第3章

基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)0203掌握肺炎鏈球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)論；體驗(yàn)探究生物遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)思路；分析比較本節(jié)二大實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。認(rèn)同人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深化、不斷完善的過(guò)程，認(rèn)同實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是遺傳物質(zhì)中的作用。01通過(guò)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染等實(shí)驗(yàn)認(rèn)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

問(wèn)題探討引新課提出“遺傳因子”，并總結(jié)遺傳規(guī)律孟德?tīng)柊选斑z傳因子”命名為基因約翰遜提出基因在染色體上的假說(shuō)薩頓實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上摩爾根染色體的主要組成成分是DNA和蛋白質(zhì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)

20世紀(jì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成。這兩種物質(zhì)，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個(gè)問(wèn)題曾引起生物界激烈的討論。問(wèn)題探討引新課

20世紀(jì)20年代：蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的大分子。21種氨基酸排列順序蘊(yùn)藏遺傳信息。

20世紀(jì)30年代：DNA是由4種脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。4種脫氧核苷酸的排列順序蘊(yùn)藏遺傳信息。一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)問(wèn)題探討引新課討論:1.通過(guò)材料分析你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？2.為什么人們推測(cè)蛋白質(zhì)可以作為遺傳物質(zhì)？21種氨基酸脫水縮合形成的n肽有多少種？（21種氨基酸足夠多）

3.為什么又有少數(shù)人們推測(cè)DNA可以作為遺傳物質(zhì)？繪制脫氧核苷酸的模式圖。形成具有100個(gè)脫氧核苷酸的DNA片斷有多少種可能？（4種核苷酸足夠多）

4.作為遺傳物質(zhì)還可能具備哪些特點(diǎn)?一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1944年艾弗里肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1928年格里菲思肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)

1952年赫爾希和蔡斯

二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（一）格里菲思肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)小鼠、肺炎鏈球菌?閱讀課本43頁(yè)，填寫(xiě)兩種肺炎鏈球菌的特點(diǎn)：1.實(shí)驗(yàn)材料：

類(lèi)型

菌體表面特點(diǎn)致病性菌落表面特點(diǎn)S型細(xì)菌有多糖莢膜有致病性人患肺炎小鼠患肺炎，并發(fā)敗血癥菌落表面光滑R型細(xì)菌無(wú)多糖莢膜無(wú)致病性菌落表面粗糙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)2：實(shí)驗(yàn)過(guò)程閱讀教材43頁(yè)內(nèi)容，分析肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)回答相關(guān)問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（一）格里菲思肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)問(wèn)題1：格里菲思實(shí)驗(yàn)自變量是什么?因變量是什么？問(wèn)題2：1、2組實(shí)驗(yàn)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中的作用，同時(shí)說(shuō)明了什么？問(wèn)題3：2、3組的實(shí)驗(yàn)對(duì)照說(shuō)明了什么？問(wèn)題4：依據(jù)1、3、4組推測(cè)導(dǎo)致小鼠死亡的S型活菌是怎么產(chǎn)生的？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)問(wèn)題1：格里菲思實(shí)驗(yàn)自變量是什么?因變量是什么？問(wèn)題2：1、2組實(shí)驗(yàn)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中的作用，同時(shí)說(shuō)明了什么？問(wèn)題3：2、3組的實(shí)驗(yàn)對(duì)照說(shuō)明了什么？問(wèn)題4：依據(jù)1、3、4組推測(cè)導(dǎo)致小鼠死亡的S型活菌是怎么產(chǎn)生的？自變量：給小鼠注射的細(xì)菌種類(lèi)及是否有活性；因變量：小鼠是否能存活對(duì)照作用。R型細(xì)菌無(wú)致病性。S型細(xì)菌有致病性能使小鼠死亡。

加熱殺死的S型細(xì)菌無(wú)致病性。加熱殺死S型細(xì)菌使活R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌3：實(shí)驗(yàn)結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（一）格里菲思肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

格里菲思推斷：加熱殺死的S型菌含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”問(wèn)題5：轉(zhuǎn)化因子和遺傳物質(zhì)之間又有何聯(lián)系？問(wèn)題6：4組死亡死亡小鼠體內(nèi)，分離出大量S型活細(xì)菌，都是轉(zhuǎn)化來(lái)的嗎？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)小鼠體內(nèi)S型細(xì)菌R型細(xì)菌含量的變化情況如圖所示(1)ab段R型細(xì)菌數(shù)量減少的原因是____________________________________________________________。(2)后期出現(xiàn)的大量S型細(xì)菌是由___________________________而來(lái)的。(3)bc段R型細(xì)菌數(shù)量增多的原因是_____________________________________________________。小鼠體內(nèi)形成大量的抗R型細(xì)菌的抗體，致使R型細(xì)菌數(shù)量減少

S型細(xì)菌有毒性能降低小鼠的免疫力，造成R型細(xì)菌大量繁殖

R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌

繁殖3：實(shí)驗(yàn)結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（一）格里菲思肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

格里菲思推斷：加熱殺死的S型菌含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”問(wèn)題5：轉(zhuǎn)化因子和遺傳物質(zhì)之間又有何聯(lián)系？問(wèn)題6：4組死亡小鼠體內(nèi)，分離出大量S型活細(xì)菌，都是轉(zhuǎn)化來(lái)的嗎？

轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化后出現(xiàn)的新性狀可遺傳，推測(cè)轉(zhuǎn)化因子可能是遺傳物質(zhì)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（二）艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)問(wèn)題7：細(xì)胞中哪種物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明？思路1：將加熱致死S型菌各種物質(zhì)分離提純后與R型混合，觀察能否將R型菌轉(zhuǎn)化。思路2：用酶解法分別去除細(xì)胞提取液中各種成分后，觀察能否將R型菌轉(zhuǎn)化。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（二）艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”加法原理：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素，研究它對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。（eg.比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)）減法原理：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素。（eg.艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)）(不定項(xiàng))在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，控制自變量可以采用“加法原理”或“減法原理”。下列實(shí)驗(yàn)中，采用“加法原理”的是（

）

A．驗(yàn)證過(guò)氧化氫酶可加快過(guò)氧化氫分解

B．驗(yàn)證Mg是植物的必需元素C．驗(yàn)證光是光合作用的條件

D．格里菲斯的肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)AD設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（二）艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)①②④③⑤實(shí)驗(yàn)思路：特異性的去除某一物質(zhì)，然后觀察沒(méi)有這種物質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲斯肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

加熱殺死的S型菌含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”

DNA才是使R型菌發(fā)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)

艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了人們的注意，既證明了DNA是遺傳物質(zhì)，同時(shí)證明了蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)；但是由于艾弗里實(shí)驗(yàn)中無(wú)法真正提取出純DNA來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證遺傳物質(zhì)就是DNA，因此，仍有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)有沒(méi)有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)去觀察它們的作用呢？思考：1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，利用放射性同位素標(biāo)記的新技術(shù)，完成了另一個(gè)更具有說(shuō)服力的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)①生物類(lèi)別②組成成分③生活方式④增殖過(guò)程1.實(shí)驗(yàn)材料：噬菌體和大腸桿菌1.感染階段:噬菌體利用尾部吸附在細(xì)菌的細(xì)胞壁,將遺傳物質(zhì)注入宿主細(xì)胞。2.增殖階段：在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用宿主細(xì)胞的物質(zhì)和場(chǎng)所來(lái)合成自身成分，進(jìn)行大量增殖。3.成熟階段：增殖到一定數(shù)量，宿主細(xì)胞裂解釋放出大量子代噬菌體。吸附注入合成組裝釋放設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)2.實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記法問(wèn)題2：DNA和蛋白質(zhì)的元素組成，選哪種元素進(jìn)行標(biāo)記？能否選C、N元素去標(biāo)記這兩種物質(zhì)？問(wèn)題3：如何標(biāo)記噬菌體？問(wèn)題1：根據(jù)噬菌體的增殖過(guò)程，推測(cè)標(biāo)記遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移路徑？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：?jiǎn)栴}1：攪拌、離心的目的？問(wèn)題2：分別用35S和32P標(biāo)記的兩組實(shí)驗(yàn)放射性分布情況？根據(jù)分布情況確定何種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)？問(wèn)題3：總結(jié)噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的一般步驟？閱讀教材45頁(yè)內(nèi)容回答相關(guān)問(wèn)題問(wèn)題4：保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)短的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？問(wèn)題5：細(xì)菌裂解釋放的子代噬菌體可以檢測(cè)到32P的DNA但不能檢測(cè)到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)為什么？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：?jiǎn)栴}1：攪拌、離心的目的？問(wèn)題2：分別用35S和32P標(biāo)記的兩組實(shí)驗(yàn)放射性分布情況？根據(jù)分布情況確定何種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)？問(wèn)題3：簡(jiǎn)要總結(jié)噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)的一般步驟？閱讀教材45頁(yè)內(nèi)容回答相關(guān)問(wèn)題用35S標(biāo)記噬菌體放射性主要分布在上清液中，用32P標(biāo)記的噬菌體放射性主要分布在沉淀物中；由此可推測(cè)DNA作為噬菌體的遺傳物質(zhì)進(jìn)入大腸桿菌。

1）標(biāo)記大腸桿菌2）標(biāo)記的噬菌體3）標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌4）短時(shí)間的保溫?cái)嚢桦x心5）放射性分布檢測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：?jiǎn)栴}4：保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)短的對(duì)噬菌體侵染結(jié)果有何影響？保溫時(shí)間過(guò)短，噬菌體來(lái)不及侵染大腸桿菌；保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，大腸桿菌裂解釋放子代噬菌體。親代DNA復(fù)制產(chǎn)生子代DNA，親子代DNA都可以組裝進(jìn)入子代噬菌體，子代噬菌體可帶放射性DNA；子代噬菌體蛋白質(zhì)的合成利用的大腸桿菌中未帶標(biāo)記的原料，子代噬菌體中不能檢測(cè)出帶放射性的蛋白質(zhì)問(wèn)題5：細(xì)菌裂解釋放的子代噬菌體可以檢測(cè)到32P的DNA但不能檢測(cè)到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)為什么？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：?jiǎn)栴}6：用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)時(shí)為什么沉淀物中有少量放射性，用32P標(biāo)記DNA時(shí)為什么上清液中有少量放射性？

1）攪拌不充分，少量噬菌體仍吸附在大腸桿菌上

2）保溫時(shí)間太短，少量噬菌體還未來(lái)得及侵染大腸桿菌；保溫時(shí)間太長(zhǎng)，大腸桿菌裂解釋放子代噬菌體。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，DNA進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞中而蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外，子代噬菌體的各種性狀通過(guò)親代的DNA遺傳，因此DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)四、三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)對(duì)比

1.①個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（細(xì)菌是單細(xì)胞，病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼),易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化②繁殖快

2.在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中用酶解法特異性地去除S型細(xì)菌細(xì)胞提取物中的一種物質(zhì)，然后觀察在沒(méi)有這種物質(zhì)的情況下看對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)（如糖類(lèi)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等）

3.細(xì)菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的提純技術(shù)、噬菌體培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)、物質(zhì)的分離技術(shù)等科學(xué)成果的取得必須有技術(shù)手段作保證，技術(shù)的發(fā)展需要以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，因此，科學(xué)與技術(shù)是相互支持、相互促進(jìn)的。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)四、三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)對(duì)比應(yīng)用所學(xué)探新知思考：目前，已有充分的科學(xué)研究資料證明，絕大多數(shù)生物都是以DNA作為遺傳物質(zhì)的。只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎？HIV、煙草花葉病毒TMV是由RNA和蛋白