高中生物第二册 3 1DNA是主要的遗传物质

无机物 有机物
糖类 脂质 蛋白质 核酸 DNA
RNA
2.肺炎链球菌体外转化实验——艾弗里（1944年）
加热杀死的S 型细菌提取液
去除大部分多糖、蛋白质、脂质
获得细胞提取液
对照
+蛋白酶
+RNA酶
+酯酶
分别处理后与活的R型细菌混合，进行转化测试实验
+DNA酶
能够转化
能够转化
能够转化
能够转化
不能转化
只有DNA酶能阻止转化实验，表明DNA才是细胞提取物中有活性的
①子代在哪儿？ ②如何保证子代所处位置？ ③实验结果？
实验结论？
（2）用标记的亲代T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
搅拌的目的： 使吸附在细菌 上的噬菌体与细菌分离
离心的目的：让上清液中析出T2噬菌体 颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
结果说明：侵染的大肠杆菌时T2噬菌 体的蛋白质外壳留在细胞外
（2）用标记的亲代T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
3.1DNA是主要的遗传 物质
新人教版高一下
新知导入
问题探讨
20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和 DNA组成的。在这两种物质 中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。 讨论： 1.你认为遗传物质可能具有什么特点？ 2.你认为证明某一种物质是遗传物质的 可行方法有哪些？
1.T2噬菌体的组成及生活特点
(40%)
(60%)
2.研究方法：
放射性同位素标记法
T2噬菌体中60%是蛋白质，40%是DNA。
？DNA和蛋白质，应分别标记哪一种元素？
蛋白质的组成元素： C、H、O、N、S （标记35S） DNA的组成元素： C、H、O、N、P （标记32P）
3.实验过程：
①用什么标记？ （1）标记亲代T2噬菌体 ②如何标记？
假说三：在死亡的S菌作用下，R菌突变为S菌 × 假说四：Ｓ死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ菌突变成了Ｓ菌 ×
假说五：死亡S型菌的“某物质”进入R型菌，使其转化为活S菌 合成出荚膜
推断： 已经被加热杀死的S型细菌中，含有某种促成这一转化的活性物质
——转化因子。
R型活细菌 加热杀死的S型细菌
S型活细菌
子代噬菌体
实验结论
32P标记 的DNA
35S标记 的蛋白
质
无32P标记的 DNA有32P标记
DNA
蛋白质外壳
无35S标记 DNA 是噬菌体的
无35S标记的
遗传物质
蛋白质
沉淀物的放射性很低，原因是什么？ 可能搅拌不充分
上清液的放射性很低，原因是什么？
可能保温时间过短或过长
课堂练习
例2 如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染细 菌,在产生的子代噬菌体的结构成分中,能够找到放射性元素的 为( B )。
新知讲解
知识点一、肺炎链球菌的转化实验
实验材料： 两种肺炎链球菌
1.肺炎链球菌体内转化实验——格里菲思
R型活细菌不能 使小鼠死亡
S型活细菌使 小鼠死亡
加热杀死的S型细菌 不能使小鼠死亡
第一组：R型活细菌不能使小鼠死亡 第二组：S型细菌使小鼠死亡 第三组：加热杀死的S型细菌不能使小鼠死亡 第四组：R型活细菌 + 加热杀死的S型细菌
作业布置
完成学案检测题
③能用两种同位素同时标记一组噬菌体吗？
第一步：标记大肠杆菌
①细菌+含35S的培养基 ②细菌+含32P的培养基
含35S的细菌 含32P的细菌
第二步：标记噬菌体（用两组标记细菌分别培养噬菌体）
①噬菌体+含35S的细菌 ②噬菌体+含32P的细菌
含35S的噬菌体 含32P的噬菌体
标记的亲代T2 噬菌体
子代T2是否有放射性
步骤 1 2 3 4
方法 注射R型活细菌
注射加热后杀死的S型细菌 加热后杀死的S型细菌+R型活细菌
现象 小白鼠正常 小白鼠死亡且体内可以分离出S型活细菌 小白鼠正常
结论
2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验主要遵循的实验原则是什么?是否证明了DNA是转化因子? 3.请根据教材中艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验,回答下列问题。 (1)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中最关键的设计思路是什么?有什么巧妙之处? (2)加入DNA的实验组的实验结果是什么?经DNA酶处理过的DNA用于实验的结果可以说明什么问题?本实验的结 论是什么? 4.格里菲思的体内转化实验和艾弗里的体外转化实验有什么关系?
染色体、蛋白质和DNA示意图
孟德尔
摩尔根
通过果蝇实验 证明了基因位 于染色体上
染色体在遗传上的 连续性和稳定性
? 1909年，丹麦生物学家约翰逊给 蛋白质
遗传因子起名为基因
科学家发现： 染色体主要组 成成分 蛋白质和DNA
DNA
合作探究
知识Байду номын сангаас一、肺炎链球菌的转化实验
阅读课本P42~44，思考并回答： 1.请根据课本上格里菲思的肺炎链球菌转化实验的内容完成下表。
亲代相似的噬菌体中,可以检测到32P标记的DNA,但却不能检测到35S标记的蛋白质。这一现象又说明 了什么?
(3)在含32P的噬菌体侵染细菌的实验中,经过离心,沉淀物放射性很高,上清液也有放射性,原因可能是 什么?噬菌体侵染细菌实验是否可以证明DNA是主要的遗传物质?
新知讲解
知识点二、噬菌体侵染细菌的实验
D.存活、死亡、存活、存活
合作探究
知识点二、噬菌体侵染细菌的实验
阅读课本P42~44，思考并回答： 1.为什么要用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质? 2.如果用15N标记噬菌体的蛋白质和DNA,能否证明DNA是遗传物质? 3.请根据教材中T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验回答下列有关问题。 (1)制备含有35S、31P与32S、32P的两种噬菌体采用的方法是什么?(写出实验方案) (2)离心后上清液与沉淀物中放射性含量不同说明了什么问题?进一步观察发现,细菌裂解释放出的与
A.可在外壳中找到15N、35S、3H B.可在DNA中找到3H、15N、32P C.可在外壳中找到15N和35S D.可在DNA中找到15N、32P、35S
只有DNA是遗传物质吗？
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
分 别 侵 染 健 康 烟 蛋白质 草 植 株
不患病
不能得到病毒
RNA
患病
得到病毒
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。
只有DNA是遗传物质吗？烟草花叶病毒重建实验示意图
TWV 1
蛋白质 1 RNA 1
蛋白质 2+RNA 1
TWV 1
TWV 2
蛋白质 2 RNA 2
蛋白质 1+RNA 2
TWV 2
遗传物质
细胞生物：（细胞核、细胞质）
DNA
DNA、RNA同时存在
DNA病毒（只有DNA，无RNA）
DNA是主要 的遗传物质
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个实验中小鼠存活的情况依次是( D )。
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
RNA：仅限于某些病毒的遗传物质
（烟草花叶病毒、艾滋病病毒、流感病毒、 SARS病毒）
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），绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的，因此DNA 是主要的遗传物质。
课堂总结
板书设计
3.1DNA是主要的遗传物质 一、肺炎链球菌的转化实验 二、噬菌体侵染细菌的实验
假说……
1.肺炎链球菌体内转化实验——格里菲思
资料：格里菲思了解到肺炎双球菌有很多类型，S菌有Ⅰ-S、Ⅱ-S、Ⅲ-S，R菌有Ⅰ-R、 Ⅱ-R、Ⅲ-R,且自然状态下会有S菌突变为同型R菌，如：Ⅱ-S可突变为Ⅱ-R，但不会突 变为Ⅲ-R。转化实验中用到的材料是Ⅱ-R菌与Ⅲ-S菌，且第四组实验小鼠体内提取出来 的活S菌为Ⅲ-S。
与常态相比，人为去除某种影响因素的称为减法原理。例如在艾弗里的肺 炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出 DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。
课堂练习
例1 某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验,进行了以下4个实验:
① S 型 菌 的 DNA+DNA 酶 → 加 入 R 型 菌 → 注 射 入 小 鼠 ; ② R 型 菌 的
小鼠死亡
1.肺炎链球菌体内转化实验——格里菲思
假说一：少量残余S菌大量繁殖
×
假说二：R菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活” ×
高温使蛋白质结构破坏 不可逆
假说三：在死亡的S菌作用下，R菌突变为S菌
假说四：Ｓ死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ菌突变成了Ｓ菌 假说五：死亡S型菌的“某物质”进入R型菌，使其转化为活S菌 合成出荚膜
转化因子，使R型活细菌转化成了S型活细菌。
自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理”
在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”； 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为加法原理。例如在必修一酶一
节中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验 组分别做了加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加 法原理”；
结果说明：侵染的大肠杆菌时T2噬菌体的DNA进入细菌的细胞中
赫尔希和蔡斯的实验：实验结果
亲代噬菌体
35S标记蛋白质 32P标记DNA
子代噬菌体
外壳蛋白质 无35S标记
DNA有 32P 标记
实验结论
DNA分子才 是真正的遗传 物质
标记的亲代T2 子代T2是否
有放射性 实验结论？
亲代噬 菌体
原宿主细菌 内