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1、第四章遗传的分子基础第一节探索遗传物质的过程复习目标：复习目标：1、借助于实验流程图，列表比较肺炎双球、借助于实验流程图，列表比较肺炎双球菌的体内转化和体外转化；菌的体内转化和体外转化；2、结合病毒的结构、繁殖等有关知识，理、结合病毒的结构、繁殖等有关知识，理解噬菌体侵染细菌实验的过程及原理，并解噬菌体侵染细菌实验的过程及原理，并列表比较肺炎双球菌的体外转化实验和噬列表比较肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验；菌体侵染细菌的实验；考点一：探索遗传物质的实验设计思路考点一：探索遗传物质的实验设计思路【问题一问题一】19世纪末，生物学家通过科学研究认世纪末，生物学家通过科学研究认识到，染
2、色体在生物的遗传中具有重要作用，而识到，染色体在生物的遗传中具有重要作用，而染色体主要由蛋白质和染色体主要由蛋白质和DNA组成。那么，这两种组成。那么，这两种物质中谁是遗传物质呢？请问有几种可能物质中谁是遗传物质呢？请问有几种可能?三种可能，即三种可能，即DNA是遗传物质；蛋白质是遗传物质；蛋白质是遗传物质；是遗传物质；DNA和蛋白质都是遗传物和蛋白质都是遗传物质。质。考点一：探索遗传物质的实验设计思路考点一：探索遗传物质的实验设计思路【问题二问题二】证明蛋白质和证明蛋白质和DNA谁是遗传物质的实谁是遗传物质的实验设计思路验设计思路设法把设法把DNA和蛋白质分离开来，单独地、和蛋白质分离开来，
3、单独地、直接地去观察它们的作用直接地去观察它们的作用证明证明DNA是遗传物质的两大证据：是遗传物质的两大证据：肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验T2噬菌体侵染大肠杆菌的实噬菌体侵染大肠杆菌的实验验肺炎双肺炎双球菌球菌R型菌型菌S型菌型菌无荚膜无荚膜有荚膜有荚膜无毒无毒有毒有毒菌落粗糙菌落粗糙菌落光滑菌落光滑一、肺炎双球菌的一、肺炎双球菌的转化化实验（阅读教材（阅读教材P59P61的的积极思维）积极思维）(使人患肺炎使人患肺炎或使小鼠患或使小鼠患败血症败血症)存活存活S S型活细菌型活细菌R R型活细菌型活细菌死亡死亡存活存活死亡死亡1.格里菲思的体内转化实验格里菲思的体内转化实验结论：加
4、热杀死的结论：加热杀死的S型菌内有促使型菌内有促使R型细菌转型细菌转化为化为S型细菌的型细菌的“转化因子。转化因子。”S型活型菌型活型菌2.2.艾弗里的体外转化实验艾弗里的体外转化实验R R型和型和S S型型R R型型（直接分离法）（直接分离法）对对S型菌进行各种物质型菌进行各种物质的提取、提纯、鉴定的提取、提纯、鉴定前提：前提：结论：结论：S菌的菌的DNA是是“转化因子转化因子”，即，即DNA是遗传物是遗传物质质蛋白质、多糖等不是遗传物质蛋白质、多糖等不是遗传物质思考并讨论：思考并讨论：【问题四问题四】R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌的转化实质型细菌的转化实质?提示：转化的实质是基因重组而
5、非基因突变提示：转化的实质是基因重组而非基因突变:肺炎双球肺炎双球菌转化实验中菌转化实验中S型细菌的型细菌的DNA片段整合到片段整合到R型细菌的型细菌的DNA中中,使受体细胞获得了新的遗传信息使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基即发生了基因重组。因重组。思考并讨论：思考并讨论：【拓展思维拓展思维1】既然高温将有毒的既然高温将有毒的S型肺炎双球菌型肺炎双球菌杀死，为什么杀死的杀死，为什么杀死的S型肺炎双球菌中还存在转型肺炎双球菌中还存在转化因子促使化因子促使R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌？型细菌？提示：提示：DNA、蛋白质的热稳定性不同、蛋白质的热稳定性不同：加热杀死：加热杀死的的S菌，
6、其蛋白质变性失活，但菌，其蛋白质变性失活，但DNA加热变性加热变性（DNA双螺旋解旋）后，在低温条件下其结构可双螺旋解旋）后，在低温条件下其结构可恢复。恢复。【随堂练习随堂练习1】格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验证实了球菌的转化实验证实了()DNA是遗传物质是遗传物质RNA是遗传物质是遗传物质DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质蛋白质和多糖不是遗传物质蛋白质和多糖不是遗传物质S型细菌的性状是由型细菌的性状是由DNA决定的决定的在转化过程中在转化过程中,S型细菌的型细菌的DNA可能进入了可能进入了R型细型细菌的体内菌的体内A.B.C.D.【随堂练习随堂
7、练习2】利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时实验各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内下列说法正确的是（多选）间后注射到不同小鼠体内下列说法正确的是（多选）（）（）A、通过、通过E、F对照，能说明转化因子是对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质而不是蛋白质B、F组可以分离出组可以分离出S和和R两种肺炎双球菌两种肺炎双球菌C、F组产生的组产生的S肺炎双球菌可能是基因重组的结果肺炎双球菌可能是基因重组的结果D、能导致小鼠死亡的是、能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组四组二、二、T2噬菌体侵
8、染大肠杆菌的实验噬菌体侵染大肠杆菌的实验T2噬菌体是一种噬菌体是一种DNA病毒病毒,其营寄生生活。其营寄生生活。T2噬菌噬菌体的化体的化学成分学成分DNA蛋白质蛋白质（C、H、O、N、P）（C、H、O、N、S）区分噬菌体中区分噬菌体中DNA和蛋白质的方法：和蛋白质的方法：放射性同位素标记法放射性同位素标记法（35S标记蛋白质、标记蛋白质、32P标记标记DNA）噬菌体侵染细菌实验中噬菌体侵染细菌实验中3232P P和和3535S S的存在部位的存在部位: :拓展思维拓展思维2：如何用：如何用32P和和35S来分别标记噬菌体呢？来分别标记噬菌体呢？噬菌体等病毒都是严格在活细胞内寄生并繁殖的，人噬菌
9、体等病毒都是严格在活细胞内寄生并繁殖的，人工提供的工提供的培养基不能直接培养培养基不能直接培养(并标记并标记)病毒病毒，必须用活，必须用活细胞细胞(寄主寄主)培养培养(并标记并标记)病毒。因此病毒。因此“标记噬菌体标记噬菌体”必必须分两步进行！须分两步进行！标记标记大肠大肠杆菌杆菌方法：用分别含方法：用分别含32P和和35S的大肠杆菌培养噬菌的大肠杆菌培养噬菌体，让噬菌体大量繁殖体，让噬菌体大量繁殖结果：分别获得含结果：分别获得含32P和和35S的大肠杆菌的大肠杆菌标记标记噬菌噬菌体体方法：用分别含方法：用分别含32P和和35S的培养基培养大肠杆的培养基培养大肠杆菌，让其繁殖若干代菌，让其繁殖
10、若干代结果：分别获得结果：分别获得DNA含含32P和蛋白质含和蛋白质含35S的噬菌体的噬菌体思考并讨论思考并讨论：（阅读教材（阅读教材P62的积极思维）的积极思维）【问题五问题五】用用35S标记的噬菌体去侵染未标记的标记的噬菌体去侵染未标记的大肠杆菌，根据放射性在离心管中的位置能说大肠杆菌，根据放射性在离心管中的位置能说明什么结果？明什么结果？【问题六问题六】用用32P标记的噬菌体去侵染未标记的标记的噬菌体去侵染未标记的大肠杆菌，根据放射性在离心管中的位置能说大肠杆菌，根据放射性在离心管中的位置能说明什么结果？明什么结果？思考并讨论：思考并讨论：提示：说明细菌体内无提示：说明细菌体内无35S，
11、体外有，体外有35S提示：说明细菌体内有提示：说明细菌体内有32P ，体外无，体外无32P结论：结论：DNA是遗传物质是遗传物质说明噬菌体的蛋白质外壳没有进入到大肠杆菌内说明噬菌体的蛋白质外壳没有进入到大肠杆菌内说明噬菌体的说明噬菌体的DNA进入到大肠杆菌内进入到大肠杆菌内3、实验结果分析、实验结果分析【问题七问题七】用用35S标记的噬菌体去侵染未标记的标记的噬菌体去侵染未标记的大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因；大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因；思考并讨论：思考并讨论：提示：提示：由于由于搅拌不充分搅拌不充分,有少量含有少量含35S的噬菌体吸的噬菌体吸附在细菌表面附在细菌表面,随细
12、菌离心到沉淀物中。随细菌离心到沉淀物中。3、实验结果分析、实验结果分析【问题八问题八】用用32P标记的噬菌体去侵染未标记的标记的噬菌体去侵染未标记的大肠杆菌，上清液中含有少量放射性的原因；大肠杆菌，上清液中含有少量放射性的原因；思考并讨论：思考并讨论：提示：提示：保温时间过短保温时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染到大有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中经离心后分布于上清液中,上清液上清液中出现放射性。中出现放射性。保温时间过长保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代子代,经离心后分布于上清液经离心后分布于上清液,也会使上
13、清液中出也会使上清液中出现放射性。现放射性。【拓展延伸】T2噬菌体的繁殖繁殖需要的条件繁殖需要的条件内容内容模板模板 的的DNADNA合成合成T T2 2噬菌体噬菌体DNADNA的原料的原料 提供的四提供的四种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸合成合成T T2 2噬菌噬菌体蛋体蛋白白质原料原料 的氨基酸的氨基酸场所所大大肠杆菌的杆菌的 噬菌体噬菌体大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌核糖体核糖体【随堂练习随堂练习3】为了探究为了探究T2噬菌体的遗传物质，噬菌体的遗传物质，用放射性同位素标记的用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未被噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经保温培养、搅拌离心，标记的大肠杆菌，经保温培养、搅
14、拌离心，检测放射性，预计上清液中应没有放射性，检测放射性，预计上清液中应没有放射性，但结果出现了放射性。则标记的元素及误但结果出现了放射性。则标记的元素及误差原因是（差原因是（）AS；培养时间过长培养时间过长BP；培养时间过长培养时间过长CP；搅拌不够充分搅拌不够充分DS；搅拌不够充分搅拌不够充分【随堂练习随堂练习4】如果用如果用15N、32P、35S标记噬菌体标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素情形为结构成分中，能够找到的放射性元素情形为（）A.可在外壳中找到可在外壳中找到15N和和35SB.可在可在D
15、NA中找到中找到15N和和32PC.可在外壳中找到可在外壳中找到15ND.可在可在DNA中找到中找到15N、32P、35S【总结归纳总结归纳】 噬菌体侵染细菌实验和肺炎球噬菌体侵染细菌实验和肺炎球菌体外转化实验的比较菌体外转化实验的比较:噬菌体侵染噬菌体侵染细菌菌实验肺炎双球菌体外肺炎双球菌体外转化化转化化实验设 计思思 路路处 理理方方 法法 分分别标记DNADNA和蛋和蛋白白质的特有元素的特有元素 : :分离分离S S型型细菌的菌的DNADNA、蛋白、蛋白质和多糖和多糖等等, ,分分别与与R R型型细菌混合培养菌混合培养结 论, ,但不能但不能证明蛋白明蛋白质是不是是不是遗传物物质 , ,而蛋白而蛋白质等不是等不是遗传物物质设法将设法将DNA和其他物质分开和其他物质分开,单独地研究单独地研究它们各自不同的遗传功能它们各自不同的遗传功能放射性同位素放射性同位素标记法标记法:直接分离法直接分离法DNA是遗传物质是遗传物质DNA是遗传物质是遗传物质
