高一生物苏教版必修二教学案：第四章_第一节_探索遗传物质的过程

学习目标：1.格里菲思的肺炎双球菌体内、体外转化实验的过程及结论2．噬菌体侵染大肠杆菌实验的方法、过程及结论

3．证明DNA是遗传物质实验的设计思路

4．生物类型与遗传物质类型的关系

5．DNA粗提取的原理和过程

[教材梳理]

一、格里菲思肺炎双球菌转化实验

1．肺炎双球菌

2.格里菲思实验

(1)实验过程及现象：

(2)结论：无毒性的R型活球菌和被加热杀死的有毒性的S型球菌混合后，有部分无毒性的R型球菌转化为有毒性的S型活球菌，且这种转化是可以遗传的。

3．艾弗里的体外转化实验

(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌。

(2)设计思路：设法将DNA和蛋白质、多糖等物质分开，单独地、直接地去观察它们的作用。

(3)过程：

(4)结论：DNA是使R型球菌产生稳定遗传变化的物质。

二、噬菌体侵染细菌的实验

1．实验材料及方法

(1)T2噬菌体的结构及代谢特点：

(2)实验方法：放射性同位素标记法。 2．实验过程及结论 (1)实验过程：

(2)实验结论：DNA 是噬菌体的遗传物质。 三、DNA 是主要的遗传物质

1．RNA 是某些病毒的遗传物质的相关实验 (1)烟草花叶病毒(TMV)的实验：

①烟草花叶病毒结构：

②实验过程：

烟草花叶病毒水、苯酚――→震荡分离⎩⎪⎨⎪⎧

RNA ――→感染烟草烟草叶发病蛋白质―

―→感染烟草烟草叶不发病

③结论：控制烟草花叶病毒性状的物质是RNA ，不是蛋白质。 (2)TMV(烟草花叶病毒)与HRV(车前草病毒)的病毒重建实验： ①实验过程：

⎭

⎪⎬⎪⎫TMV 的蛋白质HRV 的RNA →重建病毒――→感染烟草→HRV 的病斑――→后代的类型

HRV

⎭

⎪⎬⎪⎫TMV 的RNA HRV 的蛋白质→重建病毒――→感染烟草→TMV 的病斑――→后代的类型TMV

②结论：控制TMV 、HRV 性状的物质是RNA 而不是蛋白质。 2.人类的探索结论

DNA 是主要的遗传物质，因为实验证明绝大多数生物的遗传物质是DNA ，只有少部分生物的遗传物质是RNA 。

四、DNA 的粗提取与鉴定 1．提取DNA

(1)DNA 在NaCl 溶液中的溶解度，随着NaCl 浓度的变化而改变。当NaCl 的物质的量浓度为0.14_mol/L 时，DNA 的溶解度最低。通过改变NaCl 溶液的浓度，可以使溶解在NaCl 溶液中的DNA 析出。

(2)DNA 不溶于酒精，细胞中的某些物质可以溶于酒精，据此可进一步提取出含杂质较少的DNA 。 2．实验设计

(1)材料的选取：选用DNA 含量相对较高的生物组织，如鸡血、菜花、洋葱等。

(2)破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞，加蒸馏水，用玻璃棒搅拌，用纱布过滤，收集滤液。

(3)去除杂质：利用DNA 在不同浓度的NaCl 溶液中溶解度不同，通过控制NaCl 溶液的浓度去除杂质。 (4)DNA 析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液(体积分数为95%)使DNA 析出。

3．DNA 的鉴定

DNA 溶解在0.015 mol/L 的NaCl 溶液中，加入4 mL 二苯胺试剂，沸水浴中加热5 min ，溶液变成蓝色。

[牛刀小试]

一、肺炎双球菌的转化实验

1．仔细观察并分析肺炎双球菌的转化实验，讨论交流下列问题：

(1)格里菲思的转化实验中有无设计对照实验？若有，则对照组和实验组分别是第几组？怎样设计的？ 提示：有对照设计。对照组是第一至三组，分别向健康小鼠体内注射R 型活球菌、S 型活球菌、加热杀死的S 型球菌。实验组是第四组，向健康小鼠体内注射R 型活细菌和加热杀死的S 型球菌的混合液。

(2)在肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA 是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么？ 提示：将DNA 与蛋白质、多糖等其他物质分开，单独地、直接地观察每种物质的作用。

(3)将S 型球菌的DNA 、蛋白质和多糖等物质分别与R 型球菌混合培养，能得到R 型活球菌的是哪些组？能得到S 型活球菌的是哪些组？

提示：三组均能得到R 型活球菌。加入DNA 的一组不仅能得到R 型活球菌，还能得到少数S 型活球菌。

(4)倘若再增加一组实验：DNA ＋DNA 水解酶＋R 型活球菌，培养基中能否得到S 型活球菌？为什么？ 提示：不能。因为只有DNA 才能使球菌的致病性发生转化，加入DNA 水解酶，导致DNA 被水解破

坏，此时R型球菌将不能转化为S型活球菌。

2．判断正误

(1)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(×)

(2)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。(×)

二、T2噬菌体侵染细菌的实验

1．仔细观察教材P62图4－4，探讨下列有关问题：

(1)实验中为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记？能利用14C和15N同位素进行标记吗？试说明理由。

提示：①因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P主要存在于DNA中，故用35S和32P分别标记蛋白质和DNA。

②不能。因为T2噬菌体的蛋白质和DNA中均含有这两种元素，无法将DNA和蛋白质区分开。

(2)请根据噬菌体的代谢特点，分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。

提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。

(3)噬菌体侵染大肠杆菌实验，除证明DNA是遗传物质外，还能得出哪些结论？

提示：本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA 复制)。②DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。

2．判断正误

(1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若实验中搅拌不充分，会造成上清液中有很高的放射性。(×)

(2)噬菌体侵入大肠杆菌后，进行DNA复制和蛋白质合成的原料来自自身携带的物质。(×)

(3)用含32P的普通培养基培养T2噬菌体，可标记噬菌体的DNA。(×)

三、生物的遗传物质(连线)