1、遗传和变异遗传和变异DNA是主要遗传物质是主要遗传物质导入：导入：思考：思考：“种瓜得瓜，种豆得豆种瓜得瓜，种豆得豆”、“龙生龙，凤生凤，老鼠生儿会打洞龙生龙，凤生凤，老鼠生儿会打洞”“一猪生九子，连母十个样一猪生九子，连母十个样”、这三句諺语，、这三句諺语，体现了什么生物学的现象？体现了什么生物学的现象？子代子代亲代亲代思考：子代与亲代在遗传性思考：子代与亲代在遗传性状上的相似是通过什么物质状上的相似是通过什么物质来控制的？来控制的？遗传物质遗传物质导言：导言：人类长期以来对生命的遗传现象，遗传规律的人类长期以来对生命的遗传现象，遗传规律的探索，从未停止，并且还在不断深入。特别是探索，从未停
2、止，并且还在不断深入。特别是20世纪世纪以来，人们随着对蛋白质越来越多的了解，例如对酶、以来，人们随着对蛋白质越来越多的了解，例如对酶、免疫球蛋白、激素等的了解，人们似乎更倾向于蛋白免疫球蛋白、激素等的了解，人们似乎更倾向于蛋白质与遗传有关，可能是遗传物质，尽管当时人们也质与遗传有关，可能是遗传物质，尽管当时人们也开始认识到核酸是细胞核的主要成份，但是，许多开始认识到核酸是细胞核的主要成份，但是，许多生物学家并不认为遗传物质会是核酸。生物学家并不认为遗传物质会是核酸。那么近百年来，人类是通过什么样的途径和方那么近百年来，人类是通过什么样的途径和方法，才揭穿了遗传物质的秘密，初步确定了法，才揭穿
3、了遗传物质的秘密，初步确定了DNA是是主要的遗传物质这一重要的科学结论呢？这要归功主要的遗传物质这一重要的科学结论呢？这要归功于于20世纪以来，格里菲思、艾弗里、德尔布吕克、世纪以来，格里菲思、艾弗里、德尔布吕克、卢里亚、赫尔希等诸多的科学家通过长期艰苦的科卢里亚、赫尔希等诸多的科学家通过长期艰苦的科学实验，才终于证实了学实验，才终于证实了DNA是主要的遗传物质这一是主要的遗传物质这一重要的科学结论。重要的科学结论。思考：思考：亲代（亲代（2N）雄雄 雌雌精子精子 卵细胞卵细胞 子代子代受精卵受精卵（2N）（2N）（N）（N）减数分裂减数分裂受精受精（2N）有丝分裂有丝分裂19世纪末生物学世纪
4、末生物学家通过对有丝分家通过对有丝分裂、减数分裂和裂、减数分裂和受精作用的研究，受精作用的研究，认识到认识到染色体染色体在在遗传中具有重要的遗传中具有重要的作用。作用。（2N）想一下：想一下：染色体染色体的主要成分是什么？的主要成分是什么？蛋白质和蛋白质和DNA两者谁是遗传物质呢？两者谁是遗传物质呢？2、让我们沿着科学家发现遗传物质的足迹、让我们沿着科学家发现遗传物质的足迹一起去探索遗传物质发现的过程一起去探索遗传物质发现的过程。思考思考:用什么样的实验思路才能找到真正的用什么样的实验思路才能找到真正的遗传物质呢遗传物质呢?科学家们的做法是科学家们的做法是:设法把设法把与与蛋白质蛋白质分开分开
5、,单独地、直接地去观察单独地、直接地去观察DNA的作用的作用2、让我们沿着科学家发现遗传物质的足迹、让我们沿着科学家发现遗传物质的足迹一起去探索遗传物质发现的过程一起去探索遗传物质发现的过程。科学方法一般包括以下几个过程科学方法一般包括以下几个过程:发现问题发现问题 提出假设提出假设 实验验证实验验证 得出结论得出结论1928年，英国科学家格里菲思用年，英国科学家格里菲思用肺炎双球肺炎双球菌在小鼠身上进行转化实验。菌在小鼠身上进行转化实验。R型和型和S型细菌型细菌格里菲思的实验格里菲思的实验(一一)1928年，英国细菌学家格里菲斯用一种双球菌对年，英国细菌学家格里菲斯用一种双球菌对小鼠做实验。
6、这种双球菌能够使多种哺乳动物患肺炎，小鼠做实验。这种双球菌能够使多种哺乳动物患肺炎，因此也称肺炎双球菌。肺炎双球菌有一种有荚膜，在因此也称肺炎双球菌。肺炎双球菌有一种有荚膜，在培养基上能形成光滑的菌落，感染这种细菌的小鼠最培养基上能形成光滑的菌落，感染这种细菌的小鼠最终会因败血症而死亡。因此这种细菌被称为终会因败血症而死亡。因此这种细菌被称为有毒型有毒型(S)；另有一种没有荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙，另有一种没有荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙，小鼠的正常防御系统能够识别并杀死这种细菌，而使小鼠的正常防御系统能够识别并杀死这种细菌，而使小鼠不患病。这种细菌因此被称为小鼠不患病。这种细
7、菌因此被称为无毒型无毒型(R)。有荚膜肺炎双球菌有荚膜肺炎双球菌无荚膜肺炎双球菌无荚膜肺炎双球菌思考：思考：A、在实验的第三步被加热杀死的、在实验的第三步被加热杀死的S S型细菌为什么不能使小鼠致死？型细菌为什么不能使小鼠致死？B B、在第四步中谁导致小鼠死亡？、在第四步中谁导致小鼠死亡？C C、被加热杀死的有毒的、被加热杀死的有毒的S型的球菌，为什型的球菌，为什么会使生活的无毒的么会使生活的无毒的R型球菌变成有毒性型球菌变成有毒性的球菌？的球菌？D、生活的无毒的、生活的无毒的R型球菌究竟被有毒的型球菌究竟被有毒的S型球菌的什么物质转化了？型球菌的什么物质转化了？解释结论结论:第四组的实验中第
8、四组的实验中,已经被加热杀死的已经被加热杀死的S型型细菌中细菌中,必然含有某种可以把必然含有某种可以把R型细菌型细菌转化成有毒的转化成有毒的S型细菌的因子型细菌的因子,而这种转而这种转化因子肯定就是能够控制合成蛋白质的化因子肯定就是能够控制合成蛋白质的遗传物质遗传物质.思考思考:怎样证明起转化作用的因子是怎样证明起转化作用的因子是DNA,而不是而不是S型细菌的其它的成分呢型细菌的其它的成分呢?（2）19441944年美国科年美国科学艾弗里和他的同学艾弗里和他的同事做了事做了实验实验思考思考:1、细菌是属于原核生物还是真核生物？、细菌是属于原核生物还是真核生物？基本结构如何？基本结构如何？2 2
9、、艾弗里是如何设计实验的艾弗里是如何设计实验的?3、艾弗里为什么要分别提取艾弗里为什么要分别提取S型球菌型球菌的的DNA、蛋白质、多糖分别加入到、蛋白质、多糖分别加入到R型球型球菌的培养基中，他的目的是什么，结果菌的培养基中，他的目的是什么，结果如何？如何？4、为什么艾弗里还要用为什么艾弗里还要用DNA酶处理酶处理DNA以后，再重复实验以后，再重复实验?艾弗里等人的结论艾弗里等人的结论:证实证实DNA就是使就是使R型细菌产生稳定的遗型细菌产生稳定的遗传变化的物质传变化的物质,.（3）德尔布吕克的）德尔布吕克的噬菌体噬菌体侵染细菌的实验侵染细菌的实验A、T2噬菌体和大肠杆菌在电镜下的照片噬菌体和
10、大肠杆菌在电镜下的照片 B、T2噬菌体的结构特点噬菌体的结构特点电镜下的噬菌体电镜下的噬菌体大肠杆菌大肠杆菌C、观察与思考观察与思考(实验过程实验过程)a、认真观察噬菌体侵染细菌的步骤：吸附、认真观察噬菌体侵染细菌的步骤：吸附过程、注入过程、注入DNA过程、过程、DNA复制过程、子代复制过程、子代噬菌体形成过程噬菌体形成过程b、思考？思考？（蛋白质和（蛋白质和DNA的元素组成如何？）的元素组成如何？）噬菌体的噬菌体的蛋白质和蛋白质和DNA分别用分别用32P和和35S示踪元示踪元素标记，科学家才能跟踪噬菌体侵染大肠杆素标记，科学家才能跟踪噬菌体侵染大肠杆菌的过程，这也说明生物技术的发展离不开菌的
11、过程，这也说明生物技术的发展离不开物理和化学技术的发展。物理和化学技术的发展。c、思考？思考？子代噬菌体是在什么地方形成的，子代噬菌体是在什么地方形成的，它的蛋白质外壳是从何而来的？噬菌体它的蛋白质外壳是从何而来的？噬菌体DNA进入了大肠杆菌，而蛋白质外壳未进入，这进入了大肠杆菌，而蛋白质外壳未进入，这一事实说明了什么问题？一事实说明了什么问题？结论：结论：DNA是遗传物质是遗传物质A、进入大肠杆菌的噬菌体、进入大肠杆菌的噬菌体DNA携带了携带了DNA复制的遗传信息；复制的遗传信息；B、同时也携带了指导蛋白质合成的遗传、同时也携带了指导蛋白质合成的遗传信息。信息。作为遗传物质的特点，既能够自我
12、复制又作为遗传物质的特点，既能够自我复制又能够控制蛋白质合成。能够控制蛋白质合成。物理学家德尔布吕克、生物学家卢里亚、物理学家德尔布吕克、生物学家卢里亚、赫尔希三人共享赫尔希三人共享1969年的诺贝尔生理学年的诺贝尔生理学和医学奖。和医学奖。思考？思考？这一经典实验能否就此说明蛋白质这一经典实验能否就此说明蛋白质不是遗传物质不是遗传物质?A、烟草花叶病毒的结构特点烟草花叶病毒的结构特点B、认真观察病毒感染正常烟叶，使烟叶、认真观察病毒感染正常烟叶，使烟叶、发病的过程。发病的过程。C、思考？思考？只含有只含有RNA的病毒也能够指导蛋的病毒也能够指导蛋 白质的合成和进行白质的合成和进行RNA的复制
13、，说明什么？的复制，说明什么？烟草花叶病毒烟草花叶病毒在这些病毒中在这些病毒中RNA是遗传物质。是遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质是因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说所以说DNA是是主要主要的遗传物质。的遗传物质。说明：说明：通过以上的经典实验和对实验结果的分通过以上的经典实验和对实验结果的分析，小结出：作为遗传物质的特点究竟析，小结出：作为遗传物质的特点究竟应该是什么？应该是什么？（1）能自我复制和保持连续性能自我复制和保持连续性（2）能够指导蛋白质的合成能够指导蛋白质的合成（3）相对稳定相对稳定练习练习:1、肺炎双球菌转化实验中，发现无毒、肺炎双球菌转化实验中，发现无毒R型和被
14、加热杀死的有毒型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后，型细菌混合后，在小鼠体内找到了下列类型的细菌：在小鼠体内找到了下列类型的细菌：A、有毒、有毒R型型 B、无毒、无毒R型型 C、有毒、有毒S型型 D、无毒、无毒S型型C2、1944年，美国科学家艾弗里等，深入地研究了肺炎双年，美国科学家艾弗里等，深入地研究了肺炎双球菌从球菌从R型转化为型转化为S型的机理，其中能够证明型的机理，其中能够证明DNA是遗传是遗传物质的最关键的实验设计思路是：物质的最关键的实验设计思路是：A、将无毒的、将无毒的R型活细菌与有毒的型活细菌与有毒的S型活细菌混合培养，发型活细菌混合培养，发 现无毒现无毒R 型全部转化为有毒型
15、全部转化为有毒S型型B、从、从S型活细菌中提取型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等物质，加入、蛋白质和多糖等物质，加入培养培养R 型细菌的培养基中，发现有型细菌的培养基中，发现有R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌型细菌C、从加热杀死的、从加热杀死的S型中提取型中提取DNA、蛋白质和多糖等物质，、蛋白质和多糖等物质，分别加入培养分别加入培养R型细菌的培养基中，发现有型细菌的培养基中，发现有R 型细菌转化为型细菌转化为S型细菌型细菌D、从、从S型活细菌中提取型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等物质，分别、蛋白质和多糖等物质，分别加入培养加入培养R型细菌的培养基中，发现有型细菌的培养基中，发现有R型
16、转化为型转化为S型细菌型细菌D下图是有关肺炎双球类菌转化的实下图是有关肺炎双球类菌转化的实验模式，请根据图回答有关问题：验模式，请根据图回答有关问题：（1）该实验表明）该实验表明-转化为转化为-（2）使肺炎双球类菌转化的转化）使肺炎双球类菌转化的转化因子是因子是-。在四十年代，。在四十年代，DNA的提纯技术还不够完善，为了的提纯技术还不够完善，为了排除蛋白质殘留在排除蛋白质殘留在DNA中，可能是中，可能是转化因子的推测，人们分别用转化因子的推测，人们分别用-和和-加以处理，得到更单纯加以处理，得到更单纯的的-和和-，进行转化实验，进行转化实验，从而得到更可靠的实验结果。从而得到更可靠的实验结果
17、。（3）从图中也可看出）从图中也可看出-也不是也不是转化因子。转化因子。R型型S型型DNADNA酶酶蛋白酶蛋白酶DNA蛋白质蛋白质 荚膜多糖荚膜多糖某科学家做某科学家做“噬菌体侵染细菌实验时噬菌体侵染细菌实验时”有同位素有同位素32P和和35S作了如下标记：作了如下标记：噬菌体成分噬菌体成分细菌成分细菌成分核苷酸核苷酸标记标记32P标记标记31P氨基酸氨基酸标记标记32S标记标记35S 子噬菌体与亲噬菌体特性相同，请分析回答：子噬菌体与亲噬菌体特性相同，请分析回答：（1）子噬菌体的）子噬菌体的DNA分子中含有的上述元素是分子中含有的上述元素是-，原，原因是因是-。（2）子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是）子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是-，原因是原因是-。（3）此实验证明了）此实验证明了-。31P、32P噬菌体的噬菌体的DNA进入细菌后，利用细菌中未标记的含进入细菌后，利用细菌中未标记的含31P的核苷酸为原料合成自身的核苷酸为原料合成自身DNA。35S因为噬菌体的蛋白质外壳未进入细菌体内，而是以细因为噬菌体的蛋白质外壳未进入细菌体内，而是以细菌内的含标记菌内的含标记35S的氨基酸合成蛋白质的。的氨基酸合成蛋白质的。DNA是遗传物质是遗传物质
