外面，只有DNA才可能指导整个病毒在细菌内的所有行动．此后，逆转录病毒的遗传物质被发现是作为信使核酸的RNA（mRNA）．至此，科学界便接受了核酸是遗传物质的理论．
那么，DNA和RNA是生物体唯一的遗传物质吗？
朊病毒（prion）
最早挑战“核酸是唯一的遗传物质”这一概念的是一类称之为“朊病毒”（prion）的“病原体”．早在300年前，人们已经注意到在绵羊和山羊身上患的“羊瘙痒症”．其症状表现为：丧失协调性、站立不稳、烦躁不安、奇痒难熬，直至瘫痪死亡．20世纪60年代，英国生物学家阿尔卑斯（Alper Tikvah）用放射处理破坏患有“羊瘙痒症”的羊只的DNA和RNA后，其组织仍具有感染性．阿尔卑斯因而认为“羊瘙痒症”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白质．后来几十年的研究证实，“羊瘙痒症”的罪魁祸首是一种具有传染性的，成为“朊病毒”的蛋白质．朊病毒是细胞正常蛋白质经变构后而获得致病性．这种正常细胞的蛋白质名为PrPc，大多数哺乳动物的基因组均编码，并在许多组织，尤其是神经元及淋巴内皮细胞中表达．1997年诺贝尔医学奖的获得者普西纳（Prusiner Stanley Ben）博士就是在朊病毒研究方面做出杰出贡献的代表．
从表面上看，朊病毒以“蛋白质--蛋白质”的方式进行复制（即：按照朊病毒蛋白质的结构合成新的相同的朊病毒蛋白质--编者注），因此，在相当长的一段时间内，人们认为朊病毒是一类以蛋白质作为遗传物质的类病毒生物．然而，实验证明，用基因敲除技术培育的缺乏PrPc基因的小鼠，在接种痒病朊病毒蛋白后不发病，如将正常脑组织块移植到此种转基因小鼠的脑内，接种后，仅移植的正常部位发生病变．由此可见，区别于传统意义上的病毒，朊病毒有控制其发生的正常细胞的DNA，换言之，朊病毒只是在细胞内蛋白质在分子水平的病变．
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能够指导蛋白质的合成从而控制生物的性状和新陈代谢；③具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；④结构比较稳定，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．
科学研究已经充分证明，核酸（DNA和RNA）具备上述四个条件，是生物体必需的遗传物质．绝大多数生物体的遗传物质是DNA，有些病毒的遗传物质是RNA．尽管蛋白质不能自主复制，但在特殊条件下，它能借助细胞内的天然蛋白质实现“遗传”的目的（朊病毒）．
（一）完成下列选择题，除注明外，每题只有一个选项符合题意：
（1）“朊病毒”的化学组成是___
A．DNA和蛋白质 B．DNA C．蛋白质 D．蛋白质和mRNA E．DNA、RNA和蛋白质
（2）朊病毒与PrPc的关系是___
A．朊病毒就是PrPc
B．PrPc是朊病毒通过结构改变形成
C．通过结构改变，PrPc可以成为朊病毒
D．朊病毒是PrPc基因在正常细胞内表达形成的
（3）患“羊瘙痒症”的羊，主要受损伤的器官或系统是___
A．肌肉 B．神经系统 C．皮肤 D．骨骼
（4）关于生物的遗传物质，下列哪些说法符合本文作者的观点（多选 ）
A．由细胞构成的生物的遗传物质是DNA，而不是RNA
B．有些病毒的遗传物质是DNA，有些病毒的遗传物质是RNA
C．朊病毒能诱导细胞外的蛋白质成为朊病毒
D．朊病毒是原核生物，能寄生在正常细胞内并增殖
（二）分析并简要回答：阿尔卑斯（Alper Tikvah）的实验告诉我们，将患“羊瘙痒症”的羊的组织，除净核酸后，仍具有感染性．其根本原因是___．
优质解答
（一）（1）由题干信息可知，“朊病毒”中不含核酸，其化学组成只有蛋白质．
（2）根据材料信息可知“朊病毒是细胞正常蛋白质经变构后而获得致病性，这种正常细胞的蛋白质名为PrPc”，因此朊病毒与PrPc的关系是通过结构改变，PrPc可以成为朊病毒．
（3）根据材料信息可知，“这种正常细胞的蛋白质名为PrPc，大多数哺乳动物的基因组均编码，并在许多组织，尤其是神经元及淋巴内皮细胞中表达”，患“羊瘙痒症”的羊，主要是神经系统受损伤．
（4）A．材料提出，“绝大多数生物体的遗传物质是DNA，有些病毒的遗传物质是RNA”，因此由细胞构成的生物的遗传物质是DNA，而不是RNA，A正确；
B．材料提出，“有些病毒的遗传物质是RNA”，因此有些病毒的遗传物质是DNA，有些病毒的遗传物质是RNA，B正确；
C．朊病毒能诱导细胞内的蛋白质成为朊病毒，C错误；
D．朊病毒属于病毒的一种，不属于原核生物，D错误．
（二）阿尔卑斯（Alper Tikvah）的实验告诉我们，将患“羊瘙痒症”的羊的组织，除净核酸后，仍具有感染性．其根本原因是“羊瘙痒症”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白质．
故答案为：
（一）（1）C
（2）C
（3）B
（4）AB
（二）羊瘙痒症”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白质
（一）（1）由题干信息可知，“朊病毒”中不含核酸，其化学组成只有蛋白质．
（2）根据材料信息可知“朊病毒是细胞正常蛋白质经变构后而获得致病性，这种正常细胞的蛋白质名为PrPc”，因此朊病毒与PrPc的关系是通过结构改变，PrPc可以成为朊病毒．
（3）根据材料信息可知，“这种正常细胞的蛋白质名为PrPc，大多数哺乳动物的基因组均编码，并在许多组织，尤其是神经元及淋巴内皮细胞中表达”，患“羊瘙痒症”的羊，主要是神经系统受损伤．
（4）A．材料提出，“绝大多数生物体的遗传物质是DNA，有些病毒的遗传物质是RNA”，因此由细胞构成的生物的遗传物质是DNA，而不是RNA，A正确；
B．材料提出，“有些病毒的遗传物质是RNA”，因此有些病毒的遗传物质是DNA，有些病毒的遗传物质是RNA，B正确；
C．朊病毒能诱导细胞内的蛋白质成为朊病毒，C错误；
D．朊病毒属于病毒的一种，不属于原核生物，D错误．
（二）阿尔卑斯（Alper Tikvah）的实验告诉我们，将患“羊瘙痒症”的羊的组织，除净核酸后，仍具有感染性．其根本原因是“羊瘙痒症”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白质．
故答案为：
（一）（1）C
（2）C
（3）B
（4）AB
（二）羊瘙痒症”的致病因子并非核酸，而可能是蛋白质