1、第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质当地震造成大量人员当地震造成大量人员伤亡时，若遇难者遗伤亡时，若遇难者遗体的身份无法鉴定，体的身份无法鉴定，需要利用哪种技术才需要利用哪种技术才能鉴定出来？能鉴定出来？ ？DNADNA鉴定鉴定1.1.掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。（科学探究、科学思维）（科学探究、科学思维）2.2.掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程和结论。掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程和结论。（科学探究、科学思维）（科学探究、科学思维）3.3.了解烟草花叶病毒感染烟草的实验。了解烟草花叶病毒感染烟草的实验。（科学探
2、究）（科学探究）4.4.理解理解DNADNA是主要遗传物质的结论。是主要遗传物质的结论。 （生命观念、科学思维）（生命观念、科学思维）概述多数生物的基因是概述多数生物的基因是DNADNA分子的功能片段，有些病毒的基因在分子的功能片段，有些病毒的基因在RNARNA分子上。分子上。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养，让我们一起让我们一起 吧！吧！进进走走课课堂堂一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早期推测1.191.19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由_ _控制的。控制的。遗传因子遗传因
3、子2.202.20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了基因位于基因位于_上。上。染色体染色体蛋白质蛋白质DNA染色体染色体3.203.20世纪中叶，科学家发现：世纪中叶，科学家发现：染色体主要由染色体主要由_组成。组成。蛋白质和蛋白质和DNADNADNADNA分子分子蛋白质蛋白质染色质染色质染色体染色体染色体结构染色体结构DNADNA以长串复杂的线圈形式堆积成染色体，以长串复杂的线圈形式堆积成染色体，DNADNA各线圈缠绕在各线圈缠绕在若干组蛋白束上形成若干组蛋白束上形成“串珠串珠”结构。这些线圈构成一条染色结构。这些线圈构成一条染色质链，然后染色质折叠成许多环
4、，再卷曲形成一条染色体。质链，然后染色质折叠成许多环，再卷曲形成一条染色体。染色体染色体DNADNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质DNA大多数科学家认为大多数科学家认为蛋白质是遗传物质蛋白质是遗传物质“我们表示怀疑！”艾弗里艾弗里赫尔希赫尔希格里菲思格里菲思蛋白质的基本组成单位蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含遗传信息氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含遗传信息蛋白质是生物体的遗传物质蛋白质是生物体的遗传物质菌落表面光滑（菌落表面光滑（s smoothmooth）S S型细菌型细菌 菌落表面粗糙（菌落表面粗糙（r roughough）R R型细菌型细菌 有有多糖类的荚膜、多
5、糖类的荚膜、有有毒毒 无多糖类的荚膜、无毒无多糖类的荚膜、无毒 二、二、肺炎链球菌的转化实验肺炎链球菌的转化实验肺炎链球菌肺炎链球菌荚膜荚膜1.1.格里菲思的体内转化实验格里菲思的体内转化实验无毒无毒R型活细菌型活细菌 + 有毒有毒S型死细菌型死细菌 小鼠死亡小鼠死亡有毒有毒S型死细菌型死细菌 小鼠正常小鼠正常有毒有毒S型活细菌型活细菌 小鼠死亡小鼠死亡 无毒无毒R型活细菌型活细菌 小鼠正常小鼠正常A A组组C C组组B B组组D D组组S S型活细菌型活细菌D D组小鼠最终是因为什么细菌而死亡的？组小鼠最终是因为什么细菌而死亡的？ S S型活细菌型活细菌 活的活的R R型细菌会自发地转化为型
6、细菌会自发地转化为S S型活细菌吗？为什么？型活细菌吗？为什么？S S型活细菌是从哪里来的呢？你觉得有哪些可能？型活细菌是从哪里来的呢？你觉得有哪些可能？ 针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。结论：结论：加热致死的加热致死的S S型细菌中有某种能使型细菌中有某种能使R R型细菌发生转型细菌发生转化的物质化的物质转化因子转化因子思考：如何寻找并确认这种物质转化因子？如果你是当时的一位科学家，为如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是什了弄清楚这种转化因子到底是什么物质，你该如何设计这个实验么物质，你该如何设计这个实验呢？设计思路是什么呢？设计思路是什么?
7、 ? 想一想想一想 必须将蛋白质、其他物质与必须将蛋白质、其他物质与DNADNA分分开，单独、直接地观察它们的作用，才开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。能确定究竟谁是遗传物质。针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。体现了科学探究的核心素养。加热致死的加热致死的S S型细菌型细菌RNARNA酶酶酯酶酯酶蛋白酶蛋白酶DNADNA酶酶分别与分别与R R型活细菌混合培养型活细菌混合培养 R R、S SR R实验结论：实验结论：DNADNA才是使才是使R R型细菌产生稳定遗传变化的物质。型细菌产生稳定遗传变化的物质。2.2.艾弗里的
8、体外转化实验艾弗里的体外转化实验破碎处理，除去大部分破碎处理，除去大部分糖类、蛋白质和脂质糖类、蛋白质和脂质细胞提取物细胞提取物实验结论：实验结论：“转化因子转化因子”是是DNADNA，DNADNA才才是遗传物质是遗传物质，而，而蛋白质等其他物质不是遗蛋白质等其他物质不是遗传物质传物质。分析实验结果，能得出什么结论？分析实验结果，能得出什么结论？思考：1、加入DNA酶的目的是什么？【例【例1 1】用某种酶处理转化因子后，用某种酶处理转化因子后，R R型细菌不能再转化成型细菌不能再转化成S S型细菌，型细菌，这种酶是这种酶是 ( )( )A A蛋白酶蛋白酶 B B分解多糖荚膜的酶分解多糖荚膜的酶
9、C CDNADNA酶酶 D D纤维素酶纤维素酶C C能使能使R R型细菌转化成型细菌转化成S S型细菌的物质是型细菌的物质是DNADNA。19521952年，年，以以为实验材为实验材料，利用料，利用的技术的技术，完成了，完成了另一另一个有个有说服力的实验。说服力的实验。 思考：有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？蛋白质的组成元素：蛋白质的组成元素：DNADNA的组成元素：的组成元素：C C、H H、O O、N N、S SC C、H H、O O、N N 、P P(99%)(99%) （含（含S S）（含（含P P）用用3232P P标记标记用用3535S
10、 S标记标记噬噬菌菌体体三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验思考：如何标记噬菌体？亲代噬菌体亲代噬菌体同位素的去同位素的去向向子代噬菌体子代噬菌体实验结论实验结论3232P P标记标记DNADNA3535S S标记标记蛋白质蛋白质3232P P标记的标记的DNADNA进入细进入细菌体内菌体内DNADNA有有3232P P标记标记3535S S标记的标记的蛋白质在上清蛋白质在上清液中（留在细液中（留在细菌外部）菌外部）蛋白质外壳蛋白质外壳无无3535S S标记标记DNADNA分子分子在亲代和在亲代和子代之间子代之间具有连续具有连续性，是遗性，是遗传物质传物质【警示】【警示】噬菌体侵染
11、细菌实验中的误区噬菌体侵染细菌实验中的误区(1)(1)该实验不能标记该实验不能标记C C、H H、O O、N N这些这些DNADNA和蛋白质共和蛋白质共有的元素有的元素, ,否则无法将否则无法将DNADNA和蛋白质区分开。和蛋白质区分开。(2)(2)3535S(S(标记蛋白质标记蛋白质) )和和3232P(P(标记标记DNA)DNA)不能同时标记不能同时标记在同一噬菌体上在同一噬菌体上, ,因为检测放射性时只能检测到存因为检测放射性时只能检测到存在部位在部位, ,不能确定是何种元素的放射性。不能确定是何种元素的放射性。 基于生物学事实和证据运用归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。【例【例2
12、2】下列关于探索下列关于探索DNADNA是遗传物质实验的相关叙述是遗传物质实验的相关叙述, ,正确的是正确的是( () )A.A.格里菲思实验中肺炎链球菌格里菲思实验中肺炎链球菌R R型转化为型转化为S S型是基因突变的结果型是基因突变的结果B.B.格里菲思实验证明了格里菲思实验证明了DNADNA是肺炎链球菌的遗传物质是肺炎链球菌的遗传物质C.C.赫尔希和蔡斯实验中赫尔希和蔡斯实验中T2T2噬菌体的噬菌体的DNADNA是用是用3232P P直接标记的直接标记的D.D.赫尔希和蔡斯实验证明了赫尔希和蔡斯实验证明了DNADNA是是T2T2噬菌体的遗传物质噬菌体的遗传物质 D D格里菲思实验中肺炎链
13、球菌格里菲思实验中肺炎链球菌R型转化为型转化为S型是基因重组的结果。型是基因重组的结果。艾弗里的实验证明了艾弗里的实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质。是肺炎链球菌的遗传物质。 目前，已有充分的科学研究资目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以料证明，绝大多数生物都是以DNADNA作为遗传物质的。作为遗传物质的。四、遗传物质的类型四、遗传物质的类型思考： DNA是唯一的遗传物质吗？流感病毒流感病毒SARS病毒病毒下面这些生物的遗传物质是什么？下面这些生物的遗传物质是什么？流感病毒流感病毒SARSSARS病毒病毒烟草花叶病毒烟草花叶病毒蛋白质蛋白质RNA分分离离感染感染烟草烟草感染
14、感染烟草烟草实验实验结果结果出现病斑出现病斑不出现病斑不出现病斑实验实验结果结果针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。体现了科学探究的核心素养。【归纳】【归纳】不同生物体内遗传物质的区别不同生物体内遗传物质的区别生物类型生物类型核酸核酸种类种类遗传遗传物质物质实例实例有细胞有细胞结构的结构的生物生物真核生物真核生物DNADNA和和RNARNADNADNA玉米、小麦、人玉米、小麦、人原核生物原核生物乳酸菌、蓝藻乳酸菌、蓝藻无细胞无细胞结构的结构的生物生物DNADNA病毒病毒DNADNADNADNAT2T2噬菌体噬菌体RNARNA病毒病毒RNARNA
15、RNARNA烟草花叶病毒烟草花叶病毒基于生物学事实和证据运用归纳与概括方法，体现了科学思维的核心素养。【例【例3 3】下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是( () ) A.DNA A.DNA是绝大多数生物的遗传物质是绝大多数生物的遗传物质 B. B.有些生物的遗传物质是有些生物的遗传物质是RNARNA C. C.在真核生物中，在真核生物中，DNADNA和和RNARNA都是遗传物质，其中都是遗传物质，其中DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 D. D.核酸是所有生物的遗传物质，其中核酸是所有生物的遗传物质，其中DNADNA是主要的遗
16、传物质是主要的遗传物质C C具有细胞结构的生物和大多数病毒，其遗传物质是具有细胞结构的生物和大多数病毒，其遗传物质是DNA。少。少数病毒的遗传物质是数病毒的遗传物质是RNA。所以说。所以说DNA是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。T2噬菌体侵染细菌实验肺炎链球菌转化实验体外转化实验体内转化实验实验方法放射性同位素标记法：32P标记DNA 35S标记蛋白质实验结论DNA是T2噬菌体的遗传物质实验过程 标记噬菌体用含32P或35S的培养基培养大肠杆菌，再用大肠杆菌培养T2噬菌体。 噬菌体侵染细菌用含32P或35S的T2噬菌体与细菌混合培养，然后搅拌、离心检测放射性实验过程实验结论实验过程实验结论1
17、.R型活细菌+小鼠不死亡2.S型活细菌+小鼠死亡3.加热致死的S型细菌+小鼠不死亡4.加热杀死的S型细菌+R型活细菌+小鼠死亡加热致死的S型细菌中含有使R型细菌转化为S型细菌的转化因子1.S型细菌提取液+R型活细菌R、S2.S型细菌提取液+蛋白酶/RNA酶/酯酶+R型活细菌R、S3.S型细菌提取液+DNA酶+R型活细菌RDNA是使R型细菌产生稳定性遗传变化的物质1. 1. 在证明在证明DNADNA是遗传物质的过程中是遗传物质的过程中,T2,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述, ,正确的是正确的是
18、( ( ) )A.T2A.T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖B.T2B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNAmRNA和蛋白质和蛋白质C.C.培养基中的培养基中的3232P P经宿主摄取后可出现在经宿主摄取后可出现在T2T2噬菌体的核酸中噬菌体的核酸中D.D.人类免疫缺陷病毒与人类免疫缺陷病毒与T2T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同噬菌体的核酸类型和增殖过程相同C CT2T2噬菌体的宿主是大肠杆菌。其复制和转录需要自己的核酸和噬菌体的宿主是大肠杆菌。其复制和转录需要自己的核酸和大肠杆菌提供的脱氧核苷酸、核糖核苷酸和能量等条件。人类
19、大肠杆菌提供的脱氧核苷酸、核糖核苷酸和能量等条件。人类免疫缺陷病毒是免疫缺陷病毒是RNARNA病毒，而病毒，而T2T2噬菌体是噬菌体是DNADNA病毒。病毒。2.2.艾弗里和同事用艾弗里和同事用R R型和型和S S型肺炎链球菌进行实验，结果如下表。说法错误型肺炎链球菌进行实验，结果如下表。说法错误的是的是( )( )实验组号实验组号接种菌型接种菌型加入物质加入物质1 1R RS S型细菌型细菌的细的细胞提取物胞提取物无无2 2R R蛋白酶蛋白酶3 3R RRNARNA酶酶4 4R R酯酶酯酶5R RDNADNA酶酶D DA.1A.14 4均会出现均会出现S S型活细菌型活细菌B.2B.25 5
20、利用了酶的专一性利用了酶的专一性C.C.实验设计严格遵循了单一变量原则实验设计严格遵循了单一变量原则D.D.通过本实验说明通过本实验说明DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质此实验只能说明此实验只能说明DNA是遗传物质。是遗传物质。3.3.在证明在证明DNADNA是遗传物质的实验中是遗传物质的实验中, ,赫尔希和蔡斯分别用赫尔希和蔡斯分别用3232P P和和3535S S标记噬菌体标记噬菌体的的DNADNA和蛋白质和蛋白质, ,在图中标记元素所在部位依次是在图中标记元素所在部位依次是( () )A.A.B.B.C.C.D.D.D D脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成，脱氧核苷酸由磷
21、酸、脱氧核糖和含氮碱基组成，P P存在存在于磷酸部位；根据氨基酸结构通式，可知于磷酸部位；根据氨基酸结构通式，可知S S存在于氨基存在于氨基酸的酸的R R基中，所以用基中，所以用3232P P和和3535S S标记噬菌体的标记噬菌体的DNADNA和蛋白质，和蛋白质，标记元素所在部位依次是磷酸和标记元素所在部位依次是磷酸和R R基。基。4.4.请结合探究遗传物质的相关实验请结合探究遗传物质的相关实验, ,回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)格里菲思利用肺炎链球菌进行了格里菲思利用肺炎链球菌进行了_(_(填填“体内体内”或或“体外体外”) )转化转化实验实验, ,其中第四组的对照组是其中第四
22、组的对照组是_。 (2)(2)艾弗里及其同事设计实验的关键是艾弗里及其同事设计实验的关键是 _ 。 (3)(3)噬菌体侵染细菌实验中噬菌体侵染细菌实验中, ,所用大肠杆菌的类型有所用大肠杆菌的类型有 。( (是否标记及用何标记是否标记及用何标记) )。若用。若用3232P P标记的噬菌体侵染细菌后标记的噬菌体侵染细菌后, ,上清液出现大量上清液出现大量放射性放射性, ,其原因是其原因是_。 (4)(4)烟草花叶病毒是一种烟草花叶病毒是一种RNARNA病毒病毒, ,将其注入烟草的叶片细胞中将其注入烟草的叶片细胞中, ,叶片会出现叶片会出现花叶病斑。欲探究烟草花叶病毒的遗传物质花叶病斑。欲探究烟草
23、花叶病毒的遗传物质, ,你的实验思路是什么？你的实验思路是什么？ 。 体内体内第一组、第二组和第三组第一组、第二组和第三组 对对S型型细细菌中的菌中的DNA、蛋白质和荚膜多、蛋白质和荚膜多糖等物质提纯和鉴定糖等物质提纯和鉴定,然后与活的然后与活的R型型细细菌混合菌混合未标记、未标记、32P标记和标记和35S标记标记保温时间过短或过长保温时间过短或过长从烟草花叶病毒中分别提取出蛋白质和从烟草花叶病毒中分别提取出蛋白质和RNA,分别注入烟草叶片细胞中分别注入烟草叶片细胞中,观察烟草叶片观察烟草叶片是否出现花叶病斑是否出现花叶病斑烟草花叶病毒是一种烟草花叶病毒是一种RNA病毒病毒,主要组成成分是蛋白质和主要组成成分是蛋白质和RNA。不一定把所有的知识都记在心里，能够取得所需的知识即可。
