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(共24张PPT)
第17讲 DNA是主要的遗传物质
必备知识 关键能力 学科素养
1.肺炎双球菌转化实验的过程及结论 2.噬菌体侵染细菌实验的过程及结论 3.细胞生物和病毒的遗传物质 1.说明格里菲思实验的过程和结论 2.说明艾弗里实验的设计思路、实验过程和结论 3.说明噬菌体侵染细菌实验的设计思路、实验过程和结论 4.说明生物的遗传物质 1.通过对遗传物质的探索过程,明确DNA是主要的遗传物质(生命观念)
2.通过对遗传物质探索过程的讨论,培养逻辑思维、创新思维能力(科学思维)
3.通过对经典实验的分析,培养实验设计及对结果分析的能力(科学探究)
本节考纲要求
②注入活的S型细菌
①注入活的R型细菌
③注入加热杀死
的S型细菌
④注入加热杀死的S型细菌＋活的R型细菌
分离出S型细菌
经典实验重现（教材P43）：格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
R型活细菌无毒性，S型活细菌有毒性
被加热杀死的S型细菌无毒性
R型活细菌可转化为S型细菌
结
果
分
析
①②组对比说明
②③组对比说明
④与①②③组对比说明
推测：加热杀死的S型细菌，必然含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”，这种“转化因子”将无毒的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。
加热杀死的S型细菌
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA ……
考点一、肺炎双球菌的转化实验
含有
小组讨论，设计实验探究使R型转化为S型细菌的转化因子是S型细菌中的哪种物质，并简要说出实验思路（2min）。
提示：
自变量？
如何设置对照？
因变量？
预期结果和结论？
探究活动①：S型细菌中究竟哪种物质是转化因子？
探究活动①：S型细菌中究竟哪种物质是转化因子？
加热杀死的S型细菌
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA ……
考点一、肺炎双球菌的转化实验
含有
实验思路：从加热杀死的S型细菌中分离出各种成分，并纯化。分别将每一种成分与R型细菌混合培养一段时间。观察哪一种成分能使R型细菌转化成S型细菌。
小组讨论，设计实验探究使R型转化为S型细菌的转化因子是S型细菌中的哪种物质，并简要说出实验思路（2min）。
S型细菌
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
分离 提纯
分别与R型活细菌混合培养
R S
多数
少数
R
R
R
R
艾弗里体外转化实验
DNA纯度越高，转化越有效
实验结论：DNA是转化因子
考点一、肺炎双球菌的转化实验
即DNA是使R型细菌产生稳定遗传的遗传物质
①
②
③
④
⑤
DNA+DNA酶
⑥
R
①研究发现R型细菌在生长到一定阶段时，就会分泌一种小分子的蛋白质，称为感受态因子，从而变成感受态细胞。
②加热灭活的S型细菌遗留下了完整的细菌拟核DNA的各个片段，其中包括控制荚膜形成的基因，即S基因(smooth gene)
转化的实质：S型细菌中决定荚膜的基因片段整合到R型细菌的DNA中，实现了 。
实验后再反思：结合所学知识和以下资料，说出R型细菌转化成S型细菌的实质是什么？。
基因重组
质疑：艾弗里实验中提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，在已有实验的基础上如何排除蛋白质是遗传物质的说法？
S型细菌
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
分离 提纯
分别与R型活细菌混合培养
R S
多数
少数
R
R
R
R
DNA+DNA酶
⑥
R
①
②
③
④
⑤
⑦
蛋白质+蛋白酶
问题：能否将DNA和蛋白质彻底分开，单独地、 直接地去观察它们各自的作用呢？
质疑：艾弗里实验中提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，在已有实验的基础上如何改进实验？
大肠杆菌
考点二、噬菌体侵染细菌的实验
教材P44：①T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身__________的作用下，利用 合成自身的组成成分，进行大量增殖。
1.实验材料：
2.增殖过程：
吸附
注入
合成
组装
释放

遗传物质
遗传物质
大肠杆菌体内的物质
DNA
蛋白质
T2噬菌体、大肠杆菌
考点二、噬菌体侵染细菌的实验
35S
32P
用什么放射性元素去标记？
放射性同位素标记
3.实验方法：
思考：DNA和蛋白质是肉眼看不见的分子，如何观察它们是否注入细菌？
能不能用3H、14C标记噬菌体？
大肠杆菌
C、H、O、N、P
C、H、O、N、S
DNA
蛋白质
阅读教材P44-45，结合以下问题，描述赫尔希和蔡斯的实验思路：
（1）自变量？因变量？分为几组实验？如何设置对照？
（2）若DNA是遗传物质，则预期结果是？
（3）本实验能否证明DNA是遗传物质？
探究活动②：遗传物质究竟是DNA还是蛋白质？(5min)
实验思路：用35S、32P分别标记的噬菌体，单独去感染未被标记的大肠杆菌，保温一段时间后，搅拌离心，检查两组实验对应的离心管中上清液和沉淀物中的放射性情况。（还可以进一步观察细菌裂解释放的子代噬菌体的放射性情况。）
预期结果和结论：若用35S标记组感染实验对应的离心管中，放射性同位素主要在上清液中， 32P 标记组感染实验对应的离心管中放射性同位素主要分布在沉淀物中。说明DNA是遗传物质。
35S大肠杆菌
32P大肠杆菌
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
含35S的培养基
含32P的培养基
（1）如何让噬菌体带上放射性标记？能不能让噬菌体同时标记32P和35S？
4.实验过程
小提示：放射性同位素标记技术只能检测放射性的强弱，不能区分具体是哪种元素的放射性
分别用含32P、35S的培养基培养标记大肠杆菌，再用大肠杆菌标记噬菌体
大肠杆菌
侵染（保温）、搅拌、离心
未标记大肠杆菌
侵染（保温）、搅拌、离心
35S标记的噬菌体
（2）实验中保温的目的？保温时间有何要求？过长或过
短对两组实验的结果分别会有何影响？
①保温目的：让噬菌体充分侵染大肠杆菌；
③保温时间过长或过短都会导致32P标记组上清液出现放射性
②保温的时间：要求全部噬菌体侵染细菌且未释放
未标记
32P标记的噬菌体
4.实验过程
大肠杆菌
4.实验过程
侵染（保温）、搅拌、离心
未标记大肠杆菌
侵染（保温）、搅拌、离心
35S标记的噬菌体
未标记
32P标记的噬菌体
（3）搅拌的目的？搅拌不充分对两组实验有何影响？
离心的目的？
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；
离心：上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
未标记大肠杆菌
5.预期实验结果
35S标记的噬菌体
未标记大肠杆菌
32P标记的噬菌体
侵染（保温）、搅拌、离心
上清液中放射性很高
沉淀物无放射性
侵染（保温）、搅拌、离心
沉淀物的放射性很高
上清液中无放射性
（4）若DNA是遗传物质，则预期结果是？
未标记大肠杆菌
5.实验结果
未标记大肠杆菌
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
侵染（保温）、搅拌、离心
上清液中放射性很高
沉淀物有低放射性
侵染（保温）、搅拌、离心
沉淀物的放射性很高
上清液中有低放射性
子代噬菌体中检测到了放射性
子代噬菌体没有检测到放射性
结论：DNA是遗传物质。
被35S标记的噬菌体
侵染（保温）、搅拌、离心
沉淀物放射性很低
被32P标记的噬菌体
上清液中放射性很低
侵染（保温）、搅拌、离心
由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
①保温时间过短，部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。
实验后再反思：预期结果和实际结果不一致的原因？
原因？
原因？
艾弗里肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵染大肠杆菌实验
实验思路 处理方法
设法DNA和蛋白质等其他物质分开，再单独的、直接的研究它们各自的作用。
小结：探究DNA是遗传物质的设计思路比较
直接分离提纯：将S型细菌中的DNA、多糖、蛋白质等分离纯化再分别与R型细菌混合培养
用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，追踪其活动轨迹
即是否具有遗传效应
烟草花叶病毒
如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA而非蛋白质，简要说出实验思路并预期实验结果
探究活动③：所有生物的遗传物质都是DNA吗？
背景知识：烟草花叶病毒是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。
实验设计思路:
将烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，再分别感染健康烟草，观察烟草的生长状况。
预期结果：用RNA感染的这组烟草出现病斑，蛋白质感染组不出现。
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
有细胞结构的生物 真核生物
原核生物
无细胞结构的生物 DNA病毒
RNA病毒
DNA
RNA
DNA
DNA
DNA
RNA
RNA
课堂小结
DNA是主要的遗传物质
噬菌体
烟草花叶病毒
乳酸菌、蓝藻
玉米、人
绝大多数生物遗传物质是DNA
少数生物遗传物质是RNA
（导与练P141例3）艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行实验，结果如表所示。下列叙述正确的是（　　）
①实验通过增加细胞提取物成分的方式控制自变量
②第1组和第2组说明蛋白质不是转化因子
③加入DNA酶后细胞提取物失去转化活性
④实验说明DNA是主要的遗传物质
实验组号 接种菌型 对要加入的S型细菌的细胞提取物所进行的处理 培养基长菌情况
一 R型 — R型、S型
二 R型 蛋白酶 R型、S型
三 R型 RNA酶 R型、S型
四 R型 酯酶 R型、S型
五 R型 DNA酶 R型
A、①② B、③④ C、①④ D、②③
D
1.已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成，如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。请据图分析下列说法错误的是
A.本实验运用了对照原则，无空白对照组
B.实验过程中重组病毒的后代是HRV
C.该实验只能说明HRV的遗传物质是RNA
D.若运用同位素标记法，不能选择15N标记
A
2.(2021·全国乙，5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是
A.与R型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌
D

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