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(共29张PPT)
第3章 基 因 的 本 质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1.掌握本节三大实验的原理、思路、方法，并能够进行变量分析(重难点)（科学思维）。
【学习目标】
2.深入理解并认同“DNA是主要遗传物质”。
（生命观念）
3.通过四个实验的过程分析,理解实验设计的对照原则、单一变量原则,并用于新情境下的实验设计（科学探究）。
→总结人类对遗传物质的探索历程,尝试像科学家一样思考问题…
1
提出“遗传因子”，并总结遗传规律
孟德尔
2
把“遗传因子”命名为基因
约翰逊
3
提出基因在染色体上的假说
萨 顿
4
实验证明基因位于染色体上
摩尔根
科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质
5
遗传物质的探索
DNA

蛋白质
谁是遗传物质？
作为遗传物质需要具备哪些条件？
作为遗传物质应具备的条件:
1、能自我复制(前后代保持一定的连续性)
3、能够指导蛋白质的合成,从而控制生物性状和代谢过程
2、具有多样性(能储存大量的遗传信息)
4、分子结构比较稳定，但也能引起可遗传的变异
一、遗传物质的早期推测
（阅读P42第一段）
两种观点的对立
20世纪20年代
蛋白质？
氨基酸 蛋白质
◇氨基酸（21种）多样的排序可能蕴含着遗传信息
DNA？
20世纪30年代
脱氧核苷酸链
脱氧核苷酸→DNA
◇DNA中的脱氧核苷酸排序也可能储存大量遗传信息！
人们虽然意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。所以在相当长的时间里，人们并没有把目光从蛋白质转移到DNA上。
大多数科学家认为——蛋白质是遗传物质
“我们表示怀疑！”
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
二、DNA是遗传物质的证据
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
噬菌体侵染大肠杆菌的实验
（3）
格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
（1）
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
（2）
积极探索
阅读课本43页，填写两种肺炎链球菌的特点：
　　 特点 类型　　　 菌落 荚膜 致病性
S型 _______ _______ _______
R型 _______ _______ _______
光滑
粗糙
有
有
无
无
何为荚膜？
何为菌落？
S型细菌
R型细菌
兼性厌氧菌
原核生物
多糖构成，可引起人患肺炎，鼠患败血病。
第一组
第二组
第三组
第四组
R型活菌
S型活菌
加热杀死S型菌
R型活菌+加热杀死S型菌
不死，仅分离出R型菌
死亡，从体内分离出R型和S型活菌
不死
死亡，从体内分离出R型和S型活菌
注射
注射
注射
注射
一、格里菲思的肺炎链球菌的转化实验（体内转化）
R型活菌无致病性
S型活菌有致病性
加热杀死的S型菌无致病性
假设1：S型菌没有彻底杀死；
假设2：S型菌死而复活：
假设3：混合后重新出现的
（即R型转化成S型）。
杀死的S型菌含“转化因子”并能遗传。(等同于遗传物质)
你能从该实验中学习到哪些实验方法？
实验要控制单一变量和设置对照组。
结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——“转化因子”
①第一、二组的实验现象，这说明了什么？
④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
由于体内有活的S型细菌的作用。
活的R型细菌转变成了活的S型细菌。
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。
②第四组小鼠为什么会死亡呢？
③第四组活的S型细菌如何出现？
S型活细菌会使小鼠死亡。
【合作探究】---寻觅“转化因子”
　思考：如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是
哪一种物质，你该如何设计这个实验？
必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，
但是当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质，因此，可以 通过酶解法，将物质一个个的排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子，这就是实验设计的“减法原理”（课本P46）
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
S型细菌
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
有R型细菌的培养液
S型菌的细胞提取液
第1组（空白对照）
+
S型菌
R型菌
混合
二、 艾弗里确定转化因子的实验
（肺炎链球菌的体外转化）
核酸等有机物
有R型细菌的培养液
S型菌的细胞提取液
第2组至 第4组
+
S型菌
R型菌
混合
蛋白酶或RNA酶、酯酶
有R型细菌的培养液
S型菌的细胞提取液
第5组
+
仅R型菌
混合
DNA酶
实验结论：
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质（转化因子）。
第2-4组说明提取物仍具有转化活性。
第5组：说明提取物不具有转化活性。
讨论1：从控制变量的角度，艾弗里的实验思路是什么？在实际操作过程中遇到的最大困难是什么？
巧妙运用减法原理，即每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出谁是遗传物质。最大的困难是如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等）。
讨论2：变量分析？
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。
注意：艾弗里的体外转化实验中
1、既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
2、被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落仍占绝大多数；
3、使小鼠致死的是S型菌，不是S型菌的DNA
美国 艾弗里
基因重组
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
基因重组
R型细菌转化成S型细菌
只是少数R型菌转化为S型菌
深度思考：
R型细菌转化为S型细菌的本质是什么？
破坏了谁？
保留了谁？
蛋白质变性失活，但DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性）
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验。
思考：有没有更好的材料、更好的方法将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？
赫尔希 蔡斯
他们因此获得了诺贝尔奖！
【合作探究】---寻觅“转化因子”
尽管艾弗里的实验完全能够证明DNA是遗传物质，但是，由于当时人们深受蛋白质是遗传物质的影响，并没有接受艾弗里的实验结论。
练习：《金》P52 例1、2
P53 1、
三、赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌的实验
认识T2噬菌体：
增殖特点：
吸附
注入
合成
组装
释放
(课本P44-45)
病毒
寄生
脱离寄主不能生存
如此一来，DNA与蛋白质就能彻底分离
三、赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌的实验
设计思路：
设法把DNA与蛋白质分开，单独地直接去观察它们的作用。
研究方法：放射性同位素标记法
DNA
蛋白质
组成元素：C、H、O、N、（S）
组成元素：C、H、O、N、P
用32p标记
用35S标记
思考：如何让噬菌体带上标记呢？
三、赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌的实验
提问：能不能用含35S或32P的培养基直接培养噬菌体？为什么？
如何得到35S、32P标记的噬菌体呢？
培养和标记噬菌体的方法
培养T2噬菌体
噬菌体（ 35S）
35S
培养细菌
细菌（35S）
培养细菌
32P
培养T2噬菌体
细菌（32P）
噬菌体（ 32P）
正式实验过程：
第一组
第二组
混合培养(保温)
搅拌后离心
搅拌后离心
（课本P45-图3-6）
思考1：离心和搅拌的作用分别是什么？
离心
分层
上清液
沉淀物
小颗粒
大颗粒
包括T2噬菌体和蛋白质外壳
以大肠杆菌为主
正式实验过程：
第一组
第二组
混合培养(保温)
搅拌后离心
搅拌后离心
（课本P45-图3-6）
思考1：离心和搅拌的作用分别是什么？
搅拌：
使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体、蛋白质外壳与大肠杆菌分离。
搅拌不充分
35S标记的噬菌体及蛋白质外壳没有与大肠杆菌分离，随之到了沉淀物中。
沉淀物中出现放射性
［结论］DNA是T2噬菌体的遗传物质。
正式实验过程：
第一组
第二组
混合培养(保温)
搅拌后离心
搅拌后离心
（课本P45-图3-6）
思考2：
保温时间对实验有何影响？
过长
大肠杆菌裂解
释放出子代噬菌体也在上清液中
过短
含有32P的噬菌体还没有进入大肠杆菌
致使上清液出现放射性
实际：低
理论：无
沉淀物
原因？
搅拌不充分，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。
实际低
理论无
上清液
原因？
1.保温时间过短
2.保温时间过长
积极思考：
噬菌体侵染细菌实验能不能证明蛋白质不是遗传物质？为什么？
不能，因为蛋白质外壳并没有进入大肠杆菌，既不能证明是遗传物质，也不能证明不是遗传物质所以，所以，只能证明遗传物质是DNA。
15:40
质疑：DNA是唯一的遗传物质吗？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
练习：《金》P52 例3、4 P53 2、3、9
四、烟草花叶病毒感染烟草的实验
RNA
蛋白质
感染
不感染
烟草花
叶病毒
烟叶
烟叶
结论：在只含有RNA的病毒中，RNA是遗传物质。
练习：《金》P53 例5、6 P54 4、5
几个实验结论：
体内转化实验：
噬菌体侵染实验：
体外转化实验：
S型菌体内有转化因子。
DNA是遗传物质，而蛋白质不是。
DNA是遗传物质。
提醒：
几个实验均不能证明DNA是主要的遗传物质。
针对自然界所有生物
细胞核遗传物质是DNA，细胞质遗传物质是RNA！
原核生物
真核生物
细胞内均含有
DNA和RNA
遗传物质是DNA
病毒
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA
绝大多数生物遗传物质是DNA。
易错提示：
一种生物遗传物质只有一种。
总结：
①核酸是一切生物的遗传物质
②人的主要遗传物质是DNA。
③染色体是遗传物质的主要载体。
判断正误：
【高频易错点】
1.噬菌体侵染细菌实验中的标记误区
（1）该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
（2）35S（标记蛋白质）和32P（标记DNA）不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
2.DNA与蛋白质的热稳定性不同：加热杀死的S菌，蛋白质变性失活(不可逆)，但DNA变性（DNA双螺旋解旋）后，降温时结构可恢复（具可逆性）。
3、体内转化实验不能简单地说成有毒性的S型细菌的DNA可使小鼠致死，
而是具有毒性的S型细菌可使小鼠致死。
4、含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所以应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
【案例介绍】根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
确定新型冠状病毒是DNA病毒还是RNA病毒。
拓
展
应
用
请利用放射性同位素标记的方法，设计实验：
烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，如何确定其遗传物质是什么？
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
思路:烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质
①仅RNA能使烟草产生原样病斑
②仅蛋白质能使烟草产生原样病斑
③RNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑
若出现①结果则仅RNA是遗传物质；
若出现②结果则仅蛋白质是遗传物质；
若出现③结果则RNA和蛋白质都是遗传物质
预测结果：
（现象）
提出问题：
作出假设：
设计实验：
课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
得出结论：
RNA是其遗传物质
孟德尔
约翰逊
萨顿
摩尔根
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
沃森
克里克
提出“遗传因子”，并发现遗传定律。
将“遗传因子”
改为“基因”。
提出基因在染色体上的假说。
肺炎双球菌转化
实验证明DNA是
遗传物质。
果蝇杂交实验，证明基因在染色体上。
噬菌体侵染大肠杆菌
证明DNA是真正的遗
传物质。
期待中……

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