第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)人教版（2019）必修二第3章

基因的本質(zhì)認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識是不斷深化、不斷完善的過程，認(rèn)同實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是遺傳物質(zhì)中的作用（科學(xué)思維、社會責(zé)任）闡明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的探索過程（科學(xué)思維）01說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)（生命觀念）02說明自變量控制中“加法原理”和“減法原理”（科學(xué)思維）03學(xué)習(xí)目標(biāo)04認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識是不斷深化、不斷完善的過程，認(rèn)同實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是遺傳物質(zhì)中的作用（科學(xué)思維、社會責(zé)任）孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律011866年科學(xué)家描述減數(shù)分裂全過程021891年03薩頓假說：基因和染色體存在平行關(guān)系1903年染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成0520世紀(jì)中葉摩爾根證明基因在染色體上041909年遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是DNA?情境導(dǎo)入——科學(xué)家的歷史足跡問題探討20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個問題曾引起生物學(xué)界激烈的爭論。1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？遺傳物質(zhì)應(yīng)能夠儲存大量的遺傳信息，可以準(zhǔn)確地復(fù)制，并傳遞給下一代，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等等。2.你認(rèn)為證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些?例如，將待定的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)等等。DNA蛋白質(zhì)染色質(zhì)

染色體對遺傳物質(zhì)的早期推測01肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)02噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)03目錄對遺傳物質(zhì)的早期推測由于對DNA分子的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，人們認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。人們認(rèn)識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。20世紀(jì)20年代氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。20世紀(jì)30年代對遺傳物質(zhì)的早期推測通過確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)向遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)的觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)！艾弗里赫爾希格里菲思蔡斯對遺傳物質(zhì)的早期推測01肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)02噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)03目錄肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)材料：比較菌體特點(diǎn)菌落特點(diǎn)毒性（動物實(shí)驗(yàn)）S型細(xì)菌

R型細(xì)菌

無毒有毒人肺炎小鼠敗血癥無莢膜有莢膜粗糙Rough光滑SmoothR型和

S型肺炎鏈球菌莢膜的化學(xué)本質(zhì)是_______多糖1.格里菲思，體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)第一組不死亡第二組死亡第三組不死亡第四組死亡注射R型活細(xì)菌注射S型活細(xì)菌注射加熱致死的S型細(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（2）實(shí)驗(yàn)過程：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)第一組不死亡第二組死亡第三組不死亡注射R型活細(xì)菌注射S型活細(xì)菌注射加熱致死的S型細(xì)菌對比第一、第二組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明了什么？R型活細(xì)菌不會使小鼠死亡，而S型活細(xì)菌可使小鼠死亡。對比第二、第三組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明了什么？加熱致死的S型細(xì)菌不會使小鼠死亡。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)不死亡死亡第四組死亡將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射（2）實(shí)驗(yàn)過程：設(shè)計(jì)第四組實(shí)驗(yàn)的目的是什么?DNA酶將DNA水解為脫氧核苷酸。分解后的產(chǎn)物不能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，說明DNA必須保持完整性，才能完成其功能，同時證明DNA是遺傳物質(zhì)本實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？加熱殺死的S型細(xì)菌中存在某種轉(zhuǎn)化因子，能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)2.艾弗里，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)DNA蛋白質(zhì)

RNA脂質(zhì)多糖尋覓“轉(zhuǎn)化因子”究竟是什么？S型細(xì)菌組分圖如果你是艾弗里,想知道轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)，你有什么思路嗎?將S型菌各種組分提純后，再分別去研究它們的作用如果能夠獲得S型菌的各組分獲得純凈物，你又如何設(shè)計(jì)這個實(shí)驗(yàn)?請寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖解。采用控制單一變量法，分別研究他們各自的作用實(shí)際上由于技術(shù)手段的限制，很難人為得到S型菌各組分的純凈物，又該怎么辦呢？肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+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+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+混合只長R型細(xì)菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。2.艾弗里，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)基因重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)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(jìn)入R型菌重組R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化時遺傳物質(zhì)來自S型細(xì)菌，原料和能量均來自R型細(xì)菌。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)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，在培養(yǎng)后既有R型細(xì)菌又有S型細(xì)菌的培養(yǎng)基中，R型菌的菌落占多數(shù)。注意2.艾弗里，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.易錯歸納(1)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)：S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中，使其獲得了新的遺傳信息，進(jìn)而在R型細(xì)菌中指導(dǎo)合成了S型細(xì)菌的一些物質(zhì)，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌。(2)一般情況下，轉(zhuǎn)化率很低，只有極少數(shù)R型細(xì)菌被S型細(xì)菌的DNA侵入并發(fā)生轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)基中(或小鼠體內(nèi))的大量S型細(xì)菌大多是由轉(zhuǎn)化后的S型細(xì)菌繁殖而來的。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)2.加熱的作用原理(1)加熱會使蛋白質(zhì)變性失活，這種失活是不可逆的。由于蛋白質(zhì)失活，酶等生命體系失去其相應(yīng)功能，細(xì)菌死亡。(2)加熱時，DNA的結(jié)構(gòu)也會被破壞，但當(dāng)溫度降低到55℃左右時，DNA的結(jié)構(gòu)會恢復(fù)，進(jìn)而恢復(fù)活性。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“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”。從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？例如：“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。例如：艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。對遺傳物質(zhì)的早期推測01肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)02噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)03目錄噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)過渡——實(shí)驗(yàn)要如何設(shè)計(jì)才更具有說服力呢？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)中提取出的DNA，純度最高時也還有0.02%的蛋白質(zhì)，因此，仍有人對實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)1952年時間人物赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)材料T2噬菌體赫爾希

蔡斯蛋白質(zhì)DNA尾部頭部噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)組成：頭部和尾部都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部含有DNA。增殖特點(diǎn)：T2噬菌體侵染大腸桿菌后，會利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)合成自身組成成分，進(jìn)行大量增殖，增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量噬菌體。T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。蛋白質(zhì)DNA尾部頭部1.T2噬菌體的結(jié)構(gòu)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2.噬菌體的繁殖過程

特性：T2噬菌體侵染細(xì)菌時，DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞，蛋白質(zhì)外殼留在外面吸附注入合成組裝釋放噬菌體借尾絲吸附在細(xì)菌表面。把DNA注入到細(xì)菌細(xì)胞。利用細(xì)菌的化學(xué)成分、酶系統(tǒng)和核糖體合成出噬菌體的DNA、蛋白質(zhì)。新合成的DNA、蛋白質(zhì)組裝成很多噬菌體。細(xì)菌解體，釋放出噬菌體。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)4.T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)利用含放射性的培養(yǎng)基先分別標(biāo)記細(xì)菌噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)4.T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌離心并檢測放射性檢測子代噬菌體的放射性短時間保溫?zé)o放射性標(biāo)記的細(xì)菌使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)4.T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（1）用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。35S標(biāo)記的噬菌體上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌體中無35S噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)4.T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（2）用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？（1）保溫時間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)；（2）保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代。32P標(biāo)記的噬菌體上清液放射性很低沉淀物放射性很高子代噬菌體中含有32P說明DNA是真正的遺傳物質(zhì)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)5.三個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的對比肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌體外轉(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)論設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)等分開，單獨(dú)地研究它們的功能。證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是。酶解法:分別加入到R型菌中放射性同位素標(biāo)記技術(shù)：分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)證明DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)。格里菲思艾弗里及其同事赫爾希和蔡斯加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？RNA作為遺傳物質(zhì)煙草花葉病毒（TMV）是基本成分是蛋白質(zhì)和RNA，體內(nèi)無DNA，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)？RNA蛋白質(zhì)TMV在感染煙草時，會出現(xiàn)致病斑。RNA作為遺傳物質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)材料：煙草花葉病毒(只含有

和

)、煙草。(2)實(shí)驗(yàn)過程(如何設(shè)計(jì))蛋白質(zhì)RNA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RNA蛋白質(zhì)(3)結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是

，不是

。RNA蛋白質(zhì)課堂小測1.為驗(yàn)證DNA是遺傳物質(zhì)，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，其基本過程如圖所示。下列有關(guān)敘述錯誤的是()

A.乙組和丙組是該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)組B.實(shí)驗(yàn)中S型菌的處理方法是加熱致死C.該實(shí)驗(yàn)用到了“加法原理”來控制變量D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，甲、乙組將出現(xiàn)兩種菌落C課堂小測解析：A、甲組實(shí)驗(yàn)作對照，而乙、丙兩組實(shí)驗(yàn)中分別加入了蛋白酶和DNA酶可知，相當(dāng)于這兩組實(shí)驗(yàn)分別研究了S型菌的蛋白質(zhì)和DNA的作用，因此，這兩組均是該實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)組，A正確；B、該實(shí)驗(yàn)中，艾弗里和他的同事將加熱殺死的S型細(xì)菌破碎后，設(shè)法除去絕大部分的糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)制成S型菌的細(xì)胞提取物，可見該實(shí)驗(yàn)的處理方法是對S型菌進(jìn)行加熱致死，B正確；C、由于蛋白酶和DNA酶能催化蛋白質(zhì)和DNA水解，所以該實(shí)驗(yàn)控制自變量用到了減少提取物中成分的方法，利用的原理是“減法原理”，C錯誤；D、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由于甲、乙組中S型菌的DNA結(jié)構(gòu)完整，因而會引起R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，因而將出現(xiàn)兩種菌落，D正確。故選C。課堂小測2.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)與赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)具有重要意義。下列關(guān)于兩個實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是()A.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了同位素標(biāo)記法B.兩個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思路是不同的C.肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了加法原理D.兩個實(shí)驗(yàn)最終證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)解析：T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)采用了放射性同位素標(biāo)記法，即用32P標(biāo)記DNA或用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，A正確；“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”與艾弗里的“肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”都是設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地去觀察DNA或蛋白質(zhì)的作用，增加了實(shí)驗(yàn)的說服力，因此上述兩個實(shí)驗(yàn)的思路是相同的，B錯誤；肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了減法原理，通過加入相應(yīng)的酶去除某種物質(zhì)來研究被去除物質(zhì)的作用，C錯誤；兩個實(shí)驗(yàn)最終證明了DNA是遺傳物質(zhì)，而不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，D錯誤。A課堂小測3.下列有關(guān)赫爾希和蔡斯的T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是()A.不利用14N標(biāo)記實(shí)驗(yàn)材料是因?yàn)?4N沒有放射性B.保溫時間過長會使32P標(biāo)記組上清液的放射性偏高C.