第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)通過肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染等實驗認DNA是主要的遺傳物質(zhì)。01掌握肺炎鏈球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實驗的過程和結(jié)論;體驗探究生物遺傳物質(zhì)的實驗思路;分析比較本節(jié)二大實驗的實驗方法和實驗結(jié)論。02認同人類對遺傳物質(zhì)的認識是不斷深化、不斷完善的過程,認同實驗技術在證明DNA是遺傳物質(zhì)中的作用。0311866年孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是DNA?21891年科學家描述減數(shù)分裂全過程31903年薩頓假說：基因和染色體存在平行關系520世紀中葉染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成1909年4摩爾根證明：基因在染色體上重走遺傳物質(zhì)的探索之路(1)能自我復制，使得前后代具有一定的連續(xù)性。(2)控制生物體的性狀和新陳代謝過程。(3)能儲存大量的遺傳信息。(4)結(jié)構比較穩(wěn)定，但是在特殊情況下能發(fā)生可遺傳變異。你認為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？一、對遺傳物質(zhì)的早期推測蛋白質(zhì)是由

連接而成的大分子其中，氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。

20世紀20年代

20世紀30年代DNA是由

種

聚合而成的生物大分子每種脫氧核苷酸都有特定的堿基

1946年諾貝爾化學獎：證明酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。在當時對蛋白質(zhì)的研究很熱門，蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)占主流觀點?。?/p>

而由于對DNA的結(jié)構沒有清晰的了解，核酸權威專家認為DNA是單調(diào)重復的分子，無特異性，缺乏信息攜帶能力。多種氨基酸4脫氧核苷酸大多數(shù)科學家認為——蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)“我們表示懷疑！”艾弗里赫爾希格里菲思蔡斯DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)格里菲思艾弗里赫爾希蔡斯噬菌體侵染大腸桿菌的實驗（3）格里菲斯的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗（1）艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗（2）20世紀初，肺炎大爆發(fā)，美國每年有5萬人因肺炎去世。而引發(fā)肺炎的罪魁禍首是肺炎鏈球菌。

肺炎鏈球菌能引起人的肺炎和呼吸系統(tǒng)的疾病。對小鼠也有極大的殺傷力，使小鼠患肺炎，并發(fā)敗血癥死亡。肺炎鏈球菌小鼠死亡二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗（一）格里菲思肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗小鼠、肺炎鏈球菌?閱讀課本43頁，填寫兩種肺炎鏈球菌的特點：1.實驗材料：

類型菌體表面特點致病性菌落表面特點S型細菌有多糖莢膜有致病性人患肺炎小鼠患肺炎，并發(fā)敗血癥菌落表面光滑R型細菌無多糖莢膜無致病性菌落表面粗糙2.實驗過程閱讀教材43頁內(nèi)容，分析肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗回答相關問題（一）格里菲思肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗問題1：格里菲思實驗自變量是什么?因變量是什么？問題2：1、2組實驗在整個實驗中的作用，同時說明了什么？問題3：2、3組的實驗對照說明了什么？問題4：依據(jù)1、3、4組推測導致小鼠死亡的S型活菌是怎么產(chǎn)生的？第1組不死亡第2組死亡第3組不死亡第4組死亡注射R型活細菌注射S型活細菌注射加熱致死的S型細菌將R型活細菌與加熱致死的S型細菌混合后注射2.實驗過程問題1：格里菲思實驗自變量是什么?因變量是什么？問題2：1、2組實驗在整個實驗中的作用，同時說明了什么？問題3：2、3組的實驗對照說明了什么？問題4：依據(jù)1、3、4組推測導致小鼠死亡的S型活菌是怎么產(chǎn)生的？自變量：給小鼠注射的細菌種類及是否有活性；因變量：小鼠是否能存活對照作用。R型細菌無致病性。S型細菌有致病性能使小鼠死亡。

加熱殺死的S型細菌無致病性。加熱殺死S型細菌使活R型細菌轉(zhuǎn)化成S型細菌。3.實驗結(jié)論

格里菲思推斷：加熱殺死的S型菌含有某種促使R型活細菌轉(zhuǎn)化為S型活細菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”問題6：轉(zhuǎn)化因子和遺傳物質(zhì)之間又有何聯(lián)系？問題5：4組死亡小鼠體內(nèi)，分離出大量S型活細菌，都是轉(zhuǎn)化來的嗎？

轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化后出現(xiàn)的新性狀可遺傳，推測轉(zhuǎn)化因子可能是遺傳物質(zhì)。問題7：細胞中哪種物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子？如何設計實驗證明？多糖加熱殺死的S型細菌脂類蛋白質(zhì)RNADNA關鍵思路：把S型細菌的各種物質(zhì)分開，單獨的、直接的觀察它們的作用。含R型細菌的培養(yǎng)基分別加入R型細菌？S型細菌？觀察菌落產(chǎn)生情況加法原理含R型細菌的培養(yǎng)基提取液全部加入加入酶除去特定物質(zhì)R型細菌？S型細菌？觀察菌落產(chǎn)生情況減法原理因當時的技術有限，并不能徹底提純這些物質(zhì)。因此用酶解法，將物質(zhì)單個排除，觀察剩余提取物的轉(zhuǎn)化活性來尋找轉(zhuǎn)化因子。（二）艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗減法原理加法原理含義：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因

素的稱為“加法原理”。舉例：“比較過氧化氫在不同條件下的

分解”

含義：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因

素的稱為“減法原理”。

舉例：“艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗”每個實驗組特異性去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)。對照組實驗組實驗組實驗組對照組實驗組實驗組科學方法P46

艾弗里及同事將加熱致死的S型菌破碎后，設法除去絕大部分蛋白質(zhì)、糖類、和脂質(zhì)，制成細胞提取物。第一組R型細菌S型細菌有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物+混合第二至第四組R型細菌S型細菌有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物+混合蛋白酶(或RNA酶、酯酶)第五組只長R型細菌有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物+混合DNA酶剩下：DNA、RNA、少量蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)等（1）實驗結(jié)論：DNA才是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)（2）轉(zhuǎn)化原理和實質(zhì)：①既證明了DNA是遺傳物質(zhì)，同時證明了蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)。②被轉(zhuǎn)化的R型菌只是少量，培養(yǎng)基中R型菌的菌落占多數(shù)。轉(zhuǎn)化的原理和實質(zhì)轉(zhuǎn)化原理轉(zhuǎn)化實質(zhì)加熱殺死的S型細菌，其蛋白質(zhì)變性失活；DNA在加熱過程中，雙鏈解開，當緩慢冷卻后，其結(jié)構可恢復?？偨Y(jié)S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，即實現(xiàn)了基因重組?；蛑亟MR型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的本質(zhì)是什么？S型菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型菌X基因吸附在R型菌表面X基因進入R型菌重組R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌實現(xiàn)轉(zhuǎn)化時遺傳物質(zhì)來自S型細菌，原料和能量均來自R型細菌。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗

實際上，艾弗里實驗中無法真正去除蛋白質(zhì)，純度最高時仍存在0.02%蛋白質(zhì)和DNA混在一起，因此有人對實驗結(jié)論表示懷疑。①格里菲斯-肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗（體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗）②艾弗里-肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗（體外轉(zhuǎn)化實驗）已經(jīng)加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)三、噬菌體侵染細菌實驗有沒有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開，單獨去觀察它們的作用呢？思考：

1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標記的新技術，完成了另一個更具有說服力的實驗。①生物類別②組成成分③生活方式④增殖過程1.實驗材料：噬菌體和大腸桿菌1.感染階段:噬菌體利用尾部吸附在細菌的細胞壁,將遺傳物質(zhì)注入宿主細胞。2.增殖階段：在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用宿主細胞的物質(zhì)和場所來合成自身成分，進行大量增殖。3.成熟階段：增殖到一定數(shù)量，宿主細胞裂解釋放出大量子代噬菌體。吸附注入合成組裝釋放三、噬菌體侵染細菌實驗同位素標記法哪一種物質(zhì)進入了大腸桿菌體內(nèi)？DNA和蛋白質(zhì)不能直接看到，怎么辦？放射性分別標記DNA和蛋白質(zhì)選擇什么元素進行放射性標記同位素標記法32P標記的噬菌體35S標記的噬菌體主要組成元素C、H、O、N、P主要組成元素C、H、O、N、S2.實驗方法:3.噬菌體侵染細菌過程（赫爾希和蔡斯）思考：能否用含35S、32P的培養(yǎng)基分別直接培養(yǎng)噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA？

若不能，請寫出培養(yǎng)的過程？+培養(yǎng)培養(yǎng)35S標記的

_______32P標記的

_______T2噬菌體T2噬菌體T2噬菌體+培養(yǎng)含32P的_________大腸桿菌含32P的細菌培養(yǎng)基大腸桿菌含35S的_________大腸桿菌含35S的細菌培養(yǎng)基+培養(yǎng)大腸桿菌甲組乙組35S標記的噬菌體用35S標記的噬菌體與普通大腸桿菌混合經(jīng)短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌體中無35S實驗結(jié)果分析攪拌的目的離心的目的上清液放射性很高說明什么沉淀物放射性很低說明什么使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離使噬菌體的蛋白質(zhì)外殼與大腸桿菌分層說明T2噬菌體中的蛋白質(zhì)沒有進入大腸桿菌攪拌不充分不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。(1)甲組32P標記的噬菌體子代噬菌體中含32P用32P標記的噬菌體與普通大腸桿菌混合經(jīng)短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高實驗結(jié)果分析沉淀物放射性很高上清液放射性很低說明T2噬菌體中的DNA進入了大腸桿菌。培養(yǎng)（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；

培養(yǎng)（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。說明DNA是真正的遺傳物質(zhì)(2)乙組(2)實驗過程中，兩次涉及大腸桿菌，這兩次涉及的大腸桿菌有什么區(qū)別？

第一次是有標記的大腸桿菌，第二次是未被標記的大腸桿菌。(1)本實驗采用的對照方法是什么？

對比實驗(相互對照)。(4)盡管艾弗里、赫爾希等人的實驗方法不同，但其最關鍵的實驗設計思路卻有共同之處，你能否具體指出關鍵之處？

最關鍵的實驗設計思路是設法把DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地去觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用。延伸思考(3)能否用3H、14C標記噬菌體？不能，因為C、H是DNA和蛋白質(zhì)的共有元素，無法確認被標記的是何種物質(zhì)。4.兩個經(jīng)典實驗的比較艾弗里實驗噬菌體侵染細菌實驗處理方式對照原則實驗結(jié)論設計思路直接分離同位素標記法S型細菌的分離物質(zhì)分別與R型細菌混合培養(yǎng)相互對照分別標記噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的兩組實驗相互對照設法將DNA與其他物質(zhì)分開，單獨地直接研究各自不同的遺傳功能證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能有效證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)（蛋白質(zhì)沒有進