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1、用心 爱心 专心1第三章第三章 基因的本质第一节基因的本质第一节 DNADNA 是主要的遗传物质是主要的遗传物质学习目标学习目标 1、 总结“DNA 是主要的遗传物质”的探索过程。 2、 分析证明 DNA 是主要的遗传物质的实验设计思路。 3、 探讨实验技术在证明 DNA 是主要遗传物质中的作用。 学习重点学习重点 1、 肺炎双球菌转化实验的原理和过程。 2、 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 学习难点学习难点 肺炎双球菌转化实验的原理和过程。自主学习自主学习 一、对遗传物质的早期推测 1、20 世纪 20 年代，大多数科学家认为生物体的遗传物质是 ，因为它是由多种 连接而成的生物大分子， 多
2、种多样的排列顺序可能蕴涵着遗传信息。 2、20 世纪 30 年代，人们认识到 是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧 核苷酸的化学组成包括 、 和 。脱氧核苷酸有 种，每一种有一个 特定的 ，这一认识本可以使人们意识到 DNA 的重要性，但对 DNA 分子的结构没有清 晰的了解，所以遗憾的是蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。 讨论讨论：观察图 31，总结几种脱氧核苷酸的相同点和不同点。 练一练练一练：结合当时人们对 DNA 的认识，判断下列哪种碱基不可能在 DNA 的结构中（ ）A、C B、U C、T D、A 二、肺炎双球菌的转化实验 1、格里菲思的转化实验（体内转化） 、实验材料：1
3、928 年，格里菲思以 为实验材料。 、实验目的：研究 是如何使人患肺炎的。 、肺炎双球菌的类型：特点 类型荚膜菌落表面有无毒性是否致病S 型R 型提示提示 菌落：在固体培养基上单细菌大量繁殖后，便可肉眼看到的细胞群。 格里菲思的实验过程及结果： R 型活细菌+小鼠小鼠 ； S 型活细菌+小鼠小鼠 ，并从小鼠体内分离出 ； 加热后杀死的 S 型细菌+小鼠小鼠 ； R 型活细菌与加热后杀死的 S 型细菌混合+小鼠小鼠 ，并从小鼠体内分离出 。把这些细菌培养后发现，其后代也是 ，即这种形状的转化是可以遗传的。 实验结论： 已经被加热杀死的 S 型细菌中，必然含有某种促成 R 型细菌转化为 S 型细
4、菌的活性物质 。用心 爱心 专心22、 艾弗里的转化实验（体外转化） 为了弄清楚转化因子究竟是什么物质，艾弗里及其同事对 S 型细菌中的物质进行了 和鉴定。 、实验过程：从 S 型活细菌中提取出 、 和 等物质，然后将它们分别 加入到培养了 R 型细菌的培养基中。 、实验结果：只有加入 ，R 型细菌才能够转化为 S 型细菌，并且 DNA 的纯度越高， 转化就越有效。也就是说 DNA 才是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。 如果用 DNA 酶分解从 S 型活细菌中提取的 DNA，就 （能或不能）是 R 型细菌发 生转化。 、结论： 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 提示：提示：加热引起蛋
5、白质变性是导致 S 型细菌死亡的原因。但 DNA 在加热结束后随温度的恢 复又逐渐恢复其活性，所以加热杀死的 S 型细菌的 DNA 被 R 型细菌吸收、整合、利用，使 R 型细菌转化为 S 型细菌，表现出了有荚膜、有毒的性状。 练一练：练一练：肺炎双球菌中的 S 型具有多糖类荚膜，R 型则不具有。下列叙述错误的是（ ） A、培养 R 型活细菌时加 S 型细菌的多糖类物质，能够产生一些具有荚膜的细菌。 B、培养 R 型活细菌时加 S 型细菌 DNA 的完全水解产物，不能产生具有荚膜的细菌。 C、培养 R 型活细菌时加 S 型细菌的 DNA，能够产生具有荚膜的细菌。 D、培养 R 型活细菌时加 S
6、 型细菌的蛋白质，不能够产生具有荚膜的细菌。 三、噬菌体侵染细菌的实验 由于艾弗里实验中提取出的 DNA，纯度最高时也还有 0.02的 ，因此，仍有 人对实验结论表示怀疑。 1952 年，赫尔希和蔡斯以 为实验材料，利用 的新技术，完成了 一个更具说服力的实验。 1、 T2噬菌体 结构：T2噬菌体是一种专门寄生在 体内的病毒，它的头部和尾部的外壳是由 构成，头部内含有 。 增值特点：T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身 的作用下，利用 体内的 物质来合成自身的组成成分，进行大量增值。当噬菌体增值到一定数量后， 裂解， 释放出大量的噬菌体。 2、实验方法： 。 3、实验过程及结果： 第一步：标记
7、大肠杆菌 大肠杆菌+含有35S 的培养基获得含有 标记的大肠杆菌。大肠杆菌+含有32P 的培养基获得含有 标记的大肠杆菌。第二步：标记 T2噬菌体 噬菌体+含35S 的大肠杆菌获得蛋白质含有 标记的噬菌体。噬菌体+含32P 的大肠杆菌获得 DNA 含有 标记的噬菌体。第三步：用已分别标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌 、35S 标记的噬菌体+未被标记的大肠杆菌放射性同位素35S 主要分布在 中。说明大肠杆菌体内没有35S，35S 分布在大肠杆菌体外。、32P 标记的噬菌体+未被标记的大肠杆菌放射性同位素32P 主要分布在 中。说 明32P 主要分布在大肠杆菌体内，大肠杆菌体外几乎没有32P
8、。4、结果分析用心 爱心 专心3噬菌体侵染细菌时， 进入到细菌的细胞中， 留在外面。 子代噬菌体的各种形状是通过亲代的 遗传的。 5、实验结论： 才是真正的遗传物质。 6、噬菌体侵染细菌实验说明 DNA 能自我复制，使前后代保持一定的连续性。 DNA 能控制蛋白质的生物合成。 讨论：讨论：1、在实验中搅拌和离心的目的。2、在实验中，为什么选择35S 和32P 这两种同位素分别对蛋白质和 DNA 标记？用14C和18O 同位素标记可行吗？四、RNA 也可作为遗传物质 烟草花叶病毒由 和蛋白质组成。 烟草花叶病毒的蛋白质侵染烟草烟草 病毒。 烟草花叶病毒的 DNA 侵染烟草烟草 病毒 结论：烟草花
9、叶病毒中 是遗传物质。 讨论：讨论：当生物体内既有 DNA，又有 RNA 存在时，哪个是遗传物质？ 练一练练一练：关于病毒遗传物质的叙述，下列哪一项是正确的（ ） A、都是脱氧核糖核酸 B、都是核糖核酸 C、脱氧核糖核酸和核糖核酸 D、有的是脱氧核糖核酸，有的是核糖核酸 提示：提示：病毒中只有一种核酸，DNA 或 RNA，因此病毒可以分为 DNA 病毒（T2 噬菌体、乙肝 病毒、天花病毒等）和 RNA 病毒（艾滋病病毒、流感病毒、SARS 病毒、烟草花叶病毒等） 。 前者的遗传物质是 DNA，后者的遗传物质是 RNA。 五、DNA 是主要的遗传物质 1、原核生物和真核生物的遗传物质都是 ，所以
10、具有细胞结构的生物，其遗传物质是 2、病毒的遗传物质是 。 3、 是主要的遗传物质。知识总结知识总结 1、肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计比较： 这两个实验都是证明 DNA 是生物的遗传物质的直接实验证据，两者在实验设计、实验 结论等方面既有共同性也有细微的差别。 实验设计思路比较艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验思路相同设法将 DNA 与其他物质分开，单独地直接研究它们各自不同的遗传功能。处理方式的 区别直接分离：分离 S 型细菌的 DNA、多糖、蛋白质等，分别 与 R 型细菌混合培养同位素标记法：分别标记 DNA 和蛋白质 的特殊元素(32P 和35S)两个实验遵循相同的实验设计原则
11、对照原则 实验结论比较肺炎双球菌转化实验的结论：证明 DNA 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。用心 爱心 专心4噬菌体侵染细菌实验的结论：证明 DNA 是遗传物质，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。 2、噬菌体侵染大肠杆菌实验，注入大肠杆菌体内的物质是被32P 标记的 DNA，而被标记35S 的蛋白质外壳未进入大肠杆菌细胞内。在大肠杆菌细胞内以噬菌体的 DNA 为模板，利用大肠杆菌体内的原料（脱氧核苷酸、氨基酸）合成子代的噬菌体。 3、如何理解 DNA 是主要的遗传物质？ 关于“DNA 是主要的遗传物质”这一说法，有些同学认为，这是由于 DNA 在细胞中的含量 大，另有
12、些同学认为这是因为 DNA 在遗传中较 RNA 起着主要作用，显然这些观点都是错误 的。事实上，目前的大量科学研究证明，只有少数生物的遗传物质是 RNA，而大多数生物 的遗传物质是 DNA，所以 DNA 是主要的遗传物质。 4、结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌实验，分析 DNA 作为遗传物质所具备 的特点。 分子结构具有相对稳定性； 能够自我复制，使前后代保持一定连续性； 能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状； 能够产生可遗传变异。巩固提升巩固提升 1、噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体复制 DNA 的原料是（ ） A.噬菌体的核糖核苷酸 B.噬菌体的脱氧核苷酸 C.细菌的
13、核糖核苷酸 D.细菌的脱氧核苷酸 2、噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体外壳的蛋白质是（ ） A在噬菌体 DNA 指导下，用细菌的物质合成的。 B在细菌内 DNA 指导下，用细菌的物质合成的。 C在噬菌体 DNA 指导下，用噬菌体的物质合成的。 D在细菌内 DNA 指导下，用噬菌体的物质合成的。 3、金鱼的体细胞中既含有 DNA，也含有 RNA。DNA 主要存在于细胞核中，RNA 主要分布在细 胞质中，那么金鱼细胞质中的遗传物质是（ ） A.RNA B.DNA C.DNA 和 RNA D.DNA 或 RNA 4、格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果（ ）A.证明了 DNA 是遗传物质 B.证明了 RNA 是遗传物质 C.证明了蛋白质是遗传物质 D.没有具有证明哪一种物质是遗产物质5、蛋白质中含 S 不含 P，而 DNA 中含 P 不含 S，现用放射性同位素35S 和32P 标记的噬菌体去侵染无任何标记的大肠杆菌，然后进行测定，在子代噬菌体中 （ ） A.可以检测到35S B.可以检测到35S 和32P C.可以检测到32P D.不可能检测到35S 和32P
