《遗传的物质基础》 学历案

《遗传的物质基础》学历案
一、学习目标
1、理解遗传物质的本质和作用。

2、掌握 DNA 是主要遗传物质的实验证据。

3、了解 DNA 的结构和功能。

4、理解基因的概念及其与 DNA 的关系。

二、学习重难点
1、重点
（1）DNA 是主要遗传物质的实验证据。

（2）DNA 的双螺旋结构特点。

（3）基因的本质和功能。

2、难点
（1）肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

（2）DNA 分子的结构和复制过程。

三、知识链接
1、细胞的结构和功能。

2、细胞分裂的过程。

四、学习过程
（一）遗传物质的早期推测
在 20 世纪 20 年代，科学家们对于遗传物质的本质进行了多种推测。

当时，人们普遍认为蛋白质是遗传物质，因为蛋白质在细胞中含量丰富，种类繁多，且结构复杂，具有多样化的功能。

然而，随着科学研
究的不断深入，这种观点逐渐受到挑战。

（二）DNA 是遗传物质的实验证据
1、肺炎双球菌转化实验
（1）格里菲思的体内转化实验
格里菲思用两种不同类型的肺炎双球菌感染小鼠。

一种是S 型细菌，它具有多糖荚膜，菌落表面光滑，有毒性，能够使小鼠患病死亡；另
一种是 R 型细菌，它没有多糖荚膜，菌落表面粗糙，无毒性，不会使
小鼠患病死亡。

实验过程：①将活的 R 型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。

②将
活的 S 型细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。

③将加热杀死的 S 型细菌
注射到小鼠体内，小鼠不死亡。

④将加热杀死的 S 型细菌和活的 R 型
细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡，并且在死亡小鼠体内分离出
了活的 S 型细菌。

实验结论：加热杀死的 S 型细菌中存在某种“转化因子”，能将无毒性的 R 型活细菌转化为有毒性的 S 型活细菌。

（2）艾弗里的体外转化实验
艾弗里及其同事对格里菲思的实验进行了改进，将 S 型细菌中的各种物质分别提取出来，然后与 R 型细菌混合培养，观察哪种物质能够使 R 型细菌发生转化。

实验过程：①将 S 型细菌的多糖、蛋白质、DNA 等物质分别提取出来，与 R 型细菌混合培养，只有加入 DNA 的那一组，R 型细菌才能转化为 S 型细菌。

②用 DNA 酶处理提取出来的 DNA 后，再与 R 型细菌混合培养，R 型细菌不能转化为 S 型细菌。

实验结论：DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质，即 DNA 是遗传物质。

2、噬菌体侵染细菌实验
（1）噬菌体的结构和生活方式
噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，它由蛋白质外壳和内部的 DNA 组成。

噬菌体在侵染细菌时，会将自己的 DNA 注入到细菌细胞内，而蛋白质外壳留在细菌细胞外。

（2）实验过程
①标记噬菌体
分别用含有放射性同位素 35S 和 32P 的培养基培养细菌，然后再用
被标记的细菌培养噬菌体，从而得到被 35S 标记蛋白质外壳的噬菌体
和被 32P 标记 DNA 的噬菌体。

②噬菌体侵染细菌
将被标记的噬菌体分别与未被标记的细菌混合培养，一段时间后搅拌、离心。

③检测放射性
离心后，上清液中主要是噬菌体的蛋白质外壳，沉淀物中主要是被
侵染的细菌。

检测上清液和沉淀物中的放射性物质。

用 35S 标记的噬菌体侵染细菌，上清液中放射性很高，沉淀物中放
射性很低，说明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌细胞内。

用 32P 标记的噬菌体侵染细菌，上清液中放射性很低，沉淀物中放
射性很高，说明噬菌体的 DNA 进入了细菌细胞内。

实验结论：DNA 是遗传物质。

（三）DNA 的结构
1、 DNA 的化学组成
DNA 是由脱氧核苷酸组成的大分子化合物。

每个脱氧核苷酸由一
分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成。

含氮碱基有四种，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。

2、 DNA 的双螺旋结构特点
（1）两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。

（2）外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架。

（3）内侧是碱基通过氢键连接形成碱基对，碱基配对遵循碱基互
补配对原则，即 A 与 T 配对，G 与 C 配对。

（四）DNA 的复制
1、概念
DNA 的复制是指以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。

2、时间
DNA 的复制发生在细胞分裂间期。

3、场所
主要在细胞核中，在线粒体和叶绿体中也能进行。

4、过程
（1）解旋：在解旋酶的作用下，DNA 双螺旋的两条链解开。

（2）合成子链：以解开的每一条母链为模板，按照碱基互补配对
原则，在 DNA 聚合酶的作用下，合成与母链互补的子链。

（3）形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成子代 DNA。

5、特点
（1）边解旋边复制。

（2）半保留复制。

6、意义
DNA 分子通过复制，将遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性。

（五）基因的本质
1、基因与 DNA 的关系
基因是有遗传效应的 DNA 片段。

一个 DNA 分子上有许多个基因，每个基因都是特定的 DNA 片段，有着特定的碱基排列顺序，代表着特定的遗传信息。

2、基因的功能
基因通过指导蛋白质的合成来控制生物的性状。

五、学习检测
1、选择题
（1）肺炎双球菌的转化实验中，使 R 型细菌转化为 S 型细菌的转化因子是（）
A 荚膜
B 蛋白质
C R 型细菌的 DNA
D S 型细菌的 DNA
（2）噬菌体侵染细菌的实验中，标记噬菌体蛋白质外壳的放射性同位素是（）
A 32P
B 35S
C 14C
D 18O
2、简答题
（1）简述 DNA 双螺旋结构的特点。

（2）简述 DNA 复制的过程。

六、学习反思
通过本次学习，你对遗传的物质基础有了哪些新的认识和理解？在学习过程中遇到了哪些困难，是如何解决的？你还想进一步了解哪些相关的知识？。