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(共34张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
（第一课时）物质
本节内容
典型习题
格里菲斯肺炎链球菌的转化实验
艾佛里肺炎链球菌的转化实验
对遗传物质的早期推测
第1节
DNA是主要的遗传物质
一、学习目标
二、重难点
1.阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。
2.说明DNA是主要的遗传物质。
3.说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
4.认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，
认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。
1.肺炎链球菌转化实验的原理和过程。
2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
前情回顾：名人榜
孟德尔
1866年提出“遗传因子”，并总结遗传规律
约翰逊
1909年把“遗传因子”命名为基因
萨 顿
1903年提出基因在染色体上的假说
摩尔根
1909年实验证明基因位于染色体上
弗莱明等
1879年德国生物学家弗莱明经过实验发现染色体。主要组成成分是 DNA和蛋白质
DNA

蛋白质
魏斯曼等
1890年减数分裂的研究：为找到基因提供了最正确的线索
蛋白质是由多种氨基酸连接而成的大分子。
2.组成蛋白质的氨基酸有多少种？
3.蛋白质结构多样性的原因？
21种
氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构不同
知识回顾
1.蛋白质的基本单位？及其结构简式？
氨基酸
DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
但由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，
人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
知识回顾
一、对遗传物质的早期推测
①氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
1.20世纪20年代
②没发现其他大分子有类似的结构特点。
蛋白质是生物体的遗传物质。
①人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
2.20世纪30年代
②意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
问题探讨
20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，能够指导蛋白质的合成，从而控制性状，结构比较稳定等等。
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。
噬菌体侵染细菌的实验
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里确定转化因子的实验
DNA是遗传物质的证据
证据1：(格里菲思)肺炎链球菌（体内）转化实验
类型 R型细菌 S型细菌
菌体 无多糖类荚膜 有多糖类荚膜
菌落 粗糙（rough） 光滑（smooth）
毒性 不致病 可致病，使人和小鼠患肺
炎，小鼠并发败血症死亡
1. 实验材料：
小鼠和两种肺炎链球菌
多糖类
的荚膜
证据1：(格里菲思)肺炎链球菌（体内）转化实验
【拓展】：菌落、荚膜
菌落：是由单个细菌在适宜固体培养基表面生长繁殖到一定程度，形成的肉眼可见的子细胞种群。
荚膜：某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质，主要成分是多糖。
无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物后，容易被吞噬细胞吞噬消灭，有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
格里菲思的体内转化实验过程
注射加热杀死的S型菌+R型活细菌
分离出的细菌大部分是R型菌
对照原则、单一变量原则
3.对比第一、二组的实验现象，这说明了什么？
【思考】：
1.分析实验的自变量？
注入的肺炎链球菌的类型和死活
2.分析实验的实验组和对照组？
第一至三组为对照组，第四组为实验组
R型活细菌使小鼠不死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。
4.对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？
加热致死的S型细菌使小鼠不死亡。
从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以判断：已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
【提醒】发生转化的只是少部分R型细菌。
转化后的S型细菌后代还是S，
说明转化后可以稳定遗传。
（实验结论）
格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
①ab段R型细菌数量减少的原因是：
②bc段R型细菌数量增多的原因是：
③后期出现的大量S型细菌的来源:
小鼠进行免疫反应致使R型细菌数量减少。
R型细菌转化为S型细菌后，S型细菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。
R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来。
转化后的S型细菌可稳定遗传。
格里菲思的体内转化实验
1.将S型肺炎链球菌的DNA与R型肺炎链球菌混合，注射入小鼠体内，两种细菌的含量变化过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中开始R型肺炎链球菌数量下降
是因为R型细菌正在转化成S型细菌
B．S型肺炎链球菌的出现说明了
DNA是“转化因子”
C．由R型细菌转化而来的S型细菌的后代仍是R型细菌
D．图中后期出现的大量S型细菌是由R型细菌直接转化而来的
对应训练1
B
解析：图中开始R型细菌数量下降主要是因为小鼠的免疫系统正在清除R型细菌，A错误；
由R型细菌转化而来的S型细菌的后代为S型细菌，C错误；
图中后期出现的大量S型细菌，是由R型细菌转化产生的S型细菌进行繁殖后得到的，D错误。
[答案]B
加热杀死S型菌的实质:
【拓展】：
（1）蛋白质：
①加热使氢键断裂，形成单链，降温后恢复双链和活性；
完全失活不可逆
②DNA的热稳定性高
（2）DNA：
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
【思考】：在杀死的S型细菌中含有哪些物质？关键思路？
但究竟哪一个才是转化因子呢？
【关键思路】
把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
证据2：(艾弗里)肺炎链球菌体外转化实验
有R型细菌的培养液
加热杀死的S型细菌的细胞
提取液
+
S型细菌
R型细菌
有R型细菌的培养液
加热杀死的S型细菌的细胞
提取液
+
S型细菌
R型细菌
混合
混合
有R型细菌的培养液
加热杀死的S型细菌的细胞
提取液
+
混合
只长R型细菌
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
结论
DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，蛋白质不是遗传物质。
一、艾弗里及同事的体外转化实验过程
二. 实验过程归纳：
1.分析实验的自变量？
向培养基中加入的S型菌的成分不同
2.分析实验的实验组和对照组？
第一至四组为对照组,第五组为实验组
3.分析实验的方法
2.被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数；
1.艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
【注意】：
酶解法、细菌体外培养
4.如何区分R型和S型菌
根据菌落的形态
该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？控制自变量方法？
遵循单一变量原则和对照原则。
其巧妙之处在于：运用“减法原理”。
最大的困难是：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等）
【思考】：
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。 与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
科学方法
我们之前学过的哪个实验运用了加法原理？
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的实质：
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
DNA具有热稳定性。加热使蛋白质变性失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。
三、艾弗里及同事的体外转化实验拓展
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
格里菲思体内转化实验 艾弗里及同事体外转化实验
培养场所
巧妙构思
实验结论
小鼠体内
培养基
将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化
将物质分离提纯后，
直接、单独的观察各物质的作用
存在某种转化因子让R→S
DNA才是使R型菌
产生稳定遗传变化的物质
四、肺炎链球菌的转化实验小结
四、肺炎链球菌体内和体外转化实验的联系
1.体内转化实验是体外转化实验的基础，
仅说明S型细菌体内有“转化因子”；
体外转化实验则是前者的延伸，
进一步证明了“转化因子”是DNA。
2.所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌。
3.实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。
1．如图表示某生物兴趣小组做的肺炎链球菌的转化实验，下列相关叙述错误的是(　　)

A．DNA酶的作用是水解S型细菌的DNA
B．结果1中S型肺炎链球菌占绝大多数
C．该实验证明DNA是遗传物质
D．结果2中全部为R型肺炎链球菌
B
解析：DNA酶的作用是水解S型细菌中的DNA，使其失去转化活性，A正确；结果1中只有少数R型细菌转化为S型细菌，S型肺炎链球菌占少数，B错误；该实验证明DNA是遗传物质，C正确；S型细菌DNA被水解而失去作用，导致R型细菌无法转化为S型细菌，因此结果2中全部为R型肺炎链球菌，D正确。
2.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA
→注射入小鼠
④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA
→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（ ）
A.存活，存活，死亡，死亡 B.存活，死亡，存活，死亡
C.存活，死亡，死亡，存活 D.存活，死亡，存活，存活
D
A、S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
B、R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
C、R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
D、S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
[解析]
①S型菌的DNA+DNA酶，由于DNA酶水解S型细菌的DNA,转化因子失活，R型菌无致病性，注射入小鼠体内，小鼠存活；
②R型菌的DNA+DNA酶，R型DNA被水解，不起作用，最后加入的是有毒的S型细菌有致病性，注射入小鼠体内导致小鼠死亡；
③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却，R型活菌已在高温加热时死亡,没有R活菌,只有S型菌的DNA也不可能转化出S型活菌,注射入小鼠后，小鼠存活；
④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却，S型细菌和DNA酶经高温加热后死亡,仍含有有活性的S型细菌DNA,但最后加入R型细菌的DNA,S型细菌DNA不能转化R型细菌的DNA得到S型细菌,故小鼠存活
[答案]D
3.下图是肺炎链球菌的体内和体外转化实验中 R 型细菌
和 S型细菌的数量变化曲线。
下列有关说法错误的是(　 )
A.体内转化实验中，小鼠体内的S型活细菌含有R 型细菌的遗传物质
B.高温不能改变 DNA的结构，
所以加热致死的S型细菌能将R型细菌转变成S型细菌
C.①可表示体内转化实验中R型细菌(曲线乙)
和S型细菌(曲线甲)的数量变化曲线
D.②可表示体外转化实验中R型细菌(曲线甲)
和S型细菌(曲线乙)的数量变化曲线
B
高温能使DNA变性，能改变其结构，但温度降低到合适的温度时，DNA能复性
[解析]
体内转化实验中，加热致死的S型细菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌，小鼠体内的S型活细菌含有R型细菌的遗传物质，A正确；
高温能使DNA变性，能改变其结构，但温度降低到合适的温度时，DNA能复性，因此，加热致死的S型细菌能将R型细菌转变成S型细菌，B错误；
①中曲线乙先下降而后上升，表现为小鼠对细菌的抵抗过程，因此为体内转化实验，其中R型细菌为曲线乙，S型细菌为曲线甲，C正确；
②中显示两种细菌的数量变化均上升，表示体外转化实验，其中R型细菌为曲线甲，S型细菌为曲线乙，因为S型细菌是由R型细菌转化而来的，D正确。
[答案]B
拓展：对S型细菌和R型细菌转化的理解
(1)转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，从而使R型细菌转化为S型细菌。
(2)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
课时作业 巩固提升

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