3.1 DNA是主要的遗传物质 知识新教材人教版（）高一生物必修二

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第三章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质

龙生龙，凤生凤，老鼠生的儿子会打洞。这句耳熟能详的言语体现了遗传是生物的基本特征之一。

思考？

遗传物质是什么呢？？？

1、遗传物质可能具备哪些特点呢？

（1）遗传物质能够储存大量遗传信息，并在亲代和子代之间稳定遗传

（2）能够控制生物体的性状

（3）结构稳定

一、对遗传物质的早期推测

1、20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。

2、各种氨基酸可以按照不同的顺序排列、形成不同的蛋白质。

联想、推测

氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。

认为

蛋白质是生物体的遗传物质

一、对遗传物质的早期推测

20世纪30年代，人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合的生物大分子。

组成DNA的脱氧核苷酸有四种，每一种有一个特定的碱基

对DNA结构认识不清晰，故人为蛋白质是遗传物质的想法依旧占主流。

一、肺炎链球菌的转化实验

1、肺炎链球菌

S型细菌：菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑（Smooth）；S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，同时小鼠并发败血症而死

R型细菌：菌体无多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙（rough），R型细菌无致病性，不会使人和小鼠患病。

2、格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验

第一组

第二组

第三组

第四组

死亡小鼠体内分理出活的S型细菌

死亡小鼠体内分理出活的S型细菌

知识扩充：加热致死原理：蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的，在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度将至5℃时，DNA双链又可以重新恢复，但是蛋白质活性不能恢复了。

思考？？？

1、加热至死的S型细菌会不会导致小鼠死亡？

2、为什么第四组小鼠死亡，且从小鼠体内分离出了活的S型细菌？

3、从格里菲斯的实验中，你能学习到哪些实验方法？能得到什么结论？

不会

已经加热致死的S型细菌，含有某种能促进R性细菌转化为S型细菌的活性物质。

实验要控制单一变量和设置对照组。

加热致死的S型细菌含有某种促进R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。

牛刀小试

格里菲斯用肺炎链球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于实验的结论错误的是（）

A、说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA

B、说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌

C、说明了R型或细菌不具有致病性，S型活细菌具有致病性

D、说明了加热致死的S型细菌不具有致病性

A

转化因子究竟是什么物质呢？——你如何设计实验证明？？？

3、艾弗里肺炎链球菌体外转化实验

细胞提取物的制备：将加热杀死的S型细菌破碎后，设法除去绝大部分糖类、蛋白质、脂质，制成细胞提取物。

实验方法：控制变量法

自变量：不同处理的细胞提取物

因变量：培养基中活细菌的种类

艾弗里肺炎链球菌体外转化实验过程

混合

R型细菌

S型细菌

有R型细菌的培养基

S型细菌的细胞提取物

＋

混合

R型细菌

S型细菌

有R型细菌的培养基

S型细菌的细胞提取物

＋

第一组

蛋白酶（或RNA酶、酯酶）

第二至四组

第二到四组分别用蛋白质酶、RNA酶和酯酶处理后，培养基中即出现S型细菌又出现R型细菌说明细胞提取物仍具有转化活性。

混合

R型细菌

S型细菌

有R型细菌的培养基

S型细菌的细胞提取物

＋

混合

只长R型细菌

有R型细菌的培养基

S型细菌的细胞提取物

＋

第一组

DNA酶

第五组

第五组用DNA酶处理后，培养基中只出现R型细菌说明细胞提取物不具有有转化活性。

实验结论

DNA才是使R型细菌产生稳定稳定遗传变化的物质

由于当时提纯技术有限，无法将蛋白质完全除去，所以仍有人提出是不是提取物中少量的蛋白质发挥了作用。

然后分析细胞提取物的理化性质，发现这些特性与DNA的极为相似。

实验现象结合理化性质分析

由于当时提纯技术有限，无法将蛋白质完全除去，所以仍有人提出是不是提取物中少量的蛋白质发挥了作用。

得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质

是不是由此就能证明DNA是主要的遗传物质了呢？？？

自变量控制中的“加法原则”和“减法原则”

应用场景：对照实验

加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。

（例如：在比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液或滴加肝脏研磨液的处理。）

减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。

（例如：在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除一种物质）

当堂检测

（不定项选择）艾弗里及其同事为了探究S型肺炎链球菌中何种物质是“转化因子”,进行了肺炎链球菌体外转化实验。下列叙述中正确的是（）

A.肺炎链球菌的细胞结构中没有核膜(无成形的细胞核)

B.在培养R型细菌的培养基中添加S型细菌的细胞提取物后,观察发现有R型和S型细菌菌落

C.该实验的自变量控制的方法为“减法原理”

D.该实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质，而蛋白质不是

ABCD

思考：有没有一种方法或者一种物质能将DNA和蛋白质完全分开呢？

4、噬菌体侵染细菌实验

（1）1952年美国遗传学家赫尔希和蔡斯

（2）实验材料：T2噬菌体

（3）实验方法：放射性同位素法

选材原因

1、T2噬菌体结构简单：只含有DNA和蛋白质

2、T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒

3、繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其余物质保留在体外

T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程

1、吸附

2、注入

3、合成

4、组装

5、释放

噬菌体侵染细菌实验过程

（1）细菌

细菌接种到含35S的培养基中，培养一段时间后获得含35S的细菌。

细菌接种到含32P的培养基中，培养一段时间后获得含32P的细菌。

（2）噬菌体

噬菌体和含35S的细菌共培养得到含35S的噬菌体

噬菌体和含32P的细菌共培养得到含32P的噬菌体

★T2噬菌体是病毒，必须要活细胞中寄生，不能直接接种到培养基上培养

离心：让上清液中析出质量较轻的噬菌体外壳，而离心管的沉淀中留下被侵染的大肠杆菌

思考与讨论

用35S的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在上清液，用32P的一组，放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中。想一想，这一结果说明了什么？

噬菌体侵染细菌时，DNA进入了大肠杆菌，蛋白质外壳留在了外面。

进一步实验发现：在细菌裂解释放的噬菌体中，可以检测到32P的DNA，但是不能检测到35S的蛋白质，这又说明了什么？

亲子代之间具有连续性的物质是DNA

实验结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的，DNA才是噬菌体的遗传物质。

由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

噬菌体侵染细菌实验误差分析

①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。

②保温时间过长，大肠杆菌裂解释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。

③搅拌剧烈，使大肠杆菌破解，释放子代噬菌体。

（1）用35S的噬菌体侵染大肠杆菌，离心后沉淀物中有放射性的原因

（2）用32P的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因

当堂检测

在“噬菌体侵染细菌”的实验中,获得被的噬菌体的方法是（）

A.可以用含32P或者35S的培养基直接培养噬菌体

B.可以用同时含32P和35S的培养基培养噬菌体

C.让噬菌体分别去侵染含32P或者35S的大肠杆菌

D.让噬菌体同时侵染含有32P和