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DNA
第3章 基因的本质
核心素养
运用归纳与概括方法，分析肺炎链球菌体外转化实验、噬菌体侵染大肠杆菌实验和烟草花叶病毒重建实验，归纳出其在实验思路上的共同点。
从选材、原理、方法、步骤、结果、结论和设置对照的方式等多个角度理解相关实验，学会同位素标记病毒的基本方法和原理。
分析肺炎链球菌体外转化实验、噬菌体侵染大肠杆菌实验和烟草花叶病毒重建实验的实验结论，归纳概括出DNA是主要的遗传物质。
第 3 章
基因的本质
生命观念
从分子水平上，利用结构与功能观，分析DNA作为遗传物质应具备的特点。
科学思维
科学探究
科学思维
课标要求
第 3 章
基因的本质
01.
阐述格里菲思、艾弗里肺炎链球菌转化实验的过程。
02.
阐述噬菌体侵染细菌实验的方法、过程。
03.
举例说明证明遗传物质的实验思路。
新课导入
第 3 章
基因的本质
2. 你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
讨论
1. 你认为遗传物质可能具有什么特点？
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。
这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？
染色体、蛋白质和 DNA 示意图
观点
对遗传物质的早期推测
第 3 章
基因的本质
第一阶段
20 世纪 20 年代
　　　　　是生物体的遗传物质。
蛋白质
有何依据可以推断蛋白质是生物体的遗传物质？
依据
对遗传物质的早期推测
第 3 章
基因的本质
第一阶段
20 世纪 20 年代
① 蛋白质是由多种 连接而成的生物大分子。
④ 其他生物大分子还没有发现与此类似的结构特点。
②各种氨基酸按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质。
③ 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
主要有以下四个方面：
氨基酸
观点
对遗传物质的早期推测
第 3 章
基因的本质
第二阶段
20 世纪 30 年代
开始出现，认为________是遗传物质的观点，
但蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
DNA
又有何依据可以推断 DNA 是生物体的遗传物质？
依据
对遗传物质的早期推测
第 3 章
基因的本质
第二阶段
20 世纪 30 年代
主要有以下三个方面：
① DNA 是由许多 聚合而成的生物大分子。
② 脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。
③ 组成 DNA 的脱氧核苷酸有 4 种，每一种有一个特定的碱基。
脱氧核苷酸
思考讨论
第 3 章
基因的本质
如何设计实验呢？
如何保证实验的准确性？
怎么提取高纯度的DNA？
选用什么材料呢？
怎样更具说服力？
遗传物质到底是蛋白质还是 DNA ？
经典实验
第 3 章
基因的本质
01.
肺炎链球菌的转化实验
02.
噬菌体侵染细菌的实验
03.
烟草花叶病毒的感染和重建实验
肺炎链球菌的转化实验
第 3 章
基因的本质
格里菲思的体内转化实验
时间
1928 年
实验材料
小鼠
人物
格里菲思
所用细菌
肺炎链球菌
有荚膜，菌落表面光滑，有致病性。
S 型细菌
R 型细菌
无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性。
多糖类的荚膜
肺炎链球菌的转化实验
第 3 章
基因的本质
第一组 第二组 第三组 第四组
操作
小鼠 情况
格里菲思的体内转化实验
注射 R 型
活细菌
注射 S 型
活细菌
注射加热致死的 S 型活细菌
将 R 型活细菌与加热致死的 S 型细菌混合后注射
存活
死亡
存活
死亡
肺炎链球菌的转化实验
第 3 章
基因的本质
第一组 第二组 第三组 第四组
小鼠
结论
格里菲思的体内转化实验
存活
死亡
存活
死亡
R型活细菌无致病性
S型活细菌有致病性
加热杀死的S型细菌无致病性
体内有
S型活细菌
存在“转化因子”
说 明
肺炎链球菌的转化实验
第 3 章
基因的本质
格里菲思的体内转化实验
实验结论
已经加热杀死的 S 型细菌中，可能含有某种物质使 R 型细菌转化为 S 型细菌的物质，该物质被称为 。
转化因子
肺炎链球菌的转化实验
第 3 章
基因的本质
进一步思考
S 型细菌的主要组成成分是什么？
能使 R 型细菌转化为 S 型细菌的物质(转化因子)是什么？
如何科学的设计实验找出转化因子？
肺炎链球菌的转化实验
第 3 章
基因的本质
艾弗里的体外转化实验
将加热致死的 S 型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
将细胞提取物加入有 R 型活细菌的培养基中。
出现了 S 型活细菌。
细菌处理
培 养
培养结果
肺炎链球菌的转化实验
第 3 章
基因的本质
进一步
验证
艾弗里证明 DNA 是遗传物质的实验示意图
蛋白酶水解蛋白质。
RNA 酶水解RNA。
DNA 酶水解DNA。
实验结论
对遗传物质的早期推测
第 3 章
基因的本质
艾弗里的体外转化实验
① S 型菌的__________能使R型菌发生转化。
② S 型菌的___________等其他物质不能使R型菌发生转化。
③ 实验结论：
________是遗传物质，__________和_______不是遗传物质，________赋予了生物的_____________。
DNA
蛋白质
DNA
遗传特性
蛋白质
多糖
DNA
思考讨论
第 3 章
基因的本质
该实验结果不够准确
遗传物质是DNA吗？
里面仍有0.02%的蛋白质
有比细菌更简单的吗？
我表示深深地怀疑！
艾弗里提取的DNA纯度是100%吗？
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
实验时间
1952 年
实验材料
T2 噬菌体、
大肠杆菌
相关人物
赫尔希、蔡斯
使用技术
放射性同位素标记
实验名称
噬菌体侵染细菌
实验目的
探究遗传物质是 DNA，
还是蛋白质。
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
准备工作
① T2 噬菌体的结构：
注入的是遗传物质 DNA，蛋白质外壳留在外面。
② T2 噬菌体的营养方式：
③ T2 噬菌体侵入细菌的过程：
开展实验前，首先明确以下几点：
蛋白质外壳 + 内部的遗传物质 DNA
专门寄生在大肠杆菌中。
吸附 → 注入 → 合成 → 组装 → 释放
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
准备工作
④ 如何选择元素进行同位素标记技术：
开展实验前，首先明确以下几点：
蛋白质的组成元素：
DNA 的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
( 标记 35S ）
( 标记 32P）
思考：
如何获得被同位素标记的噬菌体？
在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌。
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
实验步骤
结合教材 P45，总结实验的大题步骤
第一步
分别标记大肠杆菌
第二步
分别标记 T2 噬菌体
第三步
标记的噬菌体分别侵染细菌
第四步
分析结果，得出结论
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
标记大肠杆菌
标记 T2 噬菌体
32P
35S
噬菌体-蛋白质(35S)
噬菌体-DNA (32P)
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
标记的 T2 噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌
35S 标记
32P 标记
保温培养一段时间后，
搅拌并离心
侵染
侵染
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
分析结果
细菌裂解
在新形成的噬菌体中没有检测到 35S
细菌裂解
在新形成的噬菌体中检测到 32P
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
35S 标记的噬菌体 32P 标记的噬菌体
大肠杆菌细胞外
大肠杆菌细胞内
子代噬菌体
结论
放射性高
无放射性
无放射性
放射性高
放射性低
有放射性
① 蛋白质没有进入细菌细胞
② DNA 进入到细菌的细胞中
③ DNA 才是真正的遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验
第 3 章
基因的本质
误差分析
为何在 35S 标记的一组，沉淀物中会含有较低的放射性？
搅拌不充分，噬菌体吸附在大肠杆菌表面而没有分开。
为何在 35P 标记的一组，上清液中会含有较低的放射性？
保温时间过长或过短。时间过短噬菌体还未来得及侵入大肠杆菌，时间过长噬菌体使细菌裂解，被释放出来了。
第 3 章
基因的本质
思考·讨论
1. 艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
证明DNA是遗传物质的实验
2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
3. 艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
第 3 章
基因的本质
思考·讨论
1. 艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
证明DNA是遗传物质的实验
① 个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
② 繁殖快，细菌20~30 min 就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
第 3 章
基因的本质
思考·讨论
证明DNA是遗传物质的实验
2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。
最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）。
第 3 章
基因的本质
思考·讨论
证明DNA是遗传物质的实验
3. 艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。
科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
思考讨论
第 3 章
基因的本质
除了DNA，还有谁？
遗传物质只有DNA吗？
DNA的种类会不会很多？
如果有别的遗传物质呢
我依旧表示怀疑！
DNA 是生物界唯一的遗传物质吗？
遗传物质种类
第 3 章
基因的本质
后来的研究证明，遗传物质除 DNA 外，还有 RNA 。
有些病毒不含有 DNA ，只含有蛋白质和 RNA 。
烟草花叶病毒示意图
病毒
DNA 病毒
RNA 病毒
流感病毒、烟草花叶病毒、
艾滋病病毒、新型冠状病毒…
乙肝病毒、T2 噬菌体、
天花病毒、人乳头瘤病毒…
烟草花叶病毒感染实验
第 3 章
基因的本质
分别用以下四种方式去侵染正常的烟草花叶，观察实验结果。
+ RNA 酶
病毒
RNA
RNA
蛋白质
该实验证明：
RNA 能感染正常的烟草花叶，使其患病。
思考：
能不能说明 RNA 是遗传物质，怎样设计实验以证明？
患病
患病
正常
正常
？
？
烟草花叶病毒重建实验
第 3 章
基因的本质
分别提取两种不同烟草花叶病毒的 RNA ，之后互换蛋白质外壳，去感染正常的烟草花叶，并从患病后的烟草花叶细胞中提取 RNA 病毒进行检测。
TMV A
TMV B
TMV A
TMV B
提取
组装
侵染
感染
提取
提取
组装
侵染
感染
提取
证明：
烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA 。
结 论
各类生物的遗传物质
第 3 章
基因的本质
生物种类
动物
植物
细菌
真菌
病毒
DNA 病毒
RNA 病毒
遗传物质是 DNA
遗传物质是 RNA
绝大多数生物的遗传物质是 DNA。所以说 DNA 是主要的遗传物质。
科学方法
第 3 章
基因的本质
加法原理
在对照实验中，控制自变量可采用“加法原理”或“减法原理”。
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
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 FeCl3 溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。
加法原理的概念
加法原理的举例
科学方法
第 3 章
基因的本质
减法原理
与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“加法原理”。
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”。
减法原理的概念
减法原理的举例
知识小结
第 3 章
基因的本质
DNA 是主要的遗传物质
DNA 是主要的遗传物质
肺炎链球菌的转化实验
噬菌体侵染
细菌的实验
烟草花叶病毒的实验
体内转化实验
体外转化实验
RNA 病毒感染实验
RNA 病毒重建实验
存在“转化因子”
“转化因子”是DNA
DNA 是遗传物质
RNA 使烟草花叶患病
RNA 是遗传物质
当堂检测
第 3 章
基因的本质
1. 噬菌体外壳的合成原料直接来自于（ ）
A. 细菌 B. 噬菌体
C. 原噬菌体外壳降解 D. 环境
2. 肺炎链球菌的转化实验，不能证明的是（ ）
A. DNA是遗传物质　　 　
B. DNA控制蛋白质的合成
C. 蛋白质不是遗传物质　
D. 染色体是遗传物质的主要载体
A
D
当堂检测
第 3 章
基因的本质
3. “DNA是主要的遗传物质”是指（ ）
A. 遗传物质的主要载体是染色体
B. 大多数生物的遗传物质是 DNA
C. 细胞里的 DNA 大部分在染色体上
D. 染色体在遗传上起主要作用
B
当堂检测
第 3 章
基因的本质
4. 用噬菌体去感染体内含 32P 的细菌细胞，在细菌解体后含 32P 的是（ ）
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
当堂检测
第 3 章
基因的本质
5. 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（ ）
多肽 B. 多糖
C. 组氨酸 D. DNA
D
当堂检测
第 3 章
基因的本质
6. 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ）
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。
A

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