连中2012 DNA是主要遗传物质上课用

探索遗传物质的过程第三章基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质第二节DNA的分子结构第三节DNA的复制第四节基因是有遗传效应的DNA片段连州中学生物教研组制作生物通过___________和____________保证生物亲代与子代之间遗传性状的稳定性。生物的遗传特性，使生物界的物种能够保持相对稳定。

生物的各项生命活动都有它的物质基础。生物遗传的物质基础是什么呢？单击画面继续金丝猴的后代仍然是金丝猴牛的后代仍然是牛减数分裂受精作用1．知识目标（1）阐明肺炎双球菌转化实验的实验原理和实验过程（2）理解噬菌体侵染细菌实验的原理和过程（3）理解DNA是主要的遗传物质2．能力目标：通过对科学家探究过程的分析，进行探究实验一般思路的学习。3．情感目标：体验遗传物质的探索之旅，认同科学的实验是发现真理的重要手段。第一节DNA是主要的遗传物质

十九世纪末叶，生物学家通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的研究，认识到染色体在生物的遗传中具有重要的作用。另外也弄清染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。那么，在这两种物质中，究竟哪一种才是遗传物质呢？曾经有不少科学家认为，既然蛋白质是一切生命活动的体现者，因此，蛋白质是在生物的遗传中起决定作用的物质。然而，随着时间的推移，越来越多的科学实验证明，生物体内主要的遗传物质是DNA，而不是蛋白质。那么，科学家是用什么方法，用什么实验证明DNA是遗传物质呢？染色体的组成DNA蛋白质DNA和染色体到底谁是遗传物质呢？科学家是用什么方法，用什么实验证明DNA是遗传物质呢？艾弗里赫尔希……向“蛋白质是遗传物质的观点”提出挑战的学者有:格里菲思（一）体内转化实验

(1928年,英国,格里菲思)实验材料：两种肺炎双球菌

探究一：肺炎双球菌转化实验（1928年）(Rough)两种菌落的比较R型菌粗糙无荚膜无毒性多糖类荚膜光滑有荚膜有毒性S型菌(Smooth)粗糙有无选材：活体生物、结构简单、繁殖速度快败血症是病菌侵入血流循环而发生的全身性感染。细菌可在血中大量繁殖而引起全身中毒症状，致病菌可随血流到各器官组织造成迁徙性病灶。

（1）临床表现：寒战、高热、头痛、呕吐、呼吸加快、心率增速等；严重者出现神智改变或感染性休克；肝脾肿大，以瘀点为主的皮疹，大关节疼痛或红肿。病程长者常发生迁徙性病灶或脓肿，少数可有黄疸。

（2）实验室检查：血白细胞计中粒细胞比例增多，血培养有致病菌生长。小资料小鼠死亡小鼠正常小鼠正常小鼠死亡S型加热R型活菌混合S型加热R型活菌S型活菌肺炎双球菌的转化实验过程1234补充：（1）如何理解“加热杀死”？加热杀死的S型细菌，只是蛋白质结构被破坏，而其DNA在加热过程中，只是双螺旋解开、氢键断裂，降温后其结构还可以恢复。使小鼠患败血症而死亡.R型细菌为什么第四组实验将R型活细菌和加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？S型细菌转化小鼠死亡S型加热R型活菌混合细菌发生转化，性状的转化可以遗传。S型活菌S型活菌S型加热R型活菌混合后代转化R型活菌

已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子格里菲思实验的结论是什么?在杀死的S型细菌中含有哪些物质？多糖脂类蛋白质RNADNA加热杀死的S型细菌假如你是当时的科学家,应该怎样设计实验来证明“转化因子”是什么物质?思路：将DNA和蛋白质分开，单独地、直接地研究他们的作用肺炎双球菌内有DNA、蛋白质、多糖等化学成分，到底哪种成分是转化因子呢？新问题【1944年美国科学家艾弗里肺炎双球菌的转化（体外）实验】提出问题：实验方案：2、然后分别将它们加入已经培养了R型细菌的培养基中。观察结果1、从S型活细菌中提取出DNA、蛋白质和多糖等物质DNA(蛋白质)和其他物质谁是遗传物质?作出假设:实施方案验证预测结果预测：DNA是遗传物质只有加入S型菌的DNA才能使R型菌转变成S型菌（二）艾弗里的实验（体外转化实验）：S型菌DNA蛋白质多糖DNA

+DNA酶R型菌

分别与R型活细菌混合培养

多为R型

少数S型R型细菌R型细菌只长R型菌只长R型菌R型细菌S型菌R型细菌S型菌的DNAS型菌的蛋白质或荚膜多糖S型菌的DNA+DNA酶

DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。

以上转化实验表明：

DNA是遗传物质。

实验结论：[例1]某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：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→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠以上4个实验中的小鼠存活的情况依次是 ()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，经高温加热后冷却，加入S型菌的DNA后注射入小鼠，小鼠体内无活细菌，因此小鼠存活。将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。下列有关叙述中错误的是()A．加热杀死的S型细菌的DNA结构未被破坏B．死亡的小鼠体内存在着S型和R型两种活细菌C．死亡的小鼠体内S型活细菌的出现是两种细菌细胞融合的结果D．死亡的小鼠体内S型细菌的出现是R型细菌转化的结果C［经典例题］【例1】如图是艾弗里及其同事研究格里菲思提出的“转化因子”是什么的实验过程，请分析回答：

（1）该实验的设计思路是__________________.（2）实验中的对照是______________________.

（3）实验结果是__________________________.（4）实验结论是__________________________.(1)将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等分离提取出来，分别与R型细菌进行混合。

（2）用DNA酶破坏了DNA的结构，然后去实验，看它是否能完成转化作用。

（3）只有DNA与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌。

（4）DNA是遗传物质。结论“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。受当时的提纯技术的限制，艾弗里提出的DNA纯度最高时，也还有0.02%的蛋白质!DNA纯度越高转化效率越高。新问题DNA纯度不够，是否是0.02%的蛋白质在起传作用呢，如何获取单独的DNA或者蛋白质进行实验？噬菌体的模式图【实验三、T2噬菌体侵染细菌实验】资料一：在T2噬菌体的化学组分中，60%是蛋白质，40%是DNA。对蛋白质和DNA的进一步分析表明：S仅存在于蛋白质分子中，99%的P都存在于DNA分子中。同位素示踪法1952年，赫尔希和蔡斯利用大肠杆菌T2噬菌体作为实验材料实验材料和方法问题引领：1、选择用何种生物作为材料，为什么？它有哪些特点？2、如何把材料中的DNA和蛋白质精确的分开？（注意组成元素）C、H、O、N、S（标记32P）（标记35S）专门寄生在大肠杆菌体内C、H、O、N、P

材料：T2噬菌体和大肠杆菌；结构简单、繁殖快方法：放射性同位素标记法组装

合成注入吸附

释放侵入别的细菌噬菌体侵染细菌的动态过程噬菌体的哪一种物质是遗传物质呢？1、据图分析，噬菌体的遗传物质应该有哪些作用？2、用什么方法能追踪进入噬菌体、参与子代噬菌体形成的DNA还是蛋白质。3、将噬菌体和大肠杆菌混合一段时间，搅拌离心后，谁分布在试管的下层，谁分布在试管的上层？噬菌体的遗传物质能进入大肠杆菌并指导和参与子代噬菌体的形成。用放射性同位素法追踪DNA和蛋白质的去向噬菌体颗粒大肠杆菌大肠杆菌的密度比噬菌体（颗粒）大。实验原理（问题引领）

第一步：标记细菌:分别用35S和32P的培养液培养大肠杆菌。

第二步：标记噬菌体：分别用上述细菌培养培养噬菌体。第三步：将标记好的噬菌体分别去侵染大肠杆菌，一段时间后搅拌离心，并检测放射性。2、实验步骤搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体和细菌分开离心：分层（上清液：噬菌体颗粒，沉淀：细菌）离心说明蛋白质外壳并没有进入到细菌内。这说明了什么？(在新形成的噬菌体中没有检测到35S)实验图解:怎样标记噬菌体?首先在含35S的培养基培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体离心说明DNA进入到细菌内去了。这说明了什么？(在新形成的噬菌体中检测到32P)问题：从噬菌体侵染细菌的实验可以得出哪些结论？①DNA是遗传物质②DNA能自我复制③DNA能指导蛋白质的合成注意(1)噬菌体侵染细菌实验只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质没有进入细菌体内。侵染细菌：1、进行第二组实验（标记DNA），如果侵染时间过长或过短，对于实验结果有何影响？

2、分析子代噬菌体蛋白质外壳S的来源？子代噬菌体DNA分子中P的来源？会使上清液中放射性增加时间过短：噬菌体侵染不充分，搅拌离心后进入上清液时间过长：噬菌体可能从大肠杆菌中释放，进入上清液子代噬菌体的蛋白质外壳中的S全部来自于大肠杆菌，DNA中既有噬菌体中的P，也有大肠杆菌中的P.生成的新问题(3)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。上清液和沉淀物放射性出现异常的原因分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：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噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，以下实验步骤的先后顺序为()①用分别含有35S和32P的培养基培养细菌②利用培养基培养噬菌体③用噬菌体分别与含有35S和32P的细菌混合培养④放射性检测⑤离心分离A．①③⑤④B．①③④⑤C．①②③④⑤ D．②①③⑤④AAAD例5.下图为用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，据图回答：⑴

根据上述实验对下列问题进行分析：①图中锥形瓶中的培养液是用来培养

，其内的营养成分中是否含有32P？②图中的A表示

过程，此过程中进入大肠杆菌的是

，没有进入的是

。细菌否侵染噬菌体的DNA噬菌体的蛋白质外壳(衣壳)对下列可能出现的实验误差进行分析：①实验测定，发现在搅拌后的上清液中含有0.8%的放射性，其最可能的原因是

。②当接种噬菌体后培养时间过长，发现在搅拌后的上清液中发现有放射性，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;时间短未注入.②时间过长，含放射性子代噬菌体就会释放到细菌外面而出现在上清液中.噬菌体侵染细菌的实验与肺炎双球菌转化实验的比较：注意(1)噬菌体侵染细菌实验只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因蛋白质没有进入细菌体内。除此之外，还能证明DNA能进行自我复制，DNA能控制蛋白质的合成。(2)两个实验都不能证明DNA是主要的遗传物质。科学家用含有15N的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养T2噬菌体，待大肠杆菌解体后15N(双选)()A.出现在T2噬菌体的外壳中B.仅发现于T2噬菌体的DNA中C.发现于T2噬菌体的外壳和DNA中D.仅发现于T2噬菌体的外壳中答案：AC烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，如何确定其遗传物质是什么？烟草花叶病毒的遗传物质是RNA思路:烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，判断谁是遗传物质仅RNA能使烟草产生病斑RNA是烟草花叶病毒的遗传物质预测结果：（现象）提出问题：作出假设：设计实验：得出结论：课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？DNA是所有生物的遗传物质吗？是遗传物质RNA【实验四、烟草花叶病毒感染实验】结论5分离分离重组重组感染新的病毒产生哪种病毒？烟草花叶病毒侵染烟草实验：TMV结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA[例3](2009·江苏高考)科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中，不可能出现的结果是()A.实验① B．实验② C．实验③D．实验④C结论：DNA是主要的遗传物质遗传物质是RNA科学研究表明：生物病毒RNA病毒（如：艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒、烟草花叶病毒）DNA病毒原核生物真核生物遗传物质是DNA

因为绝大多数生物的遗传物质是

，所以说

是主要的遗传物质。DNADNA本节课题DNA是主要的遗传物质是针对所有生物而言的，还是针对某一种生物而言的?课堂小结核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）；绝大多数生物(有细胞结构)都是以DNA作为遗传物质的，少数病毒以RNA作为遗传物质的，因此DNA是主要的遗传物质。DNA主要存在于染色体上，因此，染色体是遗传物质的主要载体。

作为遗传物质，必须具备什么条件呢？2）能够自我复制，使前后代保持一定的连续性3）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状4）能够产生可遗传的变异1）分子结构具有相对的稳定性

——课堂练习——

1、侵染细菌后，合成新噬菌体的蛋白质外壳需要（）A细菌的DNA和氨基酸B噬菌体的DNA及氨基酸C细菌的DNA和噬菌体的氨基酸D噬菌体的DNA和细菌的氨基酸D各种生物的遗传物质都是核酸。下列说法错误的是()A．微生物的遗传物质都是RNAB．真核生物的遗传物质都是DNAC．原核生物的遗传物质都是DNAD．病毒的遗传物质是DNA或RNA答案：A(2009·江苏高考)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是 ()A．豌豆的遗传物质主要是DNAB．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素D．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸B1.噬菌体侵染细菌的实验证明了（）

A.蛋白质是遗传物质B.DNA是主要的遗传物质C.DNA是遗传物质D.DNA和蛋白质是遗传物质C2.某一病毒的遗传物质是（）

A.DNAB.DNA和RNAC.RNAD.DNA或RNA3.认为DNA是主要遗传物质的理由是（）

A.肺炎双球菌的转化实验B.噬菌体侵染细菌的实验C.DNA是绝大多数生物的遗传物质D.DNA能控制蛋白质的合成DC(2009·广东高考)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是()A．重组DNA片段，研究其表型效应B．诱发DNA突变，研究其表型效应C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递C第二节

DNA的分子结构一、对遗传物质的早期推测蛋白质(氨基酸)多种多样遗传物质20世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质20世纪30年代：DNA有重要作用染色体DNA（对其结构不清晰）(一)问题探讨1．提示：遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制出拷贝，传递给下一代等。2．提示：这是一道开放性的题，答案并不唯一，只要提出正确的思路即可。(二)旁栏思考题因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。(三)思考与讨论1．提示：细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：(1)个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。(2)繁殖快。细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2．最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。3．艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等(可能回答出其他的技术，但只要回答出上述主要技术就可以)。科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术