DNA是主要的遺傳物質(zhì)【備課精講精研+能力拓展提升】 高一生物 （蘇教版2019必修2）

生物學(xué)（新蘇教版）必修2

遺傳與進(jìn)化第二章遺傳的分子基礎(chǔ)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)的探索孟德爾約翰遜薩頓摩爾根提出“遺傳因子“，并總結(jié)遺傳規(guī)律把“遺傳因子”命名為基因提出基因在染色體上的假說(shuō)實(shí)驗(yàn)證明:基因位于染色體上科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體的主要組成成分的DNA和蛋白質(zhì)DNA蛋白質(zhì)肺炎鏈球菌透射電鏡照片肺炎鏈球菌模式圖積極思維：肺炎鏈球菌有哪些主要特征？1、肺炎鏈球菌（又稱肺炎雙球菌）是一種細(xì)菌，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、繁殖速度快，是生物學(xué)研究常用的實(shí)驗(yàn)材料。2、肺炎鏈球菌多數(shù)不致病，致病菌株在菌體外一般有多糖構(gòu)成的莢膜，可引起人患肺炎，鼠患敗血病。肺炎鏈球菌作為實(shí)驗(yàn)材料，主要特征包括：S型R型

菌落光滑有多糖莢膜有毒性菌落粗糙

無(wú)多糖莢膜無(wú)毒性粗糙(Rough)光滑(Smooth)肺炎鏈球菌類型01020304DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)格里菲斯的肺炎鏈球菌實(shí)驗(yàn)格里菲斯的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)?zāi)敲矗乔v膜導(dǎo)致了病癥嗎？有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬細(xì)胞的吞噬，有利于細(xì)菌在宿主體內(nèi)生活并繁殖。格里菲斯的肺炎鏈球菌實(shí)驗(yàn)注射R型活細(xì)菌注射S型活細(xì)菌死亡,從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌正常生活患敗血癥而死亡格里菲斯的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？說(shuō)明：不是莢膜而是S型活細(xì)菌導(dǎo)致了小鼠死亡說(shuō)明有部分R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌導(dǎo)致了小鼠死亡，而且轉(zhuǎn)化后的S型活細(xì)菌的后代也是有致病性的。格里菲斯的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)注射加熱致死的S型細(xì)菌死亡,從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射也有R型活菌患敗血癥而死亡正常生活——體內(nèi)轉(zhuǎn)化被加熱殺死的S型活細(xì)菌中可能含有某種轉(zhuǎn)化因子，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，而且這種轉(zhuǎn)化是可以遺傳的。格里菲斯的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)“誰(shuí)在轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中起作用”“轉(zhuǎn)化因子”是什么？格里菲斯實(shí)驗(yàn)結(jié)論——體內(nèi)轉(zhuǎn)化R+

S活R死S小鼠死亡S活SS中的轉(zhuǎn)化因子艾弗里（O.Avery）必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨(dú)、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰(shuí)是轉(zhuǎn)化因子（設(shè)計(jì)思路）。艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)多糖？蛋白質(zhì)？DNA？……S型細(xì)菌的化學(xué)成分分析多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)DNARNA

……多糖脂質(zhì)DNA蛋白質(zhì)RNA艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？S型+R型R型R型R型積極思維：多糖蛋白質(zhì)DNA

S型菌RNA脂質(zhì)+R型+R型+R型+R型+R型R型艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？思考1.概括

分別概括幾組實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。2.分析

上述幾組實(shí)驗(yàn)結(jié)果能說(shuō)明DNA是轉(zhuǎn)化因子嗎？積極思維：在構(gòu)成S型活細(xì)菌的DNARNA蛋白質(zhì)中，只有DNA能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。

質(zhì)疑：雖然該實(shí)驗(yàn)證明DNA酶破壞了轉(zhuǎn)化作用，但是仍有人提出質(zhì)疑，認(rèn)為提純的DNA中含有極少量的蛋白質(zhì)，因此實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明DNA一定就是遺傳物質(zhì)。多糖+多糖酶蛋白質(zhì)+蛋白酶DNA+DNA酶

S型菌RNA+RNA酶脂質(zhì)+酯酶+R型+R型+R型+R型+R型R型R型R型R型R型有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物第一組+S型細(xì)菌R型細(xì)菌有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液第二至四組+S型細(xì)菌R型細(xì)菌混合混合有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液第五組+混合只長(zhǎng)R型細(xì)菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）——體外轉(zhuǎn)化艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)第一組：第二至四組：第五組：實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)除去的大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子；蛋白酶、RNA酶和脂酶可水解細(xì)胞提取物中剩余的少量蛋白質(zhì)、RNA和脂質(zhì)；三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)蛋白質(zhì)、RNA和脂質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子；DNA酶可水解除去細(xì)胞提取物中的DNA，該組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)：①DNA的水解產(chǎn)物不是轉(zhuǎn)化因子；②DNA就是轉(zhuǎn)化因子；艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——體外轉(zhuǎn)化思考延伸拓展強(qiáng)化素養(yǎng)請(qǐng)從以下角度來(lái)說(shuō)明肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)與體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的關(guān)系：(1)區(qū)別(2)聯(lián)系①體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)則是前者的延伸。②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都遵循

和

原則。對(duì)照單一變量項(xiàng)目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)科學(xué)家細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)構(gòu)思觀察指標(biāo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論格里菲思艾弗里小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基用加熱致死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明發(fā)生轉(zhuǎn)化在S型細(xì)菌的提取物中，分別去除某種物質(zhì)，觀察能否使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化小鼠是否死亡培養(yǎng)基中菌落類型已經(jīng)加熱致死的S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子是DNA基因重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的實(shí)質(zhì)：S型細(xì)菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型細(xì)菌X基因吸附在R型細(xì)菌表面X基因進(jìn)入R型細(xì)菌重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌DNA具有熱穩(wěn)定性。加熱使蛋白質(zhì)變性失去活性，DNA的結(jié)構(gòu)也會(huì)被破壞，但當(dāng)溫度降低到55℃左右時(shí)，DNA的結(jié)構(gòu)會(huì)恢復(fù)，但蛋白質(zhì)卻不能恢復(fù)。

自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”；與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為加法原理。

例如在必修一酶一節(jié)中“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組分別做了加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”；與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素的稱為減法原理。

例如在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)，這利用了“減法原理”。

艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了人們的注意。但是，由于艾弗里實(shí)驗(yàn)中無(wú)法真正提取出純DNA來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證遺傳物質(zhì)就是DNA，因此，仍有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑。

那么，有沒有比細(xì)菌更為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)材料，還能夠把蛋白質(zhì)和DNA徹底分開？1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)，完成了另一個(gè)有說(shuō)服力的實(shí)驗(yàn)。赫爾希蔡斯噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)T2噬菌體和細(xì)菌T2噬菌體只提供遺傳物質(zhì)(DNA)作為模板，脫氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大腸桿菌提供。吸附侵入合成（增殖）組裝（成熟）釋放（裂解）侵入別的大腸桿菌合成（增殖）組裝（成熟）釋放（裂解）吸附侵入T2噬菌體侵染大腸桿菌的過(guò)程

(1)合成子代病毒的模板：

親代噬菌體病毒的DNA

(2)合成子代病毒DNA的原料：

大腸桿菌提供的四種脫氧核苷酸

(3)合成子代病毒蛋白質(zhì)外殼的原料及場(chǎng)所：

原料：大腸桿菌的氨基酸

場(chǎng)所：大腸桿菌的核糖體想一想？蛋白質(zhì)外殼DNA組成：蛋白質(zhì)外殼和DNA2.生活方式：專門寄生于大腸桿菌中（含C、H、O、N、S）（含C、H、O、N、P）T2噬菌體——DNA病毒用哪些同位素標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)?用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)，用32P標(biāo)記噬菌體的DNA。——同位素標(biāo)記技術(shù)蛋白質(zhì)的組成元素：DNA的組成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P（標(biāo)記35S）（標(biāo)記32P）噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)研究方法：同位素標(biāo)記法

在分別含有32P和35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，制備含32P的噬菌體和含35S的噬菌體標(biāo)記噬菌體方法：直接用含有放射性同位素的培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)噬菌體?！?、先培養(yǎng)大腸桿菌2、再培養(yǎng)噬菌體制備含有放射性標(biāo)記噬菌體過(guò)程示意圖離心含35S培養(yǎng)基含35S大腸桿菌噬菌體侵染含35S大腸桿菌含35S噬菌體含32P培養(yǎng)基含32P大腸桿菌噬菌體侵染含32P大腸桿菌含32P噬菌體研究方法：同位素標(biāo)記法

分別用35S或32P標(biāo)記噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后檢測(cè)子代噬菌體的放射性32P標(biāo)記的噬菌體35S標(biāo)記的噬菌體：上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。子代噬菌體中無(wú)35S子代噬菌體中含32P35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)標(biāo)記部位放射性情況上清液沉淀物有無(wú)放射性原因蛋白質(zhì)很高DNA很低蛋白質(zhì)未進(jìn)入細(xì)菌中DNA進(jìn)入細(xì)菌中很高很低實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：子代噬菌體的各種性狀是通過(guò)親代的DNA遺傳的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。用35S標(biāo)記噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后檢測(cè)子代噬菌體的放射性實(shí)驗(yàn)中采用攪拌和離心等手段，目的是：僅有圖上的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，

(能或不能)說(shuō)明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，原因是

。讓噬菌體的蛋白質(zhì)外殼與大腸桿菌分離。不能蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)拓展用35S標(biāo)記噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后檢測(cè)子代噬菌體的放射性35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？攪拌不充分導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，離心時(shí)隨細(xì)菌到沉淀物中。32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。

噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)拓展肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者思路分離方式結(jié)論以及各實(shí)驗(yàn)的關(guān)系設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)等分開，單獨(dú)地研究它們遺傳功能。證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。直接分離:分別加入到R型菌中同位素標(biāo)記法：標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)更有力地說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)格里菲斯艾弗里赫爾希和蔡斯加熱殺死的S型菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”,是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)對(duì)比

噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在外面?？梢?，在噬菌體的生活史中，只有DNA是在親、子代間具有連續(xù)性的物質(zhì)。為什么說(shuō)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)更有說(shuō)服力？能否說(shuō)明DNA是自然界所有生物的遺傳物質(zhì)？

有些病毒（如煙草花葉病毒），它們不含有DNA,只含有蛋白質(zhì)和RNA。在這種情況下，RNA就起著遺傳物質(zhì)的作用。流感病毒艾滋病病毒SARS病毒RNA是某些病毒的的遺傳物質(zhì)RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒煙草花葉病毒組分單獨(dú)侵染煙草實(shí)驗(yàn)煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA：TMVHRV降解降解病毒重建TMVHRV病毒后代類型實(shí)驗(yàn)結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒及車前草病毒的遺傳物質(zhì)。RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)真核生物原核生物病毒DNA病毒（只含DNA）RNA病毒（只含RNA）遺傳物質(zhì)是DNA遺傳物質(zhì)是RNA絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNADNA是主要的遺傳物質(zhì)某種生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，不能加“主要”二字。生物的遺傳物質(zhì)DNA和RNA例：T2噬菌體，乙肝病毒等例：流感病毒、腦炎病毒，新冠病毒等含有：DNA或RNADNADNA2、煙草的遺傳物質(zhì)是什么？DNA1、動(dòng)物和人體的遺傳物質(zhì)是什么？4、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是什么？5、一切生物的遺傳物質(zhì)是什么？6、病毒的遺傳物質(zhì)是什么？核酸3、煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什