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第三章基因的本质
第1节DNA是主要的遗传物质
目标
01
02
03
掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；体验探究生物遗传物质的实验思路；分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。
（科学思维、科学探究）
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。（社会责任）
通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染等实验认同DNA是主要的遗传物质。（生命观念）
学习目标
科学家发现：染色体主要组成成分:
。
孟德尔通过豌豆实验证明生物的性状由遗传因子控制
摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于 上
基因的追寻记
染色体
蛋白质和DNA
谁是遗传物质
？
问题探讨
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的讨论
问题2：你认为遗传物质可能具有什么特点？
①储存大量的遗传信息
②可以准确地复制，并传递给下一代
③结构比较稳定等
课本P42
一
1. 20世纪20年代
——蛋白质是遗传物质
氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息
2. 20世纪30年代后
——DNA才是遗传物质
基本单位：
脱氧核糖核苷酸
对遗传物质的早期推测
是蛋白质！
是DNA
课本P42
①格里菲思体内转化实验
②艾弗里的体外转化实验
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
肺炎链球菌的转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
一、对遗传物质的早期推测
首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家有哪些？
课本P43
项目 ①S型细菌 ②R型细菌
菌落
菌体
有无毒性
表面光滑
表面粗糙
有
无
多糖类的荚膜
二、肺炎链球菌的转化实验
（一）体内转化实验：
（1）科学家：
1928年【英】 格里菲斯
（2）实验材料：
肺炎链球菌
课本P43
R活细菌
S活细菌
加热致死的S型细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
说明加热致死的S型细菌无毒
说明S型细菌有毒
说明R型细菌无毒
说明少数R型活细菌转化成了S型活细菌
实验结论：
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（遗传物质）
（一）体内转化实验：
（3）实验过程：
课本P43
二、肺炎链球菌的转化实验
（一）体内转化实验：
格里菲思肺炎链球菌体内转化实验（视频）
二、肺炎链球菌的转化实验
（二）体外转化实验：
课本P44
二、肺炎链球菌的转化实验
（二）体外转化实验：
（1）科学家：
1944年【美】 艾弗里
（2）实验材料：
肺炎链球菌
（3）实验思路：
RNA
脂质
多糖
将DNA与蛋白质等其他物质分开,单独、直接地观察它们的作用。
S型细菌组分图
课本P44
关键：利用酶的专一性特异地去除某种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，R型菌能不能发生转化
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
DNA酶
酶解法
(二)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
结论：①DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
②蛋白质等其他物质不是遗传物质
（4）实验过程：
课本P44
二、肺炎链球菌的转化实验
2、艾弗里（O.Avery,美国）20世纪40年代（体外转化实验）
(1)分析实验变量？
(2)对照实验如何进行的？
自变量：是否加入酶及酶的种类；
因变量：培养基中是否有活的S菌。
第一组为空白对照组。第二至五组为实验组。
每组特异性的去除一种物质，观察S菌的活性。
科学方法：自变量控制中的“减法原理”（P46）
“加法原理”？（P46）
科学方法：
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
加法原理：
与常态比较，人为增加某种影响因素。
减法原理：
与常态比较，人为去除某种影响因素。
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验——减法原理
P46
【例1】某同学对格里菲思的体内转化实验和艾弗里的体外转化实验进行了分析比较,下列叙述正确的是(　　)
A.实验结论相同:DNA是遗传物质
B.两个实验中细菌转化均与小鼠有关
C.先进行了体外转化实验,后进行了体内转化实验
D.实验设计思路不同,但都遵循了对照原则
D
格里菲思的体内转化实验只证明了被加热致死的S型细菌中含有能让R型细菌发生转化的转化因子
艾弗里的体外转化实验是在培养皿中进行的
先进行了体内转化实验,后进行了体外转化实验
【例2】在肺炎链球菌的转化实验中,在培养有R型细菌的 1~4四支试管中,依次加入S型活细菌的细胞提取物和蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶的混合物,经过培养,检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是(　　)
A.3和4　 B.1、3和4
C.2、3和4 D.1、2、3和4
D
艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
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
1952年，赫尔希和蔡斯 噬菌体侵染细菌实验
三、噬菌体侵染细菌实验
（一）科学家：
赫尔希
蔡斯
1952年
噬菌体
利用放射性同位素标记技术，另一个有说服力的实验
课本P44
三、噬菌体侵染细菌实验
（二）实验材料：
T2噬菌体
尾部
头部
DNA
蛋白质
（1）优点：
①
是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
②
③
④
头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。
在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌
子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。
课本P45
吸附
注入(模板:T2噬菌体的DNA)
合成(原料:大肠杆菌体内的物质)
组装
释放
一、噬菌体侵染细菌实验
课本P45
T2噬菌体增殖过程（视频）
（二）实验材料：
T2噬菌体
三、噬菌体侵染细菌实验
（三）科学方法：
放射性同位素标记法
DNA和蛋白质哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
（C、H、O、N、S）
——用32P标记
——用35S标记
尾部
头部
DNA
蛋白质
（C、H、O、N、P）
问题2：能不能标记C、H、O、N？
课本P45
三、噬菌体侵染细菌实验
（四）实验过程：
问题3：怎样标记噬菌体呢？能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？
不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。
第一步：培养带标记的噬菌体：
含放射性同位素35S培养基
培养大肠杆菌
大肠杆菌（含35S）
T2噬菌体（含35S）
培养噬菌体
含放射性同位素32P培养基
培养大肠杆菌
大肠杆菌（含32P）
T2噬菌体（含32P）
培养噬菌体
课本P45
三、噬菌体侵染细菌的实验
3、实验过程
(1)标记大肠杆菌
大肠杆菌+含35S的培养基
大肠杆菌+含32P的培养基
含35S的大肠杆菌
含32P的大肠杆菌
(2)标记T2噬菌体
T2噬菌体+含35S的大肠杆菌
T2噬菌体+含32P的大肠杆菌
含35S的T2噬菌体
含32P的T2噬菌体
(3)已标记噬菌体侵染未标记大肠杆菌
含35S的T2噬菌体+大肠杆菌
含32P的T2噬菌体+大肠杆菌
保温、搅拌、离心、检测
上清液
沉淀物
课本P45
三、噬菌体侵染细菌的实验
检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
细菌裂解
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很高
离心后
搅拌后离心
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体
① 35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌：
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的：让上清液中析出噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
(3)已标记噬菌体侵染未标记大肠杆菌
说明T2噬菌体的蛋白质外壳未进入大肠杆菌。
课本P45
三、噬菌体侵染细菌的实验
② 32P标记的噬菌体侵染细菌：
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
32P标记
在新形成的噬菌体中检测到32P
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
离心后
搅拌后离心
32P标记的噬菌体与细菌混合
32P标记的噬菌体
(3)已标记噬菌体侵染未标记大肠杆菌
说明T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌，并遗传给子代。
课本P45-46
三、噬菌体侵染细菌的实验
4.实验结果分析
组别 标记元素 追踪物质 放射性分布 结果分析
实验①
实验②
32P
35S
蛋白质
DNA
主要分布在上清液
主要分布在沉淀物
噬菌体的蛋白质外壳未进入大肠杆菌
噬菌体的DNA进入大肠杆菌，并遗传给子代
5.实验结论：噬菌体侵染细菌时，___________进入到细菌的细胞中，______________仍然留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状是通过亲代的___________遗传的。___________才是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质外壳
DNA
DNA
实验证明了DNA是真正的遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。
课本P46
上清液：
沉淀物：
噬菌体外壳
含噬菌体DNA的大肠杆菌
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液
沉淀物
蛋白质
DNA
有放射性
无
无
有放射性
35S标记：沉淀物“放射性很低”？
搅拌不充分(部分噬菌体与大肠杆菌未分离)
保温时间过短：部分噬菌体未侵染大肠杆菌
保温时间过长：部分子代噬菌体被释放出来
、噬菌体
很高
很低
32P标记：上清液“放射性很低”？
很低
很高
误差分析
B
D
肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验 噬菌体侵
染细菌实验
实验者
思 路 分离方式
结 论
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
酶解法:
分别加入到R型菌中
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
三个经典实验比较
一、噬菌体侵染细菌实验
积极思考：
只有DNA是遗传物质吗？以下生物的遗传物质是什么呢？
流感病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
新型冠状病毒
不是
RNA
课本P46
四、RNA是遗传物质的实验证据
蛋白质
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
1、烟草花叶病毒侵染实验
2、实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
RNA
课本P46
五、DNA是主要的遗传物质
生物
细胞生物
非细胞生物
(含DNA和RNA)
(含DNA或RNA)
真核生物
原核生物
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA
如：烟草花叶病毒、HIV、SARS、2019新型冠状病毒
在生物界中，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。
课本P46
【例6】(2021·广东汕头)下列关于遗传物质的说法,正确的是(　　)
①真核生物的遗传物质是DNA　②原核生物的遗传物质是RNA　
③细胞核的遗传物质主要是DNA,细胞质的遗传物质主要是RNA　
④烟草花叶病毒的遗传物质是RNA　⑤水稻的遗传物质主要是DNA
A.①②③ B.①④
C.②④⑤ D.③④⑤
B
6、若用15N ，35S ，32P标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能找到的放射性元素为（ ）
　A．可在外壳中找到 15N和35S
　B．可在DNA中找到15N和32P
　C．可在外壳中找到15N
　D．可在DNA中找到15N，32P 和 35S
B
项目 核酸 遗传物质 类型 核苷酸种类 碱基 种类 类型 核苷酸种类 碱基
种类
细胞 生物 真核细胞 DNA和RNA ____ ___ DNA 4 4
原核生物 DNA和RNA 8 5 _____ ___ ___
非细胞生物 (病毒) DNA病毒 DNA 4 4 _____ ___ ___
RNA病毒 RNA ___ ___ RNA 4 4
8
5
DNA
4
4
DNA
4
4
4
4
真核生物、原核生物及病毒的核酸类型
DNA是主要的遗传物质。
作业
一、概念检测
1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ）
A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ）
A.DNA是遗传物质
B.遗传物质包括蛋白质和DNA
C.病毒中有DNA，但没有蛋白质
D.细菌中有DNA，但没有蛋白质
课本P47——练习与应用
D
A
实验表明，噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的DNA（遗传信息），以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
1、T2噬菌体在侵染大肠杆菌时，只有噬菌体DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
课本P47——练习与应用
1．用噬菌体去感染体内含32P的大肠杆菌，在大肠杆菌裂解后含32P的是（ ）
A．子代噬菌体DNA
B．子代噬菌体所有部分
C．子代噬菌体蛋白质外壳
D．子代噬菌体不含32P
A
2．噬菌体外壳的合成原料直接来自于（ ）
A.大肠杆菌 B．噬菌体
C.原噬菌体外壳降解 D．环境
　　
A
本节主要内容
1.格里菲思 肺炎双球菌的转化实验
存在转化因子
2.艾弗里 肺炎双球菌的转化因子实验
DNA是遗传物质
3.赫尔希和蔡斯T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
DNA才是真正的遗传物质
4.有些病毒不含DNA，只含RNA和蛋白质
RNA是遗传物质
DNA是主要的遗传物质
　实战训练　
1．肺炎链球菌的转化实验证明了（ ）
A．DNA 是遗传物质 B．RNA 是遗传物质
C．蛋白质是遗传物质 D．糖类是遗传物质
2．肺炎链球菌的转化实验中，使 R 型细菌转化为 S 型细菌的转化因子是（ ）
A．荚膜 B．蛋白质
C．R 型细菌的 DNA D．S 型细菌的 DNA
　实战训练　
3.下列关于艾弗里的肺炎链球菌转化实验的说法正确的是(　　)
A．该实验证明从S 型肺炎链球菌中提取的DNA 可以使小鼠死亡
B．该实验中，加入S型肺炎链球菌DNA的培养基上只出现光滑型菌落
C．艾弗里提取的DNA中掺杂有非常少的蛋白质，实验没有完全排除蛋白质的作用
D．肺炎链球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
　实战训练　
4.下列关于肺炎双球菌体外转化实验的叙述，错误的是( )
A.需对S型细菌中的物质进行分离、提纯和鉴定
B.R型细菌转化为S型细菌的实质是发生了基因重组
C.S型细菌的DNA使部分R型细菌转化为S型细菌
D.该实验的思路是将DNA和蛋白质分开，单独只观察DNA的作用
　实战训练　
5.下列有关肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是( )
A.T2 噬菌体是寄生在所有细菌体内的DNA
B.实验都利用了放射性同位素标记法
C.都能证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D.实验设计思路都是设法将蛋白质和DNA分开病毒
　实战训练　
6.格里菲思的肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述正确的是
A.S型肺炎链球菌的菌落表
面是粗糙的，R型肺炎链
球菌的菌落表面是光滑的
B.S型细菌的DNA经加热后失活，因而注射加热致死的S型细菌后的小鼠
仍存活
C.从图中病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌
D.该实验未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的
　实战训练　
7.艾弗里的实验证明了DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，得出这一结论的关键是
A.用S型活细菌和加热致死的S型细菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照
B.用加热致死的S型细菌与无致病性的R型活细菌混合后注射到小鼠体内，
检测小鼠体内S型细菌的含量
C.从死亡小鼠体内分离获得了S型细菌
D.分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物后加
入各培养基中培养R型细菌，观察是否发生转化
　实战训练　
8.艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，对加热杀死的S型细菌的细胞提取物进行不同的处理后，再加入到有R型活细菌的培养基中，处理方法及培养结果如下表所示。由表可知（ ）
实验组号 处理方法 培养基中长菌情况
① 不处理 R型、S型细菌
② 加入蛋白酶 R型、S型细菌
③ 加入酯酶 R型、S型细菌
④ 加入RNA酶 R型、S型细菌
⑤ 加入DNA酶 R型细菌
A.本实验的自变量控制利用了“加法原理”
B.实验①和⑤说明DNA酶使S型细菌的细胞提取物失去转化活性
C.实验①和⑤说明R型细菌的DNA是转化因子
D.实验①～⑤说明DNA是主要的遗传物质
　实战训练　
9.下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙述，正确的是（ ）
A．活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B．活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D．离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
　实战训练　
10.艾弗里细菌转化实验中，为了弄明白什么是遗传物质，他设计了有关实验，下列选项所列的实验过程中，培养基中没有光滑菌落产生的是(　　)
A.有R型细菌的培养基＋S型细菌的细胞提取物＋RNA酶
B.有R型细菌的培养基＋S型细菌的细胞提取物＋蛋白酶
C.有R型细菌的培养基＋S型细菌的细胞提取物＋酯酶
D.有R型细菌的培养基＋S型细菌的细胞提取物＋DNA酶
　实战训练　
11.在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中,用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型菌混合培养,结果发现培养基上仅有R型菌生长。设置本实验步骤的目的是(　　)
A.证明R型菌的生长并不需要S型活细菌的DNA
B.补充R型菌生长过程中所需要的营养物质
C.可以直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素
D.与“以S型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照
　实战训练　
12.在肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有(　　)
①有致病性的R型活细菌
②无致病性的R型活细菌
③有致病性的S型活细菌
④无致病性的S型活细菌
A.①④　 B.②③ C.③ D.①③
　实战训练　
13.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型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌D

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