連中2012 DNA是主要遺傳物質上課用

探索遺傳物質的過程第三章基因的本質第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質第二節(jié)DNA的分子結構第三節(jié)DNA的復制第四節(jié)基因是有遺傳效應的DNA片段連州中學生物教研組制作生物通過___________和____________保證生物親代與子代之間遺傳性狀的穩(wěn)定性。生物的遺傳特性，使生物界的物種能夠保持相對穩(wěn)定。

生物的各項生命活動都有它的物質基礎。生物遺傳的物質基礎是什么呢？單擊畫面繼續(xù)金絲猴的后代仍然是金絲猴牛的后代仍然是牛減數分裂受精作用1．知識目標（1）闡明肺炎雙球菌轉化實驗的實驗原理和實驗過程（2）理解噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程（3）理解DNA是主要的遺傳物質2．能力目標：通過對科學家探究過程的分析，進行探究實驗一般思路的學習。3．情感目標：體驗遺傳物質的探索之旅，認同科學的實驗是發(fā)現真理的重要手段。第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質

十九世紀末葉，生物學家通過對細胞的有絲分裂、減數分裂和受精過程的研究，認識到染色體在生物的遺傳中具有重要的作用。另外也弄清染色體主要是由蛋白質和DNA組成的。那么，在這兩種物質中，究竟哪一種才是遺傳物質呢？曾經有不少科學家認為，既然蛋白質是一切生命活動的體現者，因此，蛋白質是在生物的遺傳中起決定作用的物質。然而，隨著時間的推移，越來越多的科學實驗證明，生物體內主要的遺傳物質是DNA，而不是蛋白質。那么，科學家是用什么方法，用什么實驗證明DNA是遺傳物質呢？染色體的組成DNA蛋白質DNA和染色體到底誰是遺傳物質呢？科學家是用什么方法，用什么實驗證明DNA是遺傳物質呢？艾弗里赫爾?！颉暗鞍踪|是遺傳物質的觀點”提出挑戰(zhàn)的學者有:格里菲思（一）體內轉化實驗

(1928年,英國,格里菲思)實驗材料：兩種肺炎雙球菌

探究一：肺炎雙球菌轉化實驗（1928年）(Rough)兩種菌落的比較R型菌粗糙無莢膜無毒性多糖類莢膜光滑有莢膜有毒性S型菌(Smooth)粗糙有無選材：活體生物、結構簡單、繁殖速度快敗血癥是病菌侵入血流循環(huán)而發(fā)生的全身性感染。細菌可在血中大量繁殖而引起全身中毒癥狀，致病菌可隨血流到各器官組織造成遷徙性病灶。

（1）臨床表現：寒戰(zhàn)、高熱、頭痛、嘔吐、呼吸加快、心率增速等；嚴重者出現神智改變或感染性休克；肝脾腫大，以瘀點為主的皮疹，大關節(jié)疼痛或紅腫。病程長者常發(fā)生遷徙性病灶或膿腫，少數可有黃疸。

（2）實驗室檢查：血白細胞計中粒細胞比例增多，血培養(yǎng)有致病菌生長。小資料小鼠死亡小鼠正常小鼠正常小鼠死亡S型加熱R型活菌混合S型加熱R型活菌S型活菌肺炎雙球菌的轉化實驗過程1234補充：（1）如何理解“加熱殺死”？加熱殺死的S型細菌，只是蛋白質結構被破壞，而其DNA在加熱過程中，只是雙螺旋解開、氫鍵斷裂，降溫后其結構還可以恢復。使小鼠患敗血癥而死亡.R型細菌為什么第四組實驗將R型活細菌和加熱殺死后的S型細菌混合后注射到小鼠體內，導致小鼠死亡？S型細菌轉化小鼠死亡S型加熱R型活菌混合細菌發(fā)生轉化，性狀的轉化可以遺傳。S型活菌S型活菌S型加熱R型活菌混合后代轉化R型活菌

已經被加熱殺死的S型細菌中，必然含有某種促成這一轉化的活性物質——轉化因子格里菲思實驗的結論是什么?在殺死的S型細菌中含有哪些物質？多糖脂類蛋白質RNADNA加熱殺死的S型細菌假如你是當時的科學家,應該怎樣設計實驗來證明“轉化因子”是什么物質?思路：將DNA和蛋白質分開，單獨地、直接地研究他們的作用肺炎雙球菌內有DNA、蛋白質、多糖等化學成分，到底哪種成分是轉化因子呢？新問題【1944年美國科學家艾弗里肺炎雙球菌的轉化（體外）實驗】提出問題：實驗方案：2、然后分別將它們加入已經培養(yǎng)了R型細菌的培養(yǎng)基中。觀察結果1、從S型活細菌中提取出DNA、蛋白質和多糖等物質DNA(蛋白質)和其他物質誰是遺傳物質?作出假設:實施方案驗證預測結果預測：DNA是遺傳物質只有加入S型菌的DNA才能使R型菌轉變成S型菌（二）艾弗里的實驗（體外轉化實驗）：S型菌DNA蛋白質多糖DNA

+DNA酶R型菌

分別與R型活細菌混合培養(yǎng)

多為R型

少數S型R型細菌R型細菌只長R型菌只長R型菌R型細菌S型菌R型細菌S型菌的DNAS型菌的蛋白質或莢膜多糖S型菌的DNA+DNA酶

DNA是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質，DNA是轉化因子。

以上轉化實驗表明：

DNA是遺傳物質。

實驗結論：[例1]某研究人員模擬肺炎雙球菌轉化實驗，進行了以下4個實驗：①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠③R型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA→注射入小鼠④S型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA→注射入小鼠以上4個實驗中的小鼠存活的情況依次是 ()A．存活，存活，存活，死亡B．存活，死亡，存活，死亡C．死亡，死亡，存活，存活D．存活，死亡，存活，存活D③R型菌＋DNA酶，經高溫加熱后冷卻，加入S型菌的DNA后注射入小鼠，小鼠體內無活細菌，因此小鼠存活。將加熱殺死的S型細菌與R型活細菌混合后，注射到小鼠體內，小鼠死亡。下列有關敘述中錯誤的是()A．加熱殺死的S型細菌的DNA結構未被破壞B．死亡的小鼠體內存在著S型和R型兩種活細菌C．死亡的小鼠體內S型活細菌的出現是兩種細菌細胞融合的結果D．死亡的小鼠體內S型細菌的出現是R型細菌轉化的結果C［經典例題］【例1】如圖是艾弗里及其同事研究格里菲思提出的“轉化因子”是什么的實驗過程，請分析回答：

（1）該實驗的設計思路是__________________.（2）實驗中的對照是______________________.

（3）實驗結果是__________________________.（4）實驗結論是__________________________.(1)將S型細菌中的多糖、蛋白質、脂類和DNA等分離提取出來，分別與R型細菌進行混合。

（2）用DNA酶破壞了DNA的結構，然后去實驗，看它是否能完成轉化作用。

（3）只有DNA與R型細菌進行混合，才能使R型細菌轉化成S型細菌。

（4）DNA是遺傳物質。結論“轉化因子”是DNA，DNA才是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質。受當時的提純技術的限制，艾弗里提出的DNA純度最高時，也還有0.02%的蛋白質!DNA純度越高轉化效率越高。新問題DNA純度不夠，是否是0.02%的蛋白質在起傳作用呢，如何獲取單獨的DNA或者蛋白質進行實驗？噬菌體的模式圖【實驗三、T2噬菌體侵染細菌實驗】資料一：在T2噬菌體的化學組分中，60%是蛋白質，40%是DNA。對蛋白質和DNA的進一步分析表明：S僅存在于蛋白質分子中，99%的P都存在于DNA分子中。同位素示蹤法1952年，赫爾希和蔡斯利用大腸桿菌T2噬菌體作為實驗材料實驗材料和方法問題引領：1、選擇用何種生物作為材料，為什么？它有哪些特點？2、如何把材料中的DNA和蛋白質精確的分開？（注意組成元素）C、H、O、N、S（標記32P）（標記35S）專門寄生在大腸桿菌體內C、H、O、N、P

材料：T2噬菌體和大腸桿菌；結構簡單、繁殖快方法：放射性同位素標記法組裝

合成注入吸附

釋放侵入別的細菌噬菌體侵染細菌的動態(tài)過程噬菌體的哪一種物質是遺傳物質呢？1、據圖分析，噬菌體的遺傳物質應該有哪些作用？2、用什么方法能追蹤進入噬菌體、參與子代噬菌體形成的DNA還是蛋白質。3、將噬菌體和大腸桿菌混合一段時間，攪拌離心后，誰分布在試管的下層，誰分布在試管的上層？噬菌體的遺傳物質能進入大腸桿菌并指導和參與子代噬菌體的形成。用放射性同位素法追蹤DNA和蛋白質的去向噬菌體顆粒大腸桿菌大腸桿菌的密度比噬菌體（顆粒）大。實驗原理（問題引領）

第一步：標記細菌:分別用35S和32P的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌。

第二步：標記噬菌體：分別用上述細菌培養(yǎng)培養(yǎng)噬菌體。第三步：將標記好的噬菌體分別去侵染大腸桿菌，一段時間后攪拌離心，并檢測放射性。2、實驗步驟攪拌：使吸附在細菌上的噬菌體和細菌分開離心：分層（上清液：噬菌體顆粒，沉淀：細菌）離心說明蛋白質外殼并沒有進入到細菌內。這說明了什么？(在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S)實驗圖解:怎樣標記噬菌體?首先在含35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,再用上述大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體離心說明DNA進入到細菌內去了。這說明了什么？(在新形成的噬菌體中檢測到32P)問題：從噬菌體侵染細菌的實驗可以得出哪些結論？①DNA是遺傳物質②DNA能自我復制③DNA能指導蛋白質的合成注意(1)噬菌體侵染細菌實驗只能證明DNA是遺傳物質，不能證明蛋白質不是遺傳物質，因蛋白質沒有進入細菌體內。侵染細菌：1、進行第二組實驗（標記DNA），如果侵染時間過長或過短，對于實驗結果有何影響？

2、分析子代噬菌體蛋白質外殼S的來源？子代噬菌體DNA分子中P的來源？會使上清液中放射性增加時間過短：噬菌體侵染不充分，攪拌離心后進入上清液時間過長：噬菌體可能從大腸桿菌中釋放，進入上清液子代噬菌體的蛋白質外殼中的S全部來自于大腸桿菌，DNA中既有噬菌體中的P，也有大腸桿菌中的P.生成的新問題(3)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中有放射性的原因：由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。上清液和沉淀物放射性出現異常的原因分析(1)用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中含放射性的原因：①保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，上清液中出現放射性。②噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機分離，這一段保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代，經離心后分布于上清液，也會使上清液中出現放射性。(2)用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中有放射性的原因：由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。赫爾希和蔡斯通過T2噬菌體侵染細菌的實驗證明噬菌體的遺傳物質是DNA，以下實驗步驟的先后順序為()①用分別含有35S和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌②利用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體③用噬菌體分別與含有35S和32P的細菌混合培養(yǎng)④放射性檢測⑤離心分離A．①③⑤④B．①③④⑤C．①②③④⑤ D．②①③⑤④AAAD例5.下圖為用含32P的T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗，據圖回答：⑴

根據上述實驗對下列問題進行分析：①圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)

，其內的營養(yǎng)成分中是否含有32P？②圖中的A表示

過程，此過程中進入大腸桿菌的是

，沒有進入的是

。細菌否侵染噬菌體的DNA噬菌體的蛋白質外殼(衣殼)對下列可能出現的實驗誤差進行分析：①實驗測定，發(fā)現在攪拌后的上清液中含有0.8%的放射性，其最可能的原因是

。②當接種噬菌體后培養(yǎng)時間過長，發(fā)現在攪拌后的上清液中發(fā)現有放射性，其最可能的原因是

。99%的磷都存在于DNA分子中,DNA中含有磷而不含硫;時間短未注入.②時間過長，含放射性子代噬菌體就會釋放到細菌外面而出現在上清液中.噬菌體侵染細菌的實驗與肺炎雙球菌轉化實驗的比較：注意(1)噬菌體侵染細菌實驗只能證明DNA是遺傳物質，不能證明蛋白質不是遺傳物質，因蛋白質沒有進入細菌體內。除此之外，還能證明DNA能進行自我復制，DNA能控制蛋白質的合成。(2)兩個實驗都不能證明DNA是主要的遺傳物質?？茖W家用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用該大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，待大腸桿菌解體后15N(雙選)()A.出現在T2噬菌體的外殼中B.僅發(fā)現于T2噬菌體的DNA中C.發(fā)現于T2噬菌體的外殼和DNA中D.僅發(fā)現于T2噬菌體的外殼中答案：AC煙草花葉病毒不含DNA，只有RNA和蛋白質，如何確定其遺傳物質是什么？煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA思路:煙草花葉病毒的RNA和蛋白質區(qū)分開，直接地、單獨地去觀察他們各自的作用，判斷誰是遺傳物質僅RNA能使煙草產生病斑RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質預測結果：（現象）提出問題：作出假設：設計實驗：得出結論：課題：探究煙草花葉病毒的遺傳物質是什么？DNA是所有生物的遺傳物質嗎？是遺傳物質RNA【實驗四、煙草花葉病毒感染實驗】結論5分離分離重組重組感染新的病毒產生哪種病毒？煙草花葉病毒侵染煙草實驗：TMV結論：煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA[例3](2009·江蘇高考)科學家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個不同品系，它們感染植物產生的病斑形態(tài)不同。下列4組實驗(見下表)中，不可能出現的結果是()A.實驗① B．實驗② C．實驗③D．實驗④C結論：DNA是主要的遺傳物質遺傳物質是RNA科學研究表明：生物病毒RNA病毒（如：艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒、煙草花葉病毒）DNA病毒原核生物真核生物遺傳物質是DNA

因為絕大多數生物的遺傳物質是

，所以說

是主要的遺傳物質。DNADNA本節(jié)課題DNA是主要的遺傳物質是針對所有生物而言的，還是針對某一種生物而言的?課堂小結核酸是一切生物的遺傳物質，核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）；絕大多數生物(有細胞結構)都是以DNA作為遺傳物質的，少數病毒以RNA作為遺傳物質的，因此DNA是主要的遺傳物質。DNA主要存在于染色體上，因此，染色體是遺傳物質的主要載體。

作為遺傳物質，必須具備什么條件呢？2）能夠自我復制，使前后代保持一定的連續(xù)性3）能夠指導蛋白質的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀4）能夠產生可遺傳的變異1）分子結構具有相對的穩(wěn)定性

——課堂練習——

1、侵染細菌后，合成新噬菌體的蛋白質外殼需要（）A細菌的DNA和氨基酸B噬菌體的DNA及氨基酸C細菌的DNA和噬菌體的氨基酸D噬菌體的DNA和細菌的氨基酸D各種生物的遺傳物質都是核酸。下列說法錯誤的是()A．微生物的遺傳物質都是RNAB．真核生物的遺傳物質都是DNAC．原核生物的遺傳物質都是DNAD．病毒的遺傳物質是DNA或RNA答案：A(2009·江蘇高考)下列有關生物體遺傳物質的敘述，正確的是 ()A．豌豆的遺傳物質主要是DNAB．酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上C．T2噬菌體的遺傳物質含有硫元素D．HIV的遺傳物質水解產生4種脫氧核苷酸B1.噬菌體侵染細菌的實驗證明了（）

A.蛋白質是遺傳物質B.DNA是主要的遺傳物質C.DNA是遺傳物質D.DNA和蛋白質是遺傳物質C2.某一病毒的遺傳物質是（）

A.DNAB.DNA和RNAC.RNAD.DNA或RNA3.認為DNA是主要遺傳物質的理由是（）

A.肺炎雙球菌的轉化實驗B.噬菌體侵染細菌的實驗C.DNA是絕大多數生物的遺傳物質D.DNA能控制蛋白質的合成DC(2009·廣東高考)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗都證明了DNA是遺傳物質。這兩個實驗在設計思路上的共同點是()A．重組DNA片段，研究其表型效應B．誘發(fā)DNA突變，研究其表型效應C．設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應D．應用同位素示蹤技術，研究DNA在親代與子代之間的傳遞C第二節(jié)

DNA的分子結構一、對遺傳物質的早期推測蛋白質(氨基酸)多種多樣遺傳物質20世紀20年代：蛋白質是生物的遺傳物質20世紀30年代：DNA有重要作用染色體DNA（對其結構不清晰）(一)問題探討1．提示：遺傳物質必須穩(wěn)定，要能貯存大量的遺傳信息，可以準確地復制出拷貝，傳遞給下一代等。2．提示：這是一道開放性的題，答案并不唯一，只要提出正確的思路即可。(二)旁欄思考題因為硫僅存在于T2噬菌體的蛋白質組分中，而磷則主要存在于DNA的組分中。用14C和18O等元素是不可行的，因為T2噬菌體的蛋白質和DNA分子的組分中都含有這兩種元素。(三)思考與討論1．提示：細菌和病毒作為實驗材料，具有的優(yōu)點是：(1)個體很小，結構簡單，容易看出因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼。(2)繁殖快。細菌20～30min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。2．最關鍵的實驗設計思路是設法把DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地去觀察DNA或蛋白質的作用。3．艾弗里采用的主要技術手段有細菌的培養(yǎng)技術、物質的提純和鑒定技術等。赫爾希采用的技術手段有噬菌體的培養(yǎng)技術、同位素標記技術，以及物質的提取和分離技術等(可能回答出其他的技術，但只要回答出上述主要技術就可以)?？茖W成果的取得必須有技術手段做保證，技術