第一节 探索遗传物质的过程
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第四章 遗传的分子基础
第一节 探索遗传物质的过程
（第一课时）
教学目标：1分析肺炎球菌转化实验的过程原理和结论。
2 说出噬菌体的结构特点。
3分析噬菌体侵染细菌实验的过程和结论
4通过分析图文资料，尝试信息的处理。模仿科学家通过分析、比较、推理、归纳去解决实际的问题。
教学重点：肺炎球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
教学难点：肺炎球菌转化实验的原理和过程。
教学方法：实验过程分析，小组讨论，教师引导启发，与学生观察探索相结合。
教学过程：
引课：
俗话说“种瓜得瓜，种豆得豆”“龙生龙，凤生凤，老鼠生的儿子会打洞”。这些俗话说的就是生物的遗传现象，这些现象是怎样发生的？生物体内的哪种物质控制了这些遗传现象哪 也就是说谁是生物体内的遗传物质哪？经过科学家们长期的大量实验探索，最终证明DNA是生物的主要遗传物质。本节课就让我们沿着科学家们的探索足迹，去探索谁是生物的遗传物质。（板书本节的探索课题）
新课研学：
遗传和变异现象是通过生殖过程发生的，生物科学家们对自然界中有性生殖过程进行了研究。请同学们思考一下，通过有性生殖过程产生一个多细胞的生物体要经过哪些生理过程？
生：减数分裂、受精作用和有丝分裂三个生理过程。
请同学们仔细分析一下这三个生理过程，看那些物质或结构在生物体前后代之间具有一定的连续性和稳定性。
生：染色体。
由此，生物学家们认为染色体与生物的遗传有着密切的关系。请思考，染色体的化学组成主要是那些？
生：染色体的主要成分是DNA和蛋白质。
这两种化合物究竟谁是生物体的遗传物质哪？对于这个问题，世界上的生物学家们开展了大量的实验。最终证明，DNA是生物的遗传物质。其中，证明DNA是遗传物质的最直接、最有力的证据是肺炎球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。下面我们重点来探究这两个实验。
一 肺炎球菌的转化实验
1 请同学们思考一下， 作为遗传物质应至少具备哪些条件？请学生回答后，教师总结。
主要有四个条件：①携带遗传信息，能控制生物的遗传性状；
②能产生可遗传的变异；
③能自我复制，从而传递遗传性息；
④分子结构具有相对的稳定性，从而维持自然界的相对稳定性。
2 1928年格里菲思的肺炎球菌转化实验
课件展示，肺炎球菌的两种类型：
（1）S型细菌：菌落光滑、 菌体有夹膜 、有毒性
（2）R型细菌：菌落粗糙、 菌体无夹膜、 无毒性
课件展示，格里菲思的肺炎球菌转化实验的过程和结果。
( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网 )
请同学们仔细观察格里菲思的肺炎球菌转化实验的过程，分析其实验结果，回答下列问题。
课件展示所提出的问题，经过学生思考分组讨论后，请学生回答。
问题一，在第四组实验中的小鼠体内除了发现无毒性的R型活细菌外, 还发现了少量有毒性的S型活细菌，这能说明什么？
结论1：无毒性的R型活细菌与被加热杀死的有毒性的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌。
问题二，在第四组实验中的小鼠体内出现的有毒性的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这说明这种性状的转化可不可以遗传？
结论2：这种性状的转化是可以遗传的。
问题三，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后会转化成有毒性的S型活细菌，对此你有何想法？
推论（格里菲思）：在第四组实验中，已经被加热杀死S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。
格里菲斯的实验设计是一个对照试验，请思考，对照组和实验组分别是谁？本实验的结果能否得出谁是肺炎球菌的遗传物质这样一个结论？
生：对照组是第一组、第二组和第三组，实验组是第四组。本实验的结果不能得出谁是肺炎球菌的遗传物质这样一个结论。
很好，这个实验给我们留下一个问题，到底是S型细菌的那种物质使R型细菌转化成S型细菌？现在请同学们思考一下，S型细菌是由哪些化合物组成的？
生：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸（DNA和RNA）等。
如果在此基础上让你去设计实验，来探究其“转化因子”到底是哪种化合物，你将如何去设计？
生：把这些化合物分开（分离提纯），分别加入到培养R型细菌的培养基中，看到底是哪种化合物使R型细菌转化成S型细菌。
非常好，这就是艾弗里等人的实验设计。
3 1944年艾弗里等人的肺炎球菌的转化实验
课件展示艾弗里等人的肺炎球菌的转化实验过程。
S型活细菌
多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA DNA和DNA酶
R R R R R S R
由该实验结果我们可以得到什么结论哪？
生：是S型细菌的DNA使R型细菌产生了稳定的可遗传变异，由此证明DNA是遗传物质。
请思考，加入S型细菌的DNA和DNA酶的这一组实验，有什么作用？能够获得什么结论？
生：证明DNA的水解产物不能使R型细菌发生转化，从而进一步证明是S型细菌的DNA使R细菌发生转化的。
那么，R型细菌转化为S型细菌的原理是什么哪？其原理是：S型细菌的DNA在接触到R型细菌后，侵染到了R型细菌细胞中，使R型细菌得到了S型细菌的DNA，从而就出现了S型细菌的遗传特征，有荚膜，有毒性，这样，就使R型菌转变成了S型菌。
总结遗传物质的概念：能携带遗传信息，控制生物体的特定性状，并通过细胞增殖过程将遗传信息传递给后代的物质，称为遗传物质。
课件展示资料，艾弗里等人实验的缺陷：艾弗里等人的试验引起了人们的注意，但是，并不是所有的人都信服这一结果。因为，艾弗里的试验中提取的DNA的纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此不能完全排除蛋白质的作用。
那么，怎样才能将DNA和蛋白质完全分开，直接证明谁是生物体的遗传物质呢？下面我们看噬菌体侵染细菌的实验
二、 1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
课件展示噬菌体的结构图，介绍噬菌体的有关知识，
蛋白质：C、H、O、N、S
T2噬菌体
DNA： C、H、O、N、P
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。无细胞结构，只能在寄主细胞内才能完成其代谢和繁殖过程。课件展示噬菌体侵染细菌的过程（包括五步：吸附→注入→合成DNA和蛋白质→组装→释放）。
请思考，采用什么方法将噬菌体的DNA和蛋白质分开呢？
生：采用放射性同位素标记的方法。
回答的非常好，那么用什么元素进行放射性标记将二者分开？为什么？
生：用35S标记蛋白质外壳，用32P标记DNA。因为在噬菌体中S只存在于蛋白质外壳中，而P基本上都存在于DNA中。
思考：如何用35S和32P分别对噬菌体进行放射性标记？
生：标记噬菌体
含35S的培养基含35S的细菌35S蛋白质外壳含35S的噬菌体
含32P的培养基含32P的细菌内部DNA含32P的噬菌体
获得用35S和32P分别标记的噬菌体后，就可以进行噬菌体侵染细菌的实验了。课件展示噬菌体侵染细菌试验的过程和结果，噬菌体侵染细菌的实验：
含35S的噬菌体细菌体内没有放射性35S
含32P的噬菌体细菌体内有放射线32P
请同学们仔细观察，回答下列问题。
1 用35S标记噬菌体的那一组实验，检测结果是上清液的放射性比较高，说明什么问题？
生：噬菌体的蛋白质外壳没有侵入到细菌细胞中，使其主要存在于细菌细胞外。
用32P标记的噬菌体哪一组，结果是沉淀物的放射性比较高，说明什么问题？
生：说明噬菌体的DNA侵入到细菌细胞中。
3 由此，我们可以得到什么结论呢？
生：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，DNA才是真正的遗传物质。
实验误差分析，在本实验中用32P标记噬菌体的那一组，理论上放射性应只存在于沉淀物中，而实验结果是上清液中也有放射性，请同学们思考一下其误差来源是什么？
生：其误差来源有二：一是没有侵染到细菌体内的亲代噬菌体；二是由于时间长，细菌菌体裂解，释放出子代噬菌体。
通过以上实验都证明了DNA是遗传物质，而自然界中有的生物没有DNA，只有RNA如：烟草花叶病毒、车前草病毒等，那么其遗传物质是谁？能否通过实验验证哪？请同学们下去思考一下，并预习教材后面的内容。
三 为什么说DNA是生物体的主要遗传物质哪？课件展示下列表格。
细胞生物（真核、原核） 非细胞生物
（病毒）
核酸 DNA和RNA DNA RNA
遗传物质 DNA DNA RNA
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
课堂小结：师生共同总结出本节的主要内容。
1 肺炎球菌的转化实验 实验设计
（1） 格里菲思的肺炎球菌转化实验
结果结论
实验设计
（2）艾弗里等人的肺炎球菌的转化实验
结果结论
实验设计
2 噬菌体侵染细菌的实验
结果结论
3 DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质
课堂巩固训练：
1. 注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ ）
A．R型肺炎双球菌 B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌 D．加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌
2. 所有病毒的遗传物质（ )
A．都是DNA B．都是RNA
C．是DNA或RNA D．是DNA和RNA
3. 噬菌体在繁殖的过程中所利用的原料是( )
A．自身的核苷酸和氨基酸 B．自身的核苷酸和细菌的氨基酸
C．细菌的核苷酸和氨基酸 D．自身的氨基酸和细菌的核苷酸
4. 用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记细菌的蛋白质，用这种噬菌体去侵染大肠杆菌，则新生的噬菌体可含有（ ）
A．32P B．35S C．32P和35S D．二者皆无
分 别 与 R 型 活 细 菌 混 合 培 养
第一节 探索遗传物质的过程
（第一课时）
教学目标：1分析肺炎球菌转化实验的过程原理和结论。
2 说出噬菌体的结构特点。
3分析噬菌体侵染细菌实验的过程和结论
4通过分析图文资料，尝试信息的处理。模仿科学家通过分析、比较、推理、归纳去解决实际的问题。
教学重点：肺炎球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
教学难点：肺炎球菌转化实验的原理和过程。
教学方法：实验过程分析，小组讨论，教师引导启发，与学生观察探索相结合。
教学过程：
引课：
俗话说“种瓜得瓜，种豆得豆”“龙生龙，凤生凤，老鼠生的儿子会打洞”。这些俗话说的就是生物的遗传现象，这些现象是怎样发生的？生物体内的哪种物质控制了这些遗传现象哪 也就是说谁是生物体内的遗传物质哪？经过科学家们长期的大量实验探索，最终证明DNA是生物的主要遗传物质。本节课就让我们沿着科学家们的探索足迹，去探索谁是生物的遗传物质。（板书本节的探索课题）
新课研学：
遗传和变异现象是通过生殖过程发生的，生物科学家们对自然界中有性生殖过程进行了研究。请同学们思考一下，通过有性生殖过程产生一个多细胞的生物体要经过哪些生理过程？
生：减数分裂、受精作用和有丝分裂三个生理过程。
请同学们仔细分析一下这三个生理过程，看那些物质或结构在生物体前后代之间具有一定的连续性和稳定性。
生：染色体。
由此，生物学家们认为染色体与生物的遗传有着密切的关系。请思考，染色体的化学组成主要是那些？
生：染色体的主要成分是DNA和蛋白质。
这两种化合物究竟谁是生物体的遗传物质哪？对于这个问题，世界上的生物学家们开展了大量的实验。最终证明，DNA是生物的遗传物质。其中，证明DNA是遗传物质的最直接、最有力的证据是肺炎球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。下面我们重点来探究这两个实验。
一 肺炎球菌的转化实验
1 请同学们思考一下， 作为遗传物质应至少具备哪些条件？请学生回答后，教师总结。
主要有四个条件：①携带遗传信息，能控制生物的遗传性状；
②能产生可遗传的变异；
③能自我复制，从而传递遗传性息；
④分子结构具有相对的稳定性，从而维持自然界的相对稳定性。
2 1928年格里菲思的肺炎球菌转化实验
课件展示，肺炎球菌的两种类型：
（1）S型细菌：菌落光滑、 菌体有夹膜 、有毒性
（2）R型细菌：菌落粗糙、 菌体无夹膜、 无毒性
课件展示，格里菲思的肺炎球菌转化实验的过程和结果。
( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网 )
请同学们仔细观察格里菲思的肺炎球菌转化实验的过程，分析其实验结果，回答下列问题。
课件展示所提出的问题，经过学生思考分组讨论后，请学生回答。
问题一，在第四组实验中的小鼠体内除了发现无毒性的R型活细菌外, 还发现了少量有毒性的S型活细菌，这能说明什么？
结论1：无毒性的R型活细菌与被加热杀死的有毒性的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌。
问题二，在第四组实验中的小鼠体内出现的有毒性的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这说明这种性状的转化可不可以遗传？
结论2：这种性状的转化是可以遗传的。
问题三，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后会转化成有毒性的S型活细菌，对此你有何想法？
推论（格里菲思）：在第四组实验中，已经被加热杀死S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。
格里菲斯的实验设计是一个对照试验，请思考，对照组和实验组分别是谁？本实验的结果能否得出谁是肺炎球菌的遗传物质这样一个结论？
生：对照组是第一组、第二组和第三组，实验组是第四组。本实验的结果不能得出谁是肺炎球菌的遗传物质这样一个结论。
很好，这个实验给我们留下一个问题，到底是S型细菌的那种物质使R型细菌转化成S型细菌？现在请同学们思考一下，S型细菌是由哪些化合物组成的？
生：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸（DNA和RNA）等。
如果在此基础上让你去设计实验，来探究其“转化因子”到底是哪种化合物，你将如何去设计？
生：把这些化合物分开（分离提纯），分别加入到培养R型细菌的培养基中，看到底是哪种化合物使R型细菌转化成S型细菌。
非常好，这就是艾弗里等人的实验设计。
3 1944年艾弗里等人的肺炎球菌的转化实验
课件展示艾弗里等人的肺炎球菌的转化实验过程。
S型活细菌
多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA DNA和DNA酶
R R R R R S R
由该实验结果我们可以得到什么结论哪？
生：是S型细菌的DNA使R型细菌产生了稳定的可遗传变异，由此证明DNA是遗传物质。
请思考，加入S型细菌的DNA和DNA酶的这一组实验，有什么作用？能够获得什么结论？
生：证明DNA的水解产物不能使R型细菌发生转化，从而进一步证明是S型细菌的DNA使R细菌发生转化的。
那么，R型细菌转化为S型细菌的原理是什么哪？其原理是：S型细菌的DNA在接触到R型细菌后，侵染到了R型细菌细胞中，使R型细菌得到了S型细菌的DNA，从而就出现了S型细菌的遗传特征，有荚膜，有毒性，这样，就使R型菌转变成了S型菌。
总结遗传物质的概念：能携带遗传信息，控制生物体的特定性状，并通过细胞增殖过程将遗传信息传递给后代的物质，称为遗传物质。
课件展示资料，艾弗里等人实验的缺陷：艾弗里等人的试验引起了人们的注意，但是，并不是所有的人都信服这一结果。因为，艾弗里的试验中提取的DNA的纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此不能完全排除蛋白质的作用。
那么，怎样才能将DNA和蛋白质完全分开，直接证明谁是生物体的遗传物质呢？下面我们看噬菌体侵染细菌的实验
二、 1952年郝尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
课件展示噬菌体的结构图，介绍噬菌体的有关知识，
蛋白质：C、H、O、N、S
T2噬菌体
DNA： C、H、O、N、P
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。无细胞结构，只能在寄主细胞内才能完成其代谢和繁殖过程。课件展示噬菌体侵染细菌的过程（包括五步：吸附→注入→合成DNA和蛋白质→组装→释放）。
请思考，采用什么方法将噬菌体的DNA和蛋白质分开呢？
生：采用放射性同位素标记的方法。
回答的非常好，那么用什么元素进行放射性标记将二者分开？为什么？
生：用35S标记蛋白质外壳，用32P标记DNA。因为在噬菌体中S只存在于蛋白质外壳中，而P基本上都存在于DNA中。
思考：如何用35S和32P分别对噬菌体进行放射性标记？
生：标记噬菌体
含35S的培养基含35S的细菌35S蛋白质外壳含35S的噬菌体
含32P的培养基含32P的细菌内部DNA含32P的噬菌体
获得用35S和32P分别标记的噬菌体后，就可以进行噬菌体侵染细菌的实验了。课件展示噬菌体侵染细菌试验的过程和结果，噬菌体侵染细菌的实验：
含35S的噬菌体细菌体内没有放射性35S
含32P的噬菌体细菌体内有放射线32P
请同学们仔细观察，回答下列问题。
1 用35S标记噬菌体的那一组实验，检测结果是上清液的放射性比较高，说明什么问题？
生：噬菌体的蛋白质外壳没有侵入到细菌细胞中，使其主要存在于细菌细胞外。
用32P标记的噬菌体哪一组，结果是沉淀物的放射性比较高，说明什么问题？
生：说明噬菌体的DNA侵入到细菌细胞中。
3 由此，我们可以得到什么结论呢？
生：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，DNA才是真正的遗传物质。
实验误差分析，在本实验中用32P标记噬菌体的那一组，理论上放射性应只存在于沉淀物中，而实验结果是上清液中也有放射性，请同学们思考一下其误差来源是什么？
生：其误差来源有二：一是没有侵染到细菌体内的亲代噬菌体；二是由于时间长，细菌菌体裂解，释放出子代噬菌体。
通过以上实验都证明了DNA是遗传物质，而自然界中有的生物没有DNA，只有RNA如：烟草花叶病毒、车前草病毒等，那么其遗传物质是谁？能否通过实验验证哪？请同学们下去思考一下，并预习教材后面的内容。
三 为什么说DNA是生物体的主要遗传物质哪？课件展示下列表格。
细胞生物（真核、原核） 非细胞生物
（病毒）
核酸 DNA和RNA DNA RNA
遗传物质 DNA DNA RNA
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
课堂小结：师生共同总结出本节的主要内容。
1 肺炎球菌的转化实验 实验设计
（1） 格里菲思的肺炎球菌转化实验
结果结论
实验设计
（2）艾弗里等人的肺炎球菌的转化实验
结果结论
实验设计
2 噬菌体侵染细菌的实验
结果结论
3 DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质
课堂巩固训练：
1. 注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ ）
A．R型肺炎双球菌 B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌 D．加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌
2. 所有病毒的遗传物质（ )
A．都是DNA B．都是RNA
C．是DNA或RNA D．是DNA和RNA
3. 噬菌体在繁殖的过程中所利用的原料是( )
A．自身的核苷酸和氨基酸 B．自身的核苷酸和细菌的氨基酸
C．细菌的核苷酸和氨基酸 D．自身的氨基酸和细菌的核苷酸
4. 用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记细菌的蛋白质，用这种噬菌体去侵染大肠杆菌，则新生的噬菌体可含有（ ）
A．32P B．35S C．32P和35S D．二者皆无
分 别 与 R 型 活 细 菌 混 合 培 养