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1、1 第三章 基因的本质 【温馨提示】请拿出你的导学案、课本、双色 笔，还有最最重要的激情！ 第1节 DNA是主要的遗传物质 本节聚焦： 对遗传物质的早期推测 肺炎双球菌的转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 DNA是主要的遗传物质 学习重难点 重点： 肺炎双球菌体内转化实验的原理和过程。 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 难点： 肺炎双球菌体外转化实验的原理和过程。 展示内容 小组 格里菲思的实验 体内转化实验 1、比较两种肺炎双球菌的不同点。 G1 2、对比分析第一、二组实验说明什么？ 对比分析第二、三组实验又说明什么？ G2 3、在第四组中是什么导致小鼠死亡？对 比分析第三、四组说明了什么？ G
2、3 4、综合各组实验进行分析，本实验的结 论是什么？ G4 艾弗里的实验 体外转化实验 5、艾弗里实验最关键的设计思路是什么 ？ G5 6、艾弗里体外转化实验的结论是什么？G6 7、在本实验中，设置DNA酶处理DNA的目 的是什么？ G7 小组展示 菌落菌落 不同细菌形成的不同细菌形成的 菌落形态不同菌落形态不同 肺炎双球菌肺炎双球菌 观察形态，有何不同？观察形态，有何不同？ 【聚焦】肺炎双球菌的转化(体内）实验 多糖类荚膜 格里菲思 (英) 有无毒性 R型细菌 S型细菌 粗糙（Rough)无无 光滑（Smooth)有 有（人患肺炎 ；小鼠患败血 症） 有无多糖荚膜菌落 1.1.本实验的自变量
3、、因变量是什么？对小鼠有什么样的要求？本实验的自变量、因变量是什么？对小鼠有什么样的要求？ 2.2.本实验有几个对照组？本实验有几个对照组？ 3.3.对比分析第一、二组实验，说明什么问题？对比分析第一、二组实验，说明什么问题？ 4.4.对比分析第二、三组实验，说明什么问题？对比分析第二、三组实验，说明什么问题？ 5.5.如果你是格里菲斯，在做第四组实验时，会有怎样的实验预期如果你是格里菲斯，在做第四组实验时，会有怎样的实验预期 ？ 6.6.在第四组中是什么导致小鼠死亡？在第四组中是什么导致小鼠死亡？ 7.7.究竟哪种解释正确？与第几组实验可以对比说明究竟哪种解释正确？与第几组实验可以对比说明
4、？ 活活R R型细菌型细菌 + + 死死S S型细菌型细菌活活S S型细菌型细菌 第四组实验结果告诉我们：第四组实验结果告诉我们： 死死S S型细菌（复活）型细菌（复活）活活S S型细菌型细菌 活活R R型细菌（自动转变）型细菌（自动转变）活活S S型细菌型细菌 三种解释：三种解释： 活活R R型细菌（转变）型细菌（转变）活活S S型细菌型细菌 死死S S型细菌型细菌 对比分析第三、四组,说明了什么 无毒性的R型活细菌与被加热杀死 的S型细菌混合后，转化为有毒性 的S型活细菌，而且这种性状的转 化是可以遗传的。 8.分离出的S型活细菌的后代也是有毒 性的S型细菌，说明了什么？ 9.第四组中从小
5、鼠体内只能分离出S型 活细菌吗？有无R型活细菌？ 【聚焦】肺炎双球菌的转化(体内）实验 格里菲思 (英) 实验结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种转化因子 使R型活细菌转化成S型活细菌。 活活R R型细菌型细菌 + + 死死S S型细菌中的转化因子型细菌中的转化因子活活S S型细菌型细菌 转化因子究竟是什么？转化因子究竟是什么？ 如果是你，你会怎么来进一步研究？如果是你，你会怎么来进一步研究？ 【聚焦】肺炎双球菌的转化(体外）实验 艾弗里及其同事（美 ） DNA是转化因子， 是遗传物质。 DNA只有结构完整， 才有转化效应。 1.21.2组对照说明了什么？组对照说明了什么？ 1.31.3组对照
6、说明了什么？组对照说明了什么？ 自变量，应变量？自变量，应变量？ 【聚焦】肺炎双球菌的转化(体外）实验 艾弗里及其同事（美 ） 最关键的实验设计思路是什么？ 设法将S型细菌中的各种物质分开，单独地、直接地观察它们的作用 。 该实验的实验结论？ DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质即DNA是转化因子，是遗 传物质。 结果：只有加入 DNA，R型细菌才 能转化为S型细菌 ，并且DNA的纯度 越高，转化越有 效。 1928 1928年年 19441944年年 19521952年年 n格里菲思 n肺炎双球菌的体内体外转化实验 n艾弗里n赫尔希蔡斯 n噬菌体侵染实验 对生物遗传物质的探究历程 谁的
7、体内，谁的体外？谁的体内，谁的体外？ 蛋白质和核酸对高温的耐受力是不同的，在 80-100时温度范围内，蛋白质将会失活， DNA双链将揭开，当温度降至55时，DNA双 链能够恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。 加热能杀死S型细菌，为何杀不死DNA? 热稳定性：热稳定性：DNADNA蛋白质蛋白质 肺炎双球菌转化的实质是什么？ 转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R 型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 R型细菌在一定生 长阶段出现容易 接受外源DNA的生 理特性（即处于 感受态），S型细 菌的DNA进入细胞 。 肺炎双球菌的 转化实验 体内转化实验体外转化实验 实验者格里菲思艾弗里及其同事 培
8、养细菌小鼠（体内）培养基（体外） 实验结果加热杀死的S型细 菌能使R型细菌转 化为S型细菌 S型细菌的DNA使 R型细菌转化为S 型细菌 结论S型细菌体内有“ 转化因子” S型细菌的DNA是 遗传物质 格里菲思的体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“ 转化因子”，并没有证明哪种物质是遗传物质，最终证明 DNA是遗传物质的是艾弗里的实验 课堂小结 课堂小测 1. 格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了（ ） ADNA是遗传物质 BRNA是遗传物质 C蛋白质不是遗传物质 D加热杀死的S型菌中含有“转化因子 ” D 2. 用某种酶处理转化因子后，R型细菌不能再转化成S型细菌， 此酶是（ ） A蛋白酶
9、 B分解多糖荚膜的酶 CDNA酶 D纤维素酶 C 3艾弗里及其同事研究肺炎双球菌的方法是（ ） A杂交实验法 B同位素标记法 C病毒侵染法 D单独直接观察不同成分的作用 D 4.在肺炎双球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死 的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小 鼠体内出现的细菌类型有( ) 课堂小测 A.无毒R型，有毒S型 B.有毒R型，无毒S型 C.有毒R型，有毒S型 D.无毒R型，无毒S型 A 预习自测：CCDBAAAB 1.R型活细菌无毒性；S型活细菌有毒性 2.没有 3.S型活细菌有毒性，被加热杀死的S型细菌没有毒性 4.S型活细菌 5.混合后重新出现的 6.无毒性的R型
10、活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后，转化为 有毒性的S型活细菌，而且这种性状的转化是可以遗传的。 7.对照/对比 8.不能，因为杀死的S型细菌中不仅有DNA，还有其他物质；结 论：加热杀死的S型细菌中，含有某种转化因子使R型活细菌转 化成S型活细菌。 导学案答案 1928 1928年年 19441944年年 19521952年年 n格里菲思 n肺炎双球菌的体内体外转化实验 n艾弗里n赫尔希蔡斯 n噬菌体侵染实验 对生物遗传物质的探究历程 艾弗里实验的局限性：艾弗里实验的局限性： 分离得到的分离得到的DNADNA的纯度不够的纯度不够 电镜照片：电镜照片：T2T2噬菌体正在侵染细菌噬菌体正在侵染细
11、菌 【聚焦】噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体的组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。 一种专门寄生在大肠杆 菌体内的病毒 头部和尾部的外壳都是由蛋 白质构成的，头部内含有 DNA。 赫尔希、蔡斯（1952 ） 【聚焦】噬菌体侵染细菌的过程 吸附 注入 合成 组装 释放 噬菌体借尾丝吸附在细 菌表面 把DNA注入到细菌细胞 利用细菌的化学成分、 酶系统和核糖体合成出 噬菌体的DNA、蛋白质 新合成的DNA、蛋白质 组装成很多噬菌体 细菌解体，释放出噬菌 体 噬菌体侵染过程 标记标记混合混合搅拌搅拌离心离心放射性检测放射性检测 沉淀物培养沉淀物培养 1.本实验与艾弗里的实验，在设计思路上有无共同
12、之处？最关键的设计思 路是什么？用什么方法将噬菌体的DNA和蛋白质分开，单独进行研究？ 2.用35S和32P分别标记噬菌体的哪一种组分？为什么？用14C和18O标记可行 吗，为什么？ 3.如何用35S和32P标记T2噬菌体？能否直接用含35S、32P的普通培养基来培养 ？ 4.搅拌和离心的目的分别是什么？离心后沉淀物与上清液的物质分别是什 么？ 5.用35S标记和用32P标记的两组实验中，放射性同位素主要分布在哪里？ 实验结果说明了什么？ 6.细菌裂解释放出的噬菌体中，检测到32P标记的DNA，而检测不到35S标记 的蛋白质，这说明了什么？ 7.本实验的实验结论是什么？ 【聚焦】噬菌体侵染细菌
13、的实验 1.如何将噬菌体的DNA和蛋白质分 开，单独进行研究？ 实验方法： 放射性同位素标记法 2.用35S和32P分别标记噬菌体的哪一种组 分？为什么？用14C和18O等同位素可行吗 ，为什么？ 用35S标记蛋白质外壳；用32P标记 DNA，因为仅蛋白质分子中含有硫 ，磷几乎都存在于DNA分子中。 不能，因为C和O这两种元素在DNA和蛋白质 中都存在，不能把二者分开。 【聚焦】噬菌体侵染细菌的实验 3.如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？能否直接用含35S 、32P的普通培养基来培养？ 不能。因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存 。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。 v先培养细菌
14、 含35S的培养基+大肠杆菌 含35S的大肠杆菌 含32P的培养基+大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 v再培养噬菌体 含35S的大肠杆菌 +T2噬菌体 含35ST2的噬菌体 含32P的大肠杆菌 +T2噬菌体 含32PT2的噬菌体 【聚焦】噬菌体侵染细菌的实验 4:实验过程中，搅拌和离心的目的分别是什么？ 1.搅拌的目的是：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离； 2.离心的目的是：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管 的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 【聚焦】噬菌体侵染细菌的实验 5:用35S标记的感染实验中，放射性同位素主要分布在哪里？ 用32P标记的感染实验中，放射性同位素主要分布在哪里
15、 ？ 这一结果，说明了什么问题？ 噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌细胞中， 而蛋白质外壳仍留在外面。 上清液 沉淀物 6:噬菌体裂解细菌时，可以检测到32P标记的DNA，却不能检测到35S 标记的蛋白质，又说明了什么问题？子代噬菌体的各种性 状是通过亲代DNA遗传 的。 7结论：DNA 是遗传物质 。 谁操纵了子代噬菌体的性状？谁操纵了子代噬菌体的性状？ 【聚焦】小结 亲代噬菌体沉淀物 （大肠杆菌） 上清液 （噬菌体外壳 ） 32P标记DNA 放射性高放射性低 实验现象分析及结果： 实验结论：DNA是遗传物质 35S标记蛋白质 放射性低放射性高 第 一 组 第 二 组 不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有 进入细菌体内。 标记标记混合混合搅拌搅拌离心离心放射性检测放射性检测 沉淀物培养沉淀物培养 过长过短？过长过短？ 不充分？不充分？ 侵染时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内； 侵染时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体 经离心后分布于上清液，使上清液出现放射性。 搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌 表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性 。 用35S标记的感染实验中，为什么沉淀物中有少量放射性？ 用32P标记的感染实验中，为什么上清液中有少量放射性？ 【聚焦】噬
