1、生物第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 生物新课导入 导入1:通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的学习,我们知道,在上述生理过程中染色体发生规律性的变化,染色体在生物的遗传和变异中具有重要作用,请问染色体的主要成分是什么?提示:蛋白质和DNA。那么,这两种物质中,究竟哪一种是遗传物质呢?这一结论又是如何得出的呢?导入新课。导入2:请同学们说一说从外貌特征方面看和父母相似的特征有哪些?引出一个普遍的生物现象生物的遗传。那么,控制遗传的物质是什么?科学家们是怎么得出结论的呢?导入课题。教师参考 生物自主学习要点探究生物自主学习学习目标:1.了解“DNA是主要的遗传物质”的探索
2、过程。知道实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。2.理解肺炎双球菌、噬菌体侵染细菌实验的实验设计思路。3.理解DNA是主要遗传物质的含义。生物知识梳理 一、对遗传物质的早期推测 生物选择 人类探索遗传物质的过程是漫长的,直到20世纪初期,人们仍然普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们做出推断的理由不包括()A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B.蛋白质与生物的性状密切相关 C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性,并且能够自我复制 D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以储存大量遗传信息 C 生物二、肺炎双球菌的转化实验 1.肺炎双球菌的特点 种类 项目 S 型细菌 R 型细菌 菌落 表面 。表面
3、 。菌体 有无毒性 光滑 粗糙 有 无 生物2.体内转化实验格里菲思的实验(1)原理:可使小鼠患败血症死亡(2)实验过程及现象 (3)结论:加热杀死的S型细菌中含有某种 使R型活细菌转化为S型活细菌。S型细菌 转化因子 生物思考 格里菲思的实验能否证明S型菌体内的哪种物质是转化因子?提示:不能。由于格里菲思没有将细菌中各组分分开,所以他只能推测S型菌体内含有转化因子。3.体外转化实验艾弗里的实验(1)原理:从S型菌中提取出DNA、蛋白质及荚膜多糖等,将其分别加入已培养了R型活菌的培养基中,结果发现:只有加入 时,R型菌才转化为S型菌。(2)过程 (3)结论:是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
4、DNA DNA 生物判断(1)S型肺炎双球菌有毒性,R型肺炎双球菌无毒性。()(2)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。()(3)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明DNA是主要的遗传物质。()(4)艾弗里证明用DNA酶分解S型活细菌的DNA后不能使R型细菌发生转化。()(5)加热杀死的S型菌和R型活菌混合注射到小鼠体内,从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌。()生物三、噬菌体侵染细菌实验 1.T2噬菌体的结构与代谢(1)(2)生物2.实验方法 。3.实验过程(1)标记细菌 用含 的培养基培养得到含35S的大肠杆菌。用含 的培养基培养得到含32P的大肠杆菌。(2)标记噬菌
5、体 噬菌体和 混合培养,得到蛋白质外壳被 标记的噬菌体。噬菌体和 混合培养,得到DNA被 标记的噬菌体。放射性同位素标记法 35S 32P 含35S的大肠杆菌 35S 含32P的大肠杆菌 32P 生物(3)侵染过程 含35S 的噬菌体+细菌搅拌、离心 上清液沉淀物 放射性很高放射性很低 含32P 的噬菌体+细菌搅拌、离心 上清液沉淀物 放射性很低放射性很高 4.实验结论 噬菌体的遗传物质是 。DNA 生物选择 赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质,实验包括以下5个步骤,其先后顺序为()标记大肠杆菌 分别标记噬菌体 放射性检测 离心分离 侵染未标记的大肠杆菌 A.B.C.
6、D.A 四、RNA是遗传物质的实验证据 1.烟草花叶病毒的组成 生物2.侵染过程 3.结论 烟草花叶病毒的遗传物质是 。RNA 生物选择 如图是某种高等植物的病原体的遗传过程实验,实验表明这种病原体()A.寄生于细胞内,通过RNA遗传 B.寄生于细胞间,通过蛋白质遗传 C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞间,通过RNA遗传 A 生物五、生物的遗传物质 遗传物质生物种类结果结论DNA所有 生物及部分病毒绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数生物的遗传物质是DNA是主要的遗传物质RNA部分病毒细胞 RNA 判断(1)肺炎双球菌的遗传物质是DNA。()(2)DNA是主要遗传物质的原因是绝大
7、多数生物的遗传物质是DNA。()(3)人体的遗传物质是DNA和RNA。()(4)艾滋病病毒是由RNA和蛋白质组成的,所以艾滋病病毒的遗传物质是RNA。()生物问题引领:1.体内转化实验是否证明DNA是遗传物质?2.体内外转化实验中的巧妙之处在哪?两者转化之间有什么联系?要点探究肺炎双球菌的转化实验分析 要点一 教师参考 生物 肺炎双球菌转化实验的比较 体内转化实验体外转化实验实验者格里菲思艾弗里及其同事培养细菌在小鼠体内体外培养基实验 原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分的作用进行对照实验 结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌实验
8、 结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质或转化因子是DNA巧妙 构思用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化将物质提纯分离后,直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用联系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 两实验都遵循对照原则、单一变量原则生物【典例1】下图是“肺炎双球菌的转化实验”的部分研究过程。能充分说明“DNA是遗传物质,而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是()A.仅 B.仅 C.仅 D.生物解析:为了探究遗传物质的成分,需要先将S型细菌的各种成分进行分离,然后分别与R型细菌混合培养,观察转化的结果。通过对实
9、验的对照分析,可知S型细菌的DNA起转化作用,而蛋白质和荚膜多糖不起转化作用,即证明DNA是遗传物质而蛋白质和荚膜多糖等物质不是遗传物质。实验充分说明完整的DNA分子是遗传物质。答案:D 生物方法透析 肺炎双球菌转化实验中的相互对照 相互对照时每组均既是实验组又是对照组,每个实验组除要探究的因素各不相同外,其他条件均相同,最终结论必须由几组实验结果对比得出。DNADNASRDNADNADNA是遗传物质荚膜多糖型细菌型细菌 其他物质不是遗传物质蛋白质的水解产物也不是遗传物质酶生物备选例题 利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行如图所示的处理,再培养一段时间后注射到不同小鼠
10、体内。相关说法不正确的是()A.通过 e、f 对照,能说明转化因子是 DNA 而不是蛋白质 B.f 组可以分离出 S 和 R 两种肺炎双球菌 C.由该实验可证明 DNA 是主要的遗传物质 D.b、c、f 三组中的菌可导致小鼠死亡 C 生物解析:从图示实验过程看出,通过e、f对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质,f组加入了S型菌的DNA,可以分离出S和R两种肺炎双球菌。图中实验不能说明DNA是主要遗传物质。a组经煮沸、d组和e组均为R型菌,均不能导致小鼠死亡,而b、c组是S型菌,f组的R型菌有一部分被转化成了S型菌,均可导致小鼠死亡。生物【题组演练】1.(2015广东揭阳一中期末)格里菲思用
11、肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验,关于实验的结论错误的是()A.说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA B.说明了R型活菌在一定条件下能够转化为S型菌 C.说明了R型活菌是无毒性的 D.说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的 A 解析:该实验只能说明已经被加热杀死的S型细菌中含有一种将R型活细菌转化为S型活细菌的“转化因子”,至于该转化因子究竟是什么物质,当时并不清楚,A项错误;根据实验加热杀死的S型细菌+R型细菌小鼠死亡,且在死亡小鼠体内分离出S型菌,说明了R型活菌在一定条件下能够转化为S型菌,B项正确;根据实验R型细菌小鼠存活,说明了R型活菌是无毒性的,C项正确;根据实验加热杀死的S型细菌
12、小鼠存活,说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的,D项正确。生物2.艾弗里和同事用 R 型和 S 型细菌进行实验,结果如下表。从表中可知()实验 组号 接种菌 加入 S 型 细菌物质 培养皿 长菌情况 R 蛋白质 R 型 R 荚膜多糖 R 型 R DNA R 型、S 型 R DNA(经 DNA 酶处理)R 型 A.不能证明 S 型细菌的蛋白质不是转化因子 B.说明 S 型细菌的荚膜多糖有酶活性 C.和说明 S 型细菌完整的 DNA 是转化因子 D.说明 DNA 是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质 C 生物解析:由组相比较可知,DNA是S型细菌的转化因子,再通过组可进一步证明完整DNA是S型细菌
13、的转化因子,蛋白质、荚膜多糖以及DNA水解产物都不是S型细菌的转化因子,A错误,C正确;从表中不能得出B项的结论;的相互对照中不仅证明DNA是遗传物质,也能证明蛋白质不是遗传物质。生物问题引领:1.噬菌体的组成成分是什么?用噬菌体做实验材料有什么优点?2.分别标记什么元素才能达到实验目的?3.如何完成对噬菌体的同位素标记?4.该实验的设计思路是什么?与肺炎双球菌体外转化实验的设计思路相同吗?噬菌体侵染细菌实验分析 要点二 教师参考 生物1.噬菌体侵染细菌的过程 2.实验过程及结论分析 生物3.肺炎双球菌体外转化和噬菌体侵染细菌实验比较 对比项目肺炎双球菌 体外转化实验噬菌体侵染细菌实验不 同
14、点 DNA 与蛋白 质分开 的方式 采用直接分离法,即真正将S型细菌的 DNA与其他成分分离,然后用每种单一成 分与R型细菌混合培养,做体外转化实验采用放射性同位素标记法分 别标记DNA和蛋白质进行实 验,以便单独观察它们各自的 作用对照原则 相互对照自身对照实验 结论 证明DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传 物质证明DNA是遗传物质,但不能 证明蛋白质不是遗传物质(因 蛋白质没有进入细菌体内)相同点 均使DNA和蛋白质分开,单独处理,观察它们各自的作用 都遵循对照原则 都能证明DNA是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质生物【典例2】如图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的D
15、NA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸),然后进行“噬菌体侵染细菌实验”,侵染后产生的子代噬菌体(101 000个)与亲代噬菌体形态完全相同,而子代噬菌体的DNA和蛋白质中含有的标记元素应是()A.31P、32P和35S B.31P、32P和32S C.31P、32P和32S、35S D.32P和32S、35S 解析:在T2噬菌体的化学组成中,60%是蛋白质,40%是DNA。并且S仅存在于蛋白质中。当T2噬菌体侵染大肠杆菌时,噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌细胞内,而其蛋白质外壳则留在细胞外面。T2噬菌体的DNA进入细菌体内后,利用细菌的组成成分,来合成子代噬菌体的DNA和蛋白质,因此子代噬菌体的DNA
16、都含31P、少数DNA含32P,所有子代噬菌体的蛋白质都含35S。答案:A 生物方法透析 噬菌体侵染细菌实验中有关同位素标记问题(1)(2)确定标记元素:生物备选例题(2015山东滕州第三中学期末)用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,经过保温、搅拌、离心后检测放射性,发现放射性主要分布在沉淀物中,上清液的放射性很低。对于上清液中还含有少量的放射性的正确解释是()A.可能是搅拌不充分,T2噬菌体有一部分没能与大肠杆菌分离 B.可能是保温培养的时间过长,部分被侵染的大肠杆菌已裂解 C.一定是离心速度太快,有部分T2噬菌体过早与大肠杆菌分离 D.一定是保温培养的时间过短,部分T2噬菌体还未
17、完成侵染 B 解析:该实验中,32P标记的是T2噬菌体的DNA而不是蛋白质外壳,上清液中有少量的放射性,可能是由于培养时间过长,部分被侵染的大肠杆菌已裂解,也可能是保温培养时间短,部分T2噬菌体还未完全侵染。而搅拌是在培养之后让吸附在大肠杆菌表面的T2噬菌体或其外壳与大肠杆菌分离,与上清液中有放射性无直接关系,所以B正确。生物 方法透析 噬菌体侵染细菌实验的误差透析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性的原因:保温时间过短,部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后分布于上清液,
18、也会使上清液的放射性含量升高。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中也有少量放射性的原因:由于搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现少量的放射性。生物A 解析:图中是氨基酸的R基,是磷酸基团,是脱氧核糖,是含氮碱基,构成一分子脱氧核苷酸;S是蛋白质的特征元素,只能位于氨基酸的R基中;P是DNA的特征元素,位于脱氧核苷酸的磷酸基团中,所以若分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,被标记部位应分别是和,所以A正确。【题组演练】1.(2015宁夏银川一中期末)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和D
19、NA,下图中被标记部位正确的是()A.B.C.D.生物解析:用15N、32P、35S共同标记噬菌体,其中15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳,32P标记了噬菌体的DNA,35S标记了噬菌体的蛋白质外壳。噬菌体侵染细菌过程中,蛋白质外壳留在细菌外面,DNA进入细菌内部,在细菌中以噬菌体DNA为模板,利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA,又由于DNA复制的特点,所以在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA,不能找到35S标记的蛋白质。故B项正确。2.(2015福建龙岩期末)如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染大肠杆菌,在产生的子代噬菌体的组成结构中,能够找到的
20、标记元素为()A.在外壳中找到15N和35S B.在DNA中找到15N和32P C.在外壳中找到15N D.在DNA中找到15N、32P和35S B 生物解析:据题意分析,用同位素标记的化合物,不会影响其化学性质,所以A正确;该实验中选择32P和35S分别标记噬菌体DNA和蛋白质,所以B正确;实验结果表明噬菌体蛋白质没有进入大肠杆菌,所以C错误;实验中混合培养的时间、温度等均可能影响到实验结果,所以D正确。3.(2015广东汕头期末)1952年,赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为材料,利用放射性同位素标记技术进行实验,证明DNA是遗传物质。下列相关叙述中不正确的是()A.用同位素标记的化合物的化学性质不变 B.选择32P和35S分别标记噬菌体DNA和蛋白质 C.实验结果表明噬菌体DNA没有进入大肠杆菌 D.混合培养的时间、温度等均可能影响实验结果 C 生物点击进入课时训练生物 谢谢观赏Thanks!
