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第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。
说明DNA是主要的遗传物质。
说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
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。
科学家发现：染色体主要组成成分蛋白质和DNA。
染色体在遗传上的连续性和稳定性
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染色体上
遗传物质的探索
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。在这两种给物质中，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。
你认为遗传物质可能具有什么特点？
你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
DNA
蛋白质
染色质
染色体
问题探讨
能够储存大量遗传信息；
可以控制生物的性状；
结构比较稳定。
能够准确复制自己，传给下一代；
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
20世纪30年代后
——DNA才是遗传物质
对遗传物质的早期推测
脱氧核糖
磷酸
含氮碱基
DNA是遗传物质的证据
赫尔希和蔡斯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
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
20世纪初，肺炎大爆发，美国每年有5万人因肺炎去世。而引发肺炎的罪魁祸首是肺炎链球菌。
肺炎链球菌能引起人的肺炎和呼吸系统的疾病。对小鼠也有极大的杀伤力，使小鼠患肺炎，并发败血症死亡。
肺炎链球菌
小鼠死亡
肺炎链球菌
S型
光滑Smooth
R型
粗糙
Rough
有荚膜
(主要为多糖）
（有致病性）
无荚膜
（无致病性）
肺炎链球菌的转化实验
格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
R型
活细菌
S型
活细菌
小鼠不死亡
（第一组）
小鼠死亡
（第二组）
S型
活细菌
加热杀死的
S型细菌
小鼠不死亡
（第三组）
R型活细菌+加热
杀死的S型细菌
小鼠死亡
（第四组）
S型
活细菌
肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
加热杀死S型菌
R型活菌 S型活菌
转化
格里菲斯推断：
格里菲斯——肺炎链球菌体内转化实验
加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子”
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
是哪一种物质在转化实验中起了关键作用？
如果是你会如何设计实验？可能会遇到哪些困难？
实验思路：
困难
设法把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
提纯技术条件限制，难以彻底提纯
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
加入蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
加入蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
a.第一组的作用是什么？
b.加蛋白酶的作用是什么？
c.同样加RNA酶、酯酶什么作用？
d.这些组实验说明什么问题
肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
加入蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
混合
加DNA酶
肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
混合
加DNA酶
a.加DNA酶的作用是什么？
去除S型细菌的细胞提取物中的DNA
b.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？
说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。
艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：
肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
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
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
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。
应用场景：对照实验
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。
（eg. 比较过氧化氢在不同条件下的分解实验）
科学方法
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
应用场景：对照实验
减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。
（eg. 艾弗里的肺炎链球菌转化实验）
科学方法
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
1、肺炎链球菌感染小鼠后，其合成蛋白质的场所是小鼠细胞的核糖体。
（ ）
2、将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落。（ ）
3、艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，理由是只有DNA才能使R型细菌转化为S型细菌。（ ）
4、加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性。（ ）
5、如果把S型细菌的DNA提取出来直接注射小鼠体内，也能从小鼠体
内分离得到S型细菌。（ ）
[典例]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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