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(共54张PPT)
第3章　基因的本质
第1节　DNA是主要的遗传物质
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研习任务一　肺炎链球菌的转化实验
素养目标：1.生命观念：从分子水平上，利用结构与功能观，分析DNA适合作为遗 传物质应具备的特点。2.科学思维：运用比较法、归纳法分析肺炎链球菌体外转化实 验、噬菌体侵染大肠杆菌实验的异同。3.科学探究：分析肺炎链球菌转化实验，学会 自变量控制中的加法原理和减法原理。4.科学思维：分析肺炎链球菌体外转化实验、 噬菌体侵染大肠杆菌实验和烟草花叶病毒重建实验的实验结论，归纳概括出DNA是 主要的遗传物质。
1. 对遗传物质的早期推测
（1）20世纪20年代，大多数科学家认为 是生物体的遗传物质。
（2）20世纪30年代，人们认识到 的重要性，但是认为 是遗传物 质的观点仍占主导地位。
2. 两种肺炎链球菌的比较
项目 图示 菌落（光滑、
粗糙） 有无
荚膜 有无
毒性
S型
细菌
R型
细菌
蛋白质　
DNA　
蛋白质　
光滑
有
有
粗糙
无
无
梳理　教材
3. 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
组别 实验过程及结果 结论
第一组 R型活细菌 小鼠 已经加热致死 的S型细菌， 含有某种促使 R型活细菌转 化为S型活细 菌的活性物 质——
第二组 S型活细菌 小鼠 S型活细菌
第三组 加热致死的S型细菌 小鼠
第四组
不死亡　
转化
因子　
死亡　
不死亡　
死亡　
4. 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
×
√
√
√
互动　探究
1. 加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后注入小鼠体内，小鼠死亡，这是否能说明全 部R型细菌都转化成了S型细菌？为什么？
提示：不能。被转化的R型细菌只有一小部分，但这种转化可以遗传，转化成的有毒 的S型活细菌繁殖后导致小鼠死亡。
2. 格里菲思的肺炎链球菌转化实验能说明DNA是遗传物质吗？为什么？
提示：不能。该实验所用的实验材料是活的细菌或杀死的细菌，实验中没有单独地直 接观察DNA的作用，因此不能说明DNA是遗传物质。
3. 加热杀死的S型细菌为什么不能导致小鼠死亡？
提示：导致小鼠死亡的是S型细菌产生的蛋白质，加热会导致蛋白质变性，失去导致 小鼠死亡的功能。
4. 艾弗里的第五组实验目的是什么？
提示：验证DNA分解后的产物不能使R型活细菌转化为S型活细菌，从而证实了只有 完整的DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
5. 转化产生的S型活细菌的后代也是有致病性的S型细菌，这说明什么？
提示：转化的性状可以遗传。
重点　理解
1. 肺炎链球菌体内与体外转化实验的比较
比较项目 体内转化实验 体外转化实验
实验者 格里菲思 艾弗里及其同事
培养细菌 在小鼠体内 体外培养基
实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各成分的作用进行对照
实验结果 加热杀死的S型细菌能使R型活 细菌转化为S型活细菌 S型细菌的DNA能使R型活细菌转化 为S型活细菌
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化 的物质
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌注射到 小鼠体内作为对照实验来说明 确实发生了转化 将物质提纯、分离后，直接、单独地 观察某种物质在实验中所起的作用
联系 ①所用材料相同
②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实 验的延伸
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
2. 肺炎链球菌转化实验中的相互对照
相互对照时每组既是实验组又是对照组，每个实验组除要探究的因素不相同外，其他 条件均相同且适宜，最终结论必须由几组实验结果对比得出。
（1）DNA和蛋白质在加热的情况下都会变性，但是蛋白质变性后，会永久性失活， 而DNA变性后，降低温度后会恢复活性。
（2）在肺炎链球菌的转化实验中，使小鼠致死的是S型细菌，不是S型细菌的DNA。
（3）在肺炎链球菌的转化实验中，只有少数的R型细菌转化为S型细菌，并非全部的 R型细菌都发生转化。
（4）转化的实质：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，即发生了基因重组，从而使R型细菌转化 为S型细菌。
随堂　练习
A. 该实验提取出的S型细菌的DNA的纯度为100％
B. 该实验中R型细菌的DNA能使S型细菌转化
C. 加入DNA酶的目的主要是证明核苷酸不是遗传物质
D. R型细菌被转化为S型细菌后，其增殖产生的子代菌为S型细菌
解析：该实验是通过酶解法除去相应化合物而实现各种化合物的“分离”，A项错 误；艾弗里的体外转化实验中S型细菌的DNA引起R型细菌转化成S型细菌，B项错 误；加入DNA酶的目的是从另一方面证明DNA是遗传物质，C项错误；R型细菌被转 化为S型细菌后，其遗传物质发生了稳定性改变，故其增殖产生的子代菌为S型细菌， D项正确。
D
A. 该实验的自变量控制利用了“减法原理”
B. 该实验证明了DNA是主要的遗传物质
C. 艾弗里完全摒弃了格里菲思的实验思路
D. 加入RNA酶的实验组，其培养结果中无S型细菌
解析：艾弗里肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从 而鉴定出DNA是遗传物质，其自变量的控制利用了“减法原理”，A项正确；艾弗里 证明了DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，B项错误；艾弗里继承 了格里菲思实验的对照思路，C项错误；在提取物中加入RNA酶后，只能将RNA水 解，其中的DNA与R型细菌混合培养，仍会出现S型菌落，D项错误。
A
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研习任务二　噬菌体侵染细菌的实验
梳理　教材
1. T2噬菌体的结构和增殖
2. 实验方法
、离心法等。
3. 噬菌体侵染细菌实验过程及结果分析
实验过程 实验组别
一 二
标记大
肠杆菌 含35S的培养基＋无标记的大肠杆菌→含35S的大肠杆菌 含32P的培养基＋无标记的大肠杆菌→含32P的大肠杆菌
同位素标记法　
实验过程 实验组别
一 二
标记 噬菌体 无标记的噬菌体→侵染含35S 的大肠杆菌→含35S的噬菌体 无标记的噬菌体→侵染含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体
噬菌体侵
染细菌 含35S的噬菌体＋无标记的大 肠杆菌→混合培养→搅拌后 离心 含32P的噬菌体＋无标记的大肠杆菌→混合培养→搅拌后离 心
实验过程 实验组别
一 二
实验 结果 上清液放射性很高，沉淀物 放射性很低 上清液放射性很低，沉淀物放射性很高
实验 分析 噬菌体侵染细菌时，含32P的噬菌体DNA进入了细菌体内，而含35S的噬菌体蛋白质外壳并未进入细菌体内
结论 DNA是噬菌体的遗传物质
×
×
√
×
互动　探究
1. 为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？能否用14C和18O标记 噬菌体？
提示：因为噬菌体营寄生生活，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再 用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。不能，因为DNA和蛋白质都 含C和O。
2. 若保温时间过短，对第一组实验和第二组实验的结果会产生什么影响？为什么？
提示：对第一组实验无影响，但会导致第二组实验的上清液中出现较高的放射性。因 为保温时间过短，会有大量亲代噬菌体尚未将DNA注入大肠杆菌，搅拌离心后这部 分完整的噬菌体一并出现在上清液中。
3. 若保温时间过长，对以上两组实验的结果又会产生什么影响？为什么？
提示：对第一组实验无影响，但会导致第二组实验的上清液出现较高的放射性。因为 保温时间过长，子代噬菌体已经从裂解的大肠杆菌中释放出来，经搅拌离心，这部分 完整的子代噬菌体会一并出现在上清液中。
4. 若搅拌不彻底，对以上两组实验的结果又会产生什么影响？为什么？
提示：会导致第一组实验的沉淀物中出现较高的放射性，对第二组实验无影响。因为 如果搅拌不彻底，亲代噬菌体的蛋白质外壳无法与大肠杆菌细胞分离，经离心，会同 大肠杆菌细胞一起出现在沉淀物中。
重点　理解
1. 噬菌体侵染细菌的实验结果及误差分析
（1）用含32P的噬菌体侵染大肠杆菌
（2）用含35S的噬菌体侵染大肠杆菌
2. 肺炎链球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较
项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
相同点 实验原则 都遵循了对照原则
实验结论 都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质
实验思路 均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用
项目 肺炎链球菌体
外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
不同点 方法 酶解法：对细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA 酶处理后，与R型细菌混合培养
结论 证明DNA是遗传物质 该实验只能证明DNA是遗传物质，不 能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白 质没有进入大肠杆菌体内
有关噬菌体侵染细菌实验的两点提醒
（1）该实验中，只有DNA进入细菌体内，DNA复制和蛋白质合成所需要的原料、能 量和场所等均由宿主细胞－－细菌提供。
（2）32P和35S不能同时标记噬菌体，因为用放射性同位素标记后只能检测到某一化合 物是否带有放射性标记，并不能检测到是何种放射性同位素标记。
随堂　练习
A. 用含有32P的大肠杆菌培养噬菌体使其带上标记
B. 沉淀物中的放射性不可能来自大肠杆菌中的RNA
C. 保温时间过短上清液中的放射性就会明显增多
D. 该实验用35S或15N进行标记可得到相同的实验结论
D
解析：噬菌体不能直接生活在培养液中，应先使大肠杆菌带上标记，然后用噬菌体侵 染带标记的大肠杆菌，就能使噬菌体带有32P，A正确；32P存在于噬菌体的DNA中， 该DNA在大肠杆菌中作为噬菌体复制的模板，而大肠杆菌中的RNA是以大肠杆菌中 不带标记的核糖核苷酸为原料合成，故沉淀物中的放射性不可能来自大肠杆菌中的 RNA，B正确；保温时间过短，会有一些亲代噬菌体的DNA尚未注入大肠杆菌，搅拌 后离心，上清液的放射性会明显增多，C正确；用15N可以标记噬菌体的蛋白质外売和 DNA，32P只能标记噬菌体的DNA，35S只能标记噬菌体的蛋白质外売，而噬菌体侵染 细菌时，蛋白质外壳留在外面，DNA进入细菌内部，因此用15N标记不能得到相同的 实验结论，D错误。
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研习任务三　DNA是主要的遗传物质
梳理　教材
1. RNA是遗传物质的证据
（1）实验材料
①烟草花叶病毒：组成为 和 。
②烟草。
RNA　
蛋白质　
（2）实验过程及现象
（3）实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，而蛋白质不是。
2. DNA是主要的遗传物质
生物
类型 细胞生物 非细胞生物
真核生物 原核生物 DNA病毒 RNA病毒
实例 真菌、原生生物、所有动植物 细菌、蓝细菌、 放线菌等 噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等 HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等
核酸
种类 DNA和RNA
遗传
物质 DNA RNA
归纳：绝大多数生物的遗传物质是 ，只有极少数病毒的遗传物质是________
DNA和RNA
DNA
RNA
DNA
DNA
结论： 是主要的遗传物质
DNA　
RNA　
DNA　
×
×
√
×
互动　探究
1. 人们在探究哪种物质是遗传物质时，采用的共同设计思路是什么？
提示：设法将物质分开，单独看其作用。
2. 怎样判断一种生物的遗传物质是DNA还是RNA？
提示：有细胞结构的生物，其遗传物质一定是DNA；无细胞结构的病毒，其遗传物 质是DNA或RNA。
重点　理解
探究遗传物质的三种方法
1. 有关遗传物质的三点提醒
（1）并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。
（2）DNA并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
（3）一种生物只能有一种遗传物质，在同一种生物体内，不存在“主要遗传物质” 和“次要遗传物质”之分。
2. 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。
（1）加法原理：与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如， 在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加 温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就是利用了“加法原理”。
（2）减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如， 在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定 出DNA是遗传物质，就是利用了“减法原理”。
随堂　练习
D
A. 烟草花叶病毒中的核苷酸有8种
B. 图中A型后代的外壳是蛋白质B
C. 若用DNA酶处理该病毒，会使其失去
感染力
D. 该实验证明RNA是遗传物质，蛋白质
不是遗传物质
解析：烟草花叶病毒中的核酸是RNA，其中的核苷酸共有4种，A错误；图中A型后代 的RNA来自A，故其蛋白质外壳是A，B错误；该病毒的遗传物质是RNA，酶具有专 一性，故若用DNA酶处理该病毒，不会使其失去感染力，C错误；该实验的子代与提 供RNA的亲本相同，证明RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，D正确。
[知识结构]
[主题要点]
1. 肺炎链球菌体内转化实验的结论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活 细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。
2. 艾弗里通过对肺炎链球菌的体外转化实验的研究，提出DNA才是使R型细菌产生稳 定遗传变化的物质。
3. T2噬菌体侵染细菌的实验证明：DNA才是噬菌体的遗传物质。
4. 绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
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课堂小测试
A. 不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B. 蛋白质与生物的性状密切相关
C. 蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D. 蛋白质中氨基酸的不同排列顺序可能蕴含大量遗传信息
解析：不同生物的蛋白质在结构上存在差异，蛋白质的不同结构可能对应不同的遗传 信息，A项正确；作为遗传物质，要能控制生物的性状，而蛋白质与生物的性状密切 相关，B项正确；蛋白质高温变性，DNA高温变性但温度降低后又能恢复原来的结 构，DNA比蛋白质具有更高的热稳定性，C错误；作为遗传物质要能储存大量的遗传 信息，而蛋白质中氨基酸的不同排列顺序可能蕴含大量遗传信息，D项正确。
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
A. S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠体内
B. R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠体内
C. R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌DNA→注射入小鼠体内
D. S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌DNA→注射入小鼠体内
B
解析：S型细菌的DNA＋DNA酶，DNA被水解，失去了转化作用，对后面加入的R型 细菌没有转化作用，R型细菌无毒，注射入小鼠体内，小鼠存活，A不符合题意；R型 细菌的DNA＋DNA酶，DNA被水解，但后面加入的S型细菌有毒，注射入小鼠体内， 小鼠死亡，B符合题意；R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却，R型细菌已经死亡， 后面再加入S型细菌的DNA也不会发生转化作用，因此注射入小鼠体内，小鼠存活， C不符合题意；S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却，S型细菌已经死亡，后面再加入 R型细菌的DNA也不会发生作用，因此注射入小鼠体内，小鼠存活，D不符合题意。
材料及标记实验组 T2噬菌体 大肠杆菌
① 14C标记 未标记
② 35S标记 3H标记
③ 未标记 35S标记
④ 35S标记 32P标记
A. ①和② B. ②和③ C. ②和④ D. ①和③
B
解析：噬菌体利用大肠杆菌中的原料合成蛋白质，由于大肠杆菌没有被标记，则子代 噬菌体的蛋白质外壳没有放射性物质，①不符合题意；3H标记的氨基酸合成的蛋白质 构成子代噬菌体的蛋白质外壳，子代噬菌体蛋白质外壳能检测到放射性，②符合题 意；亲代噬菌体利用大肠杆菌的原材料来生产子代噬菌体的蛋白质外壳，子代噬菌体 蛋白质外壳会出现放射性，③符合题意；蛋白质中不含32P，用32P标记大肠杆菌，子 代噬菌体蛋白质外壳不会出现放射性，④不符合题意。故选B。
A. 孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质
B. 艾弗里对S型细菌进行加热处理，使蛋白质变性，而DNA相对稳定
C. 烟草花叶病毒感染烟草实验说明部分病毒的遗传物质是RNA
D. 在噬菌体侵染细菌实验中，若35S标记组的沉淀物中放射性较高，则可能原因是保 温时间过长
C
解析：孟德尔并没有证实遗传因子的化学本质，A错误；对S型细菌进行加热处理的 科学家是格里菲思，B错误；烟草花叶病毒感染烟草实验说明该病毒的遗传物质是 RNA，说明部分病毒的遗传物质是RNA，C正确；在噬菌体侵染细菌实验中，若35S标 记组的沉淀物中放射性较高，则可能原因是搅拌不充分，部分噬菌体的蛋白质外壳吸 附在细菌上造成的，D错误。
5. DNA和蛋白质都是生物体内重要的大分子物质，究竟哪种物质是遗传物质的问题 曾引起生物学界激烈的争论。1928年，格里菲思提出转化因子，转化因子究竟是什么 物质呢？1944年艾弗里和他的同事完成了以下实验。他们将去除绝大部分糖类、蛋白 质和脂质的S型细菌提取物分别进行不同的处理后，加入到含有R型活细菌的培养基 中，处理方法及实验结果如下表所示：
项目 处理条件 菌落生长情况
第一组 未处理 －
第二组 加蛋白酶
第三组 加RNA酶
第四组 加酯酶
第五组 加DNA酶
注：“ ”代表R型菌落，“ ”代表S型菌落。
（1）推测第一组培养基中活菌类型为 ，设置第一组实验的目的 是 ；推测第五组菌落生长情况，并将结果绘制在上表第五组的培养皿中。
解析：（1）由于第一组未处理，作为对照组，则第一组培养基中活菌类型为R型和S 型细菌。由于第五组加入了DNA酶，导致S型细菌DNA被分解，则R型细菌不能被转 化，所以第五组培养皿中菌落都是R型细菌，如答案图中所示。
R型和S型细菌
对照
解析：（2）根据以上五组实验可以得出，DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物 质（DNA是遗传物质）。
解析：（3）从控制自变量的角度，实验的基本思路是：依据自变量控制中的“减法 原理”，在每个实验组S型细菌提取物中特异性地去除了一种物质。
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质（DNA是遗
传物质）
在每个实验组S型细
菌提取物中特异性地去除了一种物质

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