第三章基因與的本質第1節：DNA是主要的遺傳物質遺傳物質早期推測肺炎鏈球菌轉化實驗噬菌體侵染細菌的實驗DNA是主要的遺傳物質DNA是主要的遺傳物質010203歷史的步伐1891年1866年1909年1903年孟德爾發現遺傳定律科學家描述減數分裂全過程薩頓假說：基因和染色體存在平行關系摩爾根證明：基因在染色體上遺傳物質是蛋白質還是DNA?20世紀中葉染色體主要由蛋白質和DNA組成對遺傳物質的早期推測肺炎鏈球菌的轉化實驗一20世紀中葉，科學家發現染色體主要是由蛋白質和DNA組成的在這兩種物質中,究竟哪一種是遺傳物質呢?這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。情境一作為遺傳物質，應該具備哪些特點？你認為證明某一種物質是遺傳物質的可行方法有哪些？必須將蛋白質、其他物質與DNA分開，單獨地、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰是遺傳物質。(1)能自我復制，使得前后代具有一定的連續性。(2)控制生物體的性狀和新陳代謝過程(3)能儲存大量的遺傳信息。(4)結構比較穩定，但是在特殊情況下能發生可遺傳變異。蛋白質DNA情境一【任務1】簡單梳理對遺傳物質的早期推測時期20世界20年代20世紀30年代對大分子認識蛋白質由多種_______連接而成的生物大分子①DNA是由許多____________聚合而成的生物大分子②脫氧核苷酸有4種,包含四種堿基

。觀點

是生物體的遺傳物質

是遺傳物質的觀點仍占主導地位理由氨基酸的

可能蘊含著遺傳信息人們對DNA分子的結構沒有清晰的了解氨基酸脫氧核苷酸A、T、C、G蛋白質蛋白質排列順序情境二對于遺傳物質的探索、人類經歷了一個漫長而復雜的過程、其中三個先后進行的經典實驗，運用不同的實驗思路和方法、共同證明了“DNA是遺傳物質”這一科學認識。艾弗里赫爾希格里菲思蔡斯比較菌體特點菌落特點毒性S型細菌

R型細菌

1.肺炎鏈球菌的類型無毒有毒人和小鼠患肺炎小鼠并發敗血癥死亡無莢膜有莢膜光滑Smooth粗糙Rough【任務2】分析格里菲思實驗的原理及過程第一組第二組死亡第三組不死亡第四組注射R型活細菌注射S型活細菌注射加熱致死的S型細菌將R型活細菌與加熱致死的S型細菌混合后注射死亡不死亡死亡不死亡2.肺炎鏈球菌的轉化實驗示意圖【任務2】分析格里菲思實驗的原理及過程①R型活細菌②S型活細菌③加熱致死的S型細菌④R型活細菌+加熱致死的S型細菌小鼠不死亡死亡，分離出S型活細菌不死亡死亡，分離出S型活細菌注射注射注射混合注射3.結合教材，分析格里菲思的肺炎鏈球菌小鼠體內轉化實驗，回答下列問題(1)實驗①②對比說明____________________________________。(2)實驗②③對比說明______________________________。(3)實驗②③④對比說明__________________________。R型細菌無致病性，S型細菌有致病性被加熱殺死的S型細菌無致病性R型細菌可轉化為S型細菌【任務2】分析格里菲思實驗的原理及過程(3)將S型細菌DNA提取后直接注入小鼠體內,能從小鼠體內分離出s型細菌嗎?①R型活細菌②S型活細菌③加熱致死的S型細菌④R型活細菌+加熱致死的S型細菌小鼠不死亡死亡，分離出S型活細菌不死亡死亡，分離出S型活細菌注射注射注射混合注射3.結合教材，分析格里菲思的肺炎鏈球菌小鼠體內轉化實驗，回答下列問題S型細菌的DNA能使R型細菌轉化為S型細菌的前提是S型細菌的DNA能與R型細菌的DNA發生重組，直接將S型細菌的DNA注入小鼠體內,DNA分子會被小鼠體內的DNA酶分解而失去作用,如果小鼠體內沒有R型細菌,也無法轉化為S型細菌。【任務2】分析格里菲思實驗的原理及過程(4)本實驗能得出什么結論？加熱殺死的S型細菌中存在某種轉化因子，能使R型細菌轉化為S型細菌。①R型活細菌②S型活細菌③加熱致死的S型細菌④R型活細菌+加熱致死的S型細菌小鼠不死亡死亡，分離出S型活細菌不死亡死亡，分離出S型活細菌注射注射注射混合注射3.結合教材，分析格里菲思的肺炎鏈球菌小鼠體內轉化實驗，回答下列問題【任務2】分析格里菲思實驗的原理及過程“轉化因子”究竟是什么？

你有什么樣的設計思路，關鍵是什么？多糖加熱殺死的S型細菌脂質蛋白質RNA過渡DNA加熱殺死的S型菌體內含有多種物質，究竟誰是轉化因子？思考:有R型細菌的培養液S型細菌的細胞提取物+有R型細菌的培養液S型細菌的細胞提取液+混合混合有R型細菌的培養液S型細菌的細胞提取液+混合S型細菌R型細菌只長R型細菌第一組第二至四組第五組S型細菌R型細菌DNA酶蛋白酶\RNA酶\酯酶【任務3】分析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗的原理及過程破碎加熱致死的S型細菌設法去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質不作處理蛋白酶RNA酶酯酶DNA酶分別與R型細菌混合培養S型細菌的細胞提取物R型S型R型S型R型S型R型S型R型①②③④⑤處理(1)概述該實驗的設計思路。用酶解法分別去除細胞提取液中各種成分后,觀察能否將R型細菌轉化(2)從對照實驗設計角度分析，實驗的自變量是什么?向R型細菌培蕎基中加入的S型細菌提取物中去除的物質種類(3)實驗中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么?分別除去S型細菌細胞提取物中的蛋白質、RNA和酯類物質,以明確這些物質是不是轉化因子。【任務3】分析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗的原理及過程破碎加熱致死的S型細菌設法去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質不作處理蛋白酶RNA酶酯酶DNA酶分別與R型細菌混合培養S型細菌的細胞提取物R型S型R型S型R型S型R型S型R型①②③④⑤處理(4)前四組的實驗結果為什么既有R型細菌,又有S型細菌?S型細菌中的轉化因子只能使部分R型細菌發生轉化。(5)第五組用DNA酶處理S型細菌的細胞提取物之后再與R型活細菌混合培養，為什么培養皿中只有R型細菌?DNA酶能水解DNA,從而破壞了DNA分子的結構穩定,使其喪失轉化功能。【任務3】分析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗的原理及過程破碎加熱致死的S型細菌設法去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質不作處理蛋白酶RNA酶酯酶DNA酶分別與R型細菌混合培養S型細菌的細胞提取物R型S型R型S型R型S型R型S型R型①②③④⑤處理(7)據此分析，該轉化實驗的結論是什么？運用“減法原理”，人為去除某個影響因素后，觀察實驗結果的變化。(6)該實驗其巧妙之處是什么?DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質(蛋白質等不是遺傳物質)【任務3】分析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗的原理及過程基因重組(8)R型細菌轉化為S型細菌的本質是什么？S型菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型菌X基因吸附在R型菌表面X基因進入R型菌重組R型菌轉化成S型菌實現轉化時遺傳物質來自S型細菌，原料和能量均來自R型細菌。【任務3】分析艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗的原理及過程1.格里菲思在小鼠身上進行了著名的肺炎鏈球菌轉化實驗，下列關于該實驗的結論，錯誤的是()A.說明肺炎鏈球菌的遺傳物質是DNAB.說明R型活細菌在一定條件下能夠轉化為S型細菌C.說明R型活細菌是無毒性的D.說明加熱致死的S型細菌是無致病性的課堂檢測A2.肺炎鏈球菌的轉化實驗中，能夠使小鼠死亡的是()A.S型細菌的蛋白質＋蛋白酶＋R型細菌B.S型細菌的DNA＋R型細菌C.S型細菌的RNA＋RNA酶＋R型細菌D.S型細菌的DNA＋DNA酶＋R型細菌課堂檢測B噬菌體侵染細菌的實驗二繼格里菲思和艾弗里之后，1952年遺傳學家赫爾希和他的助手蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，進行了一個極具說服力的實驗——噬菌體侵染細菌實驗。情境三專門寄生在大腸桿菌體內的病毒(1)代謝:(2)組成:頭部和尾部的外殼是由蛋白質構成，頭部內含有DNA。1.T2噬菌體的結構【任務4】認識T2噬菌體吸附注入合成組裝釋放噬菌體吸附在細菌表面把DNA注入到細菌細胞利用細菌的化學成分和酶系統合成出噬菌體的DNA、蛋白質新合成的DNA、蛋白質組裝成很多噬菌體細菌解體，釋放出噬菌體吸附注入合成組裝釋放2.T2噬菌體的繁殖自身遺傳物質的作用下，利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分【任務4】認識T2噬菌體DNA(C、H、O、N、P)（C、H、O、N、S等）蛋白質頭部尾部32P標記的噬菌體35S標記的噬菌體放射性同位素標記法(2)如何獲得分別含35S、32P標記的噬菌體？請用最簡要的語言描述!分別用含32p和35s的培養基培養大腸桿菌,再用上述大腸桿菌培養T2噬菌體3.T2噬菌體的標記(1)標記方法：【任務4】認識T2噬菌體(1)如上圖所示，其中攪拌的目的是________________________________。(2)沉淀物出現放射性原因是？1952年，赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標記的新技術，完成了著名的噬菌體侵染細菌的實驗，下面是實驗的部分步驟：35S標記的噬菌體沉淀物放射性很低子代噬菌體中無35S上清液放射性很高用35S標記的噬菌體與大腸桿菌混合經短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離攪拌不充分,少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面。【任務5】噬菌體侵染細菌的實驗過程(3)離心的目的:______________;(4)第四步離心后上清液放射性很高說明_______________。讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。侵染時,噬菌體的蛋白質外殼沒有進入細菌體內1952年，赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標記的新技術，完成了著名的噬菌體侵染細菌的實驗，下面是實驗的部分步驟：35S標記的噬菌體沉淀物放射性很低子代噬菌體中無35S上清液放射性很高用35S標記的噬菌體與大腸桿菌混合經短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性【任務5】噬菌體侵染細菌的實驗過程(5)沉淀物放射性很高說明

;(6)在實驗中，從噬菌體和大腸桿菌混合培養到用離心機分離，若保溫

，上清液的放射性含量升高，其原因是__________________________________。32P標記的噬菌體子代噬菌體中含32P上清液放射性很低沉淀物放射性很高用32P標記的噬菌體與大腸桿菌混合經短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性T2噬菌體中的DNA進入了大腸桿菌另一組實驗用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，理論上，上清液不含放射性，沉淀物具有很高的放射性；由此對實驗過程進行誤差分析：部分含32P的噬菌體被細菌裂解釋放過長【任務5】噬菌體侵染細菌的實驗過程(7)在實驗中,如果因為保溫時間

，有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內,將____(填“是”或“不是”)誤差的來源，理由是_____________。32P標記的噬菌體子代噬菌體中含32P上清液放射性很低沉淀物放射性很高用32P標記的噬菌體與大腸桿菌混合經短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性是含32P的噬菌體沒有侵染細菌，離心后含32P的噬菌體會到上清液中過短另一組實驗用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，理論上，上清液不含放射性，沉淀物具有很高的放射性；由此對實驗過程進行誤差分析：【任務5】噬菌體侵染細菌的實驗過程(8)該實驗證明了“T2噬菌體的遺傳物質是DNA”，支持該結論的重要實驗現象是____________________________________________。32P標記的噬菌體子代噬菌體中含32P上清液放射性很低沉淀物放射性很高用32P標記的噬菌體與大腸桿菌混合經短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性用32P標記的組別中,放射性主要出現在沉淀物中另一組實驗用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，理論上，上清液不含放射性，沉淀物具有很高的放射性；由此對實驗過程進行誤差分析：【任務5】噬菌體侵染細菌的實驗過程1.某校生物研究性學習小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細菌的實驗，過程如圖所示。下列有關分析正確的是()A.理論上，b和c中不應具有放

射性B.實驗中b含少量放射性與過程

①中培養時間過長或過短有關C.實驗中c含有放射性與過程④

中攪拌不充分有關D.該實驗證明了RNA是遺傳物質課堂檢測A2.用不同標記的噬菌體侵染不同標記的細菌，經短時間的保溫培養、充分攪拌和離心處理后，下列預期的實驗結果中，錯誤的是（）A.用含3H標記的噬菌體侵染未被標記的細菌，上清液和沉淀物中均有放

射性B.用未標記的噬菌體侵染14C標記的細菌，上清液和沉淀物中均有放射性C.用含32P標記的噬菌體侵染35S標記的細菌，上清液和沉淀物中可能均有

放射性D.用含35S標記的噬菌體侵染32P標記的細菌，上清液和沉淀物中均有放射性課堂檢測BDNA是主要的遺傳物質三RNA蛋白質TMV在感染煙草時，會出現致病斑。情境四煙草是雌雄同花植物，易受煙草花葉病毒的侵染，導致有的葉片呈現黃色斑駁，有的整株黃化。能使煙草大幅度減產科學家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個不同的品系，它們感染植物產生的病斑形態不同。據下表中回答問題：實驗編號實驗過程實驗結果病斑類型分離出的TMV類型①用a型TMV感染煙草植物a型a型②用b型TMV感染煙草植物b型b型③用組合病毒（a型TMV的蛋白質+b型TMV的RNA）感染煙草植物b型b型④用組合病毒（b型TMV的蛋白質＋a型TMV的RNA）感染煙草植物a型a型①組和④組的實驗結果相同，②組和③組的實驗結果相同，說明？

a、b兩個不同品系的TMV的RNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質該實驗的設計思路是：將TMV的RNA和蛋白質分開,單獨研究各自的功能【任務6】生物類型所含核酸遺傳物質舉例細胞生物真核生物動物、植物、真菌原核生物細菌、藍細菌非細胞生物DNA病毒T2噬菌體RNA數病毒艾滋病病毒、新型冠狀病毒DNA和RNADNARNADNARNADNA絕大多數生物遺傳物質是DNA，少數是RNA。因此，DNA是主要的遺傳物質。【任務7】判別生物體內核酸的種類及遺傳物質項目肺炎雙球菌體內轉化實驗肺炎雙球菌體外轉化實驗噬菌體侵染細菌實驗實驗者思路分離方式結論將DNA與蛋白質等分開，單獨研究它們遺傳功能證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是。利用“減法原理”，通過酶解法:分別加入到R型菌中同位素標記法：標記DNA和蛋白質DNA是遺傳物質,但不能證明蛋白質不是遺傳物