第17講DNA是主要的遺傳物質一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗

格里菲思一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗請閱讀必修二教材P43的實驗及圖3-2，試歸納：1、實驗材料2、實驗原理3、實驗變量一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗1.實驗材料種類R型菌S型菌菌體顯微鏡觀察無多糖莢膜有多糖莢膜菌落①小鼠（體內轉化）②肺炎雙球菌粗糙(rough)光滑(smooth)無毒有毒代謝類型：異養需氧型原核生物R型菌S型菌smoothrough一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗種類R型菌S型菌菌體顯微鏡觀察無多糖莢膜有多糖莢膜菌落肉眼觀察粗糙(rough)光滑(smooth)毒性動物實驗無毒有毒①小鼠（體內轉化）②肺炎雙球菌粗糙(rough)光滑(smooth)無毒有毒代謝類型：異養需氧型原核生物1.實驗材料一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗2.實驗原理R型菌S型菌感染動物體吞噬細胞吞噬激活免疫系統_____功能無莢膜：易被吞噬消滅有莢膜：抵抗吞噬，有利于在宿主體內生存繁殖動物不患病人：_____小鼠：_____防衛敗血癥肺炎一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗3.變量分析①自變量注射的細菌（種類或處理不同）②因變量小鼠是否患病因變量的檢測指標：小鼠是否死亡體內能否分離到細菌第1組第2組第3組第4組R型菌S型菌加熱殺死S型菌加熱S型菌+R型菌第1組一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗4.實驗過程及結果第2組第3組①1,2,3組對照，說明：____________________________________________________________R型細菌無毒性S型細菌有毒性加熱殺死的S型細菌無毒性R型菌S型菌加熱殺死S型菌第1組第3組第4組一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗4.實驗過程及結果③1,3,4組對照，說明：____________________________________________________________加熱殺死的S型菌中含有某種“轉化因子”，促成R型菌轉化為S型菌。加熱殺死S型菌加熱S型菌+R型菌R型菌二、肺炎雙球菌的體內轉化實驗拓展：如何設計實驗排除第4組“原S型菌復活”的可能？接種直接觀察培養基上菌落形態若出現_______________________________________________________，則說明第4組結果并非“原S型菌復活”造成的。培養基中可觀察到R型菌形成的菌落及S型菌形成的菌落加熱致死S型細菌破碎后的提取液一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗5.實驗結論轉化因子加熱殺死的S型細菌中含有“

”，將

的R型細菌轉化為

的S型活細菌。無毒性有毒性思考1.為什么加熱殺死的S型菌無毒，又能使R型菌發生轉化為有毒的S型菌？加熱細胞結構DNA蛋白質遭到破壞，S型菌失去侵染性變性失活（空間結構）不可逆解開螺旋恢復雙螺旋結構溫度下降可逆DNA的熱穩定性（無毒）多糖莢膜（有毒）指導合成思考2.“轉化”的實質是什么？基因重組思考2.“轉化”的實質是什么？基因重組轉化外源的DNA片段進入受體細胞中并得以成功表達基因工程有性生殖同源染色體非姐妹染色單體交叉互換非同源染色體自由組合基因重組（減數分裂）時間含量abcR型細菌S型細菌ab段R型細菌數量減少的原因？bc段R型細菌數量增加的原因？

R型細菌不斷被小鼠的免疫系統所清除b之前，已有少量R型菌轉化為S型菌，S型菌能降低小鼠的免疫能力，造成R型菌大量繁殖，所以bc段R型菌數量增多。一、肺炎雙球菌的體內轉化實驗大本P131實驗設計在得知該實驗結論后，可如何利用材料設計實驗：驗證“DNA是轉化因子，而其他物質不是”？培養基，R型菌，S型菌，加熱致死的S型菌提取液，提純的S型菌磷脂，提純的S型菌蛋白質，提純的S型菌DNA，提純的S型菌RNA，提純的S型菌莢膜多糖，磷脂酶，蛋白酶，DNA酶，RNA酶，多糖酶實驗設計驗證“DNA是轉化因子，而其他物質不是”？思路①自變量控制的“加法原則”實驗設計中的自變量控制加法原則自變量控制在空白對照基礎上人為添加某種影響因素實驗設計驗證“DNA是轉化因子，而其他物質不是”？思路②自變量控制的“減法原則”實驗設計中的自變量控制減法原則加法原則自變量控制在空白對照基礎上人為添加某種影響因素在完全對照基礎上人為去除某種影響因素比較過氧化氫在不同條件下分解1

2

3

4探究Fe3+對于植物生長的作用減法原則加法原則（2021·全國高考乙卷生物試題）在格里菲思所做的肺炎雙球菌轉化實驗中，無毒性的R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，從小鼠體內分離出了有毒性的S型活細菌。某同學根據上述實驗，結合現有生物學知識所做的下列推測中，不合理的是（）

A.與R型菌相比，S型菌的毒性可能與莢膜多糖有關

B.S型菌的DNA能夠進入R型菌細胞指導蛋白質的合成

C.加熱殺死S型菌使其蛋白質功能喪失而DNA功能可能不受影響

D.將S型菌的DNA經DNA酶處理后與R型菌混合，可以得到S型菌D二、肺炎雙球菌的體外轉化實驗艾弗里二、肺炎雙球菌的體外轉化實驗1.實驗過程及結果①1,2組對照，說明：______________________________________________

_______________________莢膜多糖、蛋白質無轉化作用，第1組第2組而DNA有轉化作用。②1,3組對照，說明：______________________________________________沒有DNA，添加物就失去了轉化活性。排除DNA提取物中可能含有的蛋白質雜質對實驗結果的干擾這種轉化是可遺傳的穩定變化。第3組(1)艾弗里的肺炎雙球菌體外轉化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質(

)(2)艾弗里的體外轉化實驗是通過觀察菌落的形態來判斷是否發生轉化(

)(3)艾弗里的體外轉化實驗采用了物質提純、鑒定與動物細胞培養等技術(

)×對于肺炎雙球菌，DNA是，而蛋白質不是?×微生物體外培養二、肺炎雙球菌的體外轉化實驗2.實驗結論S型細菌的

是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。而其他成分，如蛋白質不是。DNA艾弗里是第一個通過確鑿的實驗證據向“遺傳物質是蛋白質”的觀點發出挑戰的科學家。思考3.選用肺炎雙球菌作為實驗材料來探究遺傳物質的化學本質，有哪些好處？①肺炎雙球菌是單細胞生物，無染色體，只有一個裸露的環狀DNA分子②細菌個體小，結構簡單，易觀察到因遺傳物質改變而導致的結構和功能的變化③繁殖速度快總結歸納——肺炎雙球菌轉化實驗體內轉化實驗體外轉化實驗實驗者培養細菌實驗結論聯系肺炎雙球菌體內和體外轉化實驗的比較格思菲思艾弗里及同事小鼠(體內)培養基(體外)S型細菌體內有“轉化因子”S型細菌的DNA是遺傳物質體內轉化實驗是基礎，僅說明S型細菌體內有“轉化因子”，體外轉化實驗進一步證明“轉化因子”是DNAA．本實驗通過酶解去除單一成分進行研究B．甲、乙組培養基中只有S型菌落出現C．蛋白酶處理結果顯示提取物仍有轉化活性D．本實驗結果表明DNA使R型菌發生轉化B有R型菌，也有轉化得到的S型菌1.為研究R型肺炎雙球菌轉化為S型的轉化因子是DNA還是蛋白質，進行了下圖所示的轉化實驗。對本實驗作出的分析，不正確的是（）A.通過E、F對照，能說明轉化

因子是DNA而不是蛋白質B.F組可以分離出S型和R型兩

種肺炎雙球菌C.F組產生的S型肺炎雙球菌可

能是基因重組的結果D.能導致小鼠死亡的是A、B、C、D四組D2.利用兩種類型的肺炎雙球菌進行相關轉化實驗。各組肺炎雙球菌先進行圖示處理，再培養一段時間后注射到不同小鼠體內。下列說法錯誤的是（）那么，有沒有比細菌更為簡單的實驗材料，還能夠把蛋白質和DNA徹底分開？1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標記的新技術，完成了另一個更具有說服力的實驗。三、噬菌體侵染細菌的實驗赫爾希蔡斯三、噬菌體侵染細菌的實驗1、T2噬菌體T2噬菌體無細胞結構，是一種DNA病毒頭部和尾部外殼都是由蛋白質構成，頭部內部含有DNA；T2噬菌體的化學組成中，60%是蛋白質，40%是DNA噬菌體必須寄生在活的宿主細胞中才能進行增殖T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內，用培養基和其他非宿主細胞無法培養T2噬菌體釋放吸附注入合成組裝三、噬菌體侵染細菌的實驗噬菌體侵染細菌的過程:*噬菌體增殖過程中需要的原料（氨基酸、脫氧核苷酸等）、酶、蛋白質合成場所（核糖體），均由宿主大腸桿菌提供，噬菌體自身僅提供最初的遺傳物質。(包括DNA的復制和蛋白質的合成)最初噬菌體的蛋白質外殼始終留在外面三、噬菌體侵染細菌的實驗2、探究T2噬菌體的遺傳物質實驗思路：用同位素分別標記噬菌體的DNA和蛋白質，直接地、單獨地去觀察它們的作用。實驗材料：大腸桿菌、T2噬菌體實驗方法:同位素標記法用32P標記DNA用35S標記蛋白質三、噬菌體侵染細菌的實驗2、探究T2噬菌體的遺傳物質①標記大腸桿菌②標記T2噬菌體:大腸桿菌+含35S的培養基含32P的培養基含35S的大腸桿菌含32P的大腸桿菌T2噬菌體+含35S的大腸桿菌含32P的大腸桿菌含35S的T2噬菌體含32P的T2噬菌體首先在分別含有32P和35S的培養基中培養大腸桿菌用上述大腸桿菌培養T2噬菌體，得到蛋白質含有35S或DNA含有32P標記的噬菌體如何讓T2噬菌體含有標記物？實驗過程:攪拌的目的：使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。離心的目的：讓上清液中析出質量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。用被35S或32P標記的噬菌體去感染未被標記的大腸桿菌親代噬菌體上清液(主要是噬菌體外殼)沉淀物(主要是被侵染的大腸桿菌)細菌裂解釋放出的子代噬菌體有無放射性35S-蛋白質32P-DNA噬菌體侵染細菌時，DNA進入到了宿主細胞內，蛋白質外殼仍留在細胞外；子代噬菌體的性狀是通過親代的DNA遺傳的；放射性高放射性低沒有檢測到35S放射性低放射性高檢測到32P實驗結果:結論:1.DNA是遺傳物質，但不能證明蛋白質不是遺傳物質（蛋白質沒有進入細菌體內）2.DNA能控制蛋白質的合成3.DNA能自我復制實驗誤差分析：親代噬菌體上清液(主要是噬菌體外殼)沉淀物(主要是被侵染的大腸桿菌)細菌裂解釋放出的子代噬菌體有無放射性35S-蛋白質32P-DNA放射性高放射性低沒有檢測到35S放射性低放射性高檢測到32PA.

35S標記的一組，為什么沉淀中出現了放射性？B.

32P標記的一組，為什么上清液中出現了放射性？攪拌不充分，仍有少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面a.保溫時間過短，部分噬菌體DNA還未侵染到大腸桿菌細胞內；b.保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后子代噬菌體釋放出來；2．用含32P和35S的培養基培養細菌，將一個未標記的噬菌體在此細菌中培養9h后，經檢測共產生了64個子代噬菌體。下列敘述正確的是(

)A．32P和35S只能分別標記細菌的DNA和蛋白質B．子代噬菌體的DNA和蛋白質一定具有放射性C．DNA具有放射性的子代噬菌體占1/32D．噬菌體繁殖一代的時間約為1.0h大本P134B判斷子代噬菌體標記情況大本P1343．按照圖示1→2→3→4進行實驗，驗證了朊病毒是蛋白質侵染因子，它是一種只含蛋白質而不含核酸的病原微生物，題中所用牛腦組織細胞為無任何標記的活體細胞。請回答下列問題：大本P134(1)本實驗采用的方法是______________。(2)從理論上講，離心后上清液中_________(填“能大量”或“幾乎不能”)檢測到32P，沉淀物中_________(填“能大量”或“幾乎不能”)檢測到32P，出現上述結果的原因是___________。(3)如果添加試管5，從試管2中提取朊病毒后先加入試管5，同時添加35S標記的(NH4)235SO4，連續培養一段時間后，再提取朊病毒加入試管3，培養適宜時間后離心，檢測放射性應主要位于______中，少量位于______中，原因是_____________。(2)朊病毒不含核酸只含蛋白質，蛋白質中磷含量極低，故試管2中提取的朊病毒幾乎不含32P同位素標記法幾乎不能

幾乎不能

沉淀物上清液(3)經試管5中牛腦組織細胞培養出的朊病毒(蛋白質)被35S標記，提取后加入試管3中，35S隨朊病毒侵入牛腦組織細胞中，因此放射性物質主要位于沉淀物中。同時會有少量的朊病毒不能成功侵入牛腦組織細胞，離心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物質相同點①設計思路相同：均設法使DNA和蛋白質分開，單獨處理，觀察它們各自的作用②都遵循了對照原則；③都能證明DNA是遺傳物質不同點方法不同肺炎鏈球菌體外轉化實驗用酶解法特異性分別去除一種物質與R型菌混合培養鑒定（人為）既證明了DNA是遺傳物質，又證明了蛋白質不是遺傳物質噬菌體侵染細菌實驗

用同位素標記法分別標記DNA和蛋白質的特征元素（32P和35S）（自動）只證明了DNA是遺傳物質，沒有證明蛋白質不是遺傳物質噬菌體侵染細菌的實驗與肺炎鏈球菌體外轉化實驗的比較：常見的RNA病毒HIV病毒SARS病毒流感病毒新冠病毒