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第1节 DNA是主要的遗传物质
（第一课时）
第三章基因的本质
遗传物质探索之路
19世纪中期：孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子控制。
约翰逊
把遗传因子命名为基因
1903年：萨顿通过对蝗虫细胞观察得出假说：基因位于染色体上。
1909年：摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于染色体上。
20世纪中期：科学家发现：染色体主要组成成分DNA和蛋白质。
问题1：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可以控制生物的性状；④结构比较稳定
对遗传物质的早期推测
蛋白质
DNA
基本单位：常见的21种氨基酸
基本单位：4种脱氧核苷酸
20世纪20年代支持率很高
20世纪30年代,少数支持
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？
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
“我们表示怀疑！”
问题3：他们做了什么实验？
美.艾弗里
英.格里菲思
二、肺炎链球菌的转化实验
观点：遗传物质是蛋白质
{BC89EF96-8CEA-46FF-86C4-4CE0E7609802}项目
S型细菌
R型细菌
菌落
菌体
有无致病性
表面光滑
表面粗糙
有
无
有多糖类荚膜
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】 格里菲思
（2）实验材料：
肺炎链球菌
无多糖类荚膜
荚膜
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。
（1）无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。
（2）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。
无致病性
有致病性
荚膜本质：多糖
二、肺炎链球菌的转化实验
（一）体内转化实验：
不死亡
死亡
不死亡
死亡
注射R型
活细菌
注射S型
活细菌
注射加热致死的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
说明加热杀死的S型细菌中存在某种转化因子使R型细菌转化成了S型细菌
对照原则、单一变量原则
（3）实验过程：
（一）体内转化实验：
例.格里菲思用肺炎链球菌感染小鼠进行了著名的转化实验，关于实验的结论错误的是( )。
A.说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B.说明了 R 型活细菌在一定条件下能够转化为 S 型活细菌
C.说明了 R 型活细菌不具有致病性，S 型活细菌具有致病性
D.说明了加热致死的 S 型细菌不具有致病性
?
A
二、肺炎链球菌的转化实验
（一）体内转化实验：
转化只能发生在小鼠体内吗？
体外转化实验
格里菲斯的体外转化实验失败
1931年艾弗里团队的体外转化实验成功
转化要依赖于小鼠才能实现
否定
转化不需要依赖小鼠，完全源自加
热杀死的S型细菌中含有转化因子
二、肺炎链球菌的转化实验
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
通过酶解法，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
第一组
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
第二至四组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
混合
第五组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
S型细菌
R型细菌
S型细菌
R型细菌
只长R型细菌
对照原则、单一变量原则
实验结论
（1）DNA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：
（二）体外转化实验：
二、肺炎链球菌的转化实验
（二）体外转化实验：
（5）注意事项：
艾弗里的体外转化实验证明了DNA是遗传物质（没有证明DNA是主要遗传物质)。
被转化的R型菌只是少量，并非全部的R型细菌都发生转化。
使小鼠致死的是S型细菌，不是S型细菌的DNA。
问题5：在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中他用到了什么科学方法？
减法原理
加法原理
含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
举例：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FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。
含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
举例：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，就利用了“减法原理”。
对照组
实验组
实验组
实验组
对照组
实验组
实验组
科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
二、肺炎链球菌的转化实验
例. 在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。下列实验设计中采用了“加法原理”的是( )。
A.“验证 Mg 是植物生活的必需元素”实验中，完全培养液作为对照,实验组是缺 Mg 培养液
B.“验证光是光合作用的条件”实验中，对照组在光下进行实验,实验组做遮光处理
C.格里菲思将 R 型活细菌和加热致死的 S 型细菌混合后注射到小鼠体内，观察小鼠是否存活
D.在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，几个实验组分别添加蛋白酶、酯酶或DNA酶等
?
C
二、肺炎链球菌的转化实验
S型菌
荚膜
加热
杀死
X基因进入R型菌
重组
控制荚膜形成的X基因
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
R型菌转化成S型菌
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
R型细菌转化为S型细菌的本质：
基因重组
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
拓展延伸
项目
体内转化实验
体外转化实验
培养细菌
在小鼠体内
体外培养基
实验对照
R型细菌与S型细菌的致病性对照
S型细菌各组成成分的作用进行对照
巧妙构思
用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化
每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质
实验结论
S型细菌体内有“转化因子”让R→S
S型细菌的DNA是遗传物质
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
肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较
肺炎链球菌转发实验
1928年，格里菲思肺炎链球菌小鼠体内转化实验
体内转化实验
加热杀死的S型细菌有某种转化因子促使R型活细菌转化为S型活细菌
20世纪40年代，艾弗里
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
体外转化实验
课堂小结
　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.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　
4.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　
5.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　
6.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

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