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第二章 遗传的分子基础
第1节 DNA是主要的遗传物质
学习目标 核心素养
1.了解肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的过程和结论。(重点) 2.理解科学家证明DNA是遗传物质的实验思想。(重点、难点) 1.通过分析与综合,理解转化实验和侵染实验的实验方法和实验原理。培养科学思维。
2.尝试设计实验,探索生物的遗传物质。提高科学探究能力。
3.认同DNA是主要的遗传物质。形成生命观念。
?
生物的遗传
物质是什么?
遗传变异
染色体
蛋白质
DNA
?
?
染色体的成分
一、对遗传物质的早期推测
1. 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
2. 20世纪30年代后
——DNA才是遗传物质
◇DNA是由许多脱氧核苷酸聚合形成的生物大分子
◇实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
二、证明DNA是遗传物质的两个经典实验
肺炎双球菌的转化实验
噬菌体侵染细菌实验
(一)肺炎双球菌的转化实验
实验材料
S型肺炎双球菌
R型肺炎双球菌
小鼠
有多糖类荚膜
菌落光滑
使人患肺炎或使小鼠患败血症死亡
无多糖类荚膜
菌落粗糙
无毒性
1、格里菲思转化实验
实
验
1.格里菲思体内转化实验:
(1)过程和结果:
不死亡
S型活细菌
死亡
S型活细菌
◇实验结果
格里菲思转化实验结果分析
R型菌
S型菌
转化
S型菌
后代
◇实验结论:已经被加热杀死的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。
此实验可以得出什么结论?
◇作出假设:这种转化因子就是遗传物质。
实
验
艾弗里转化实验
S型菌 R型菌
实验材料
◇DNA是遗传物质
◇蛋白质不是遗传物质
实验结论
◇设法把DNA与蛋白质、多糖等物质分开,单独地直接去观察它们的作用
设计思路
2. 艾弗里转化实验
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA水解物
S型活细菌
分别与R型活细菌混合培养
R型 R型 R型 R型 R型 S型 R型
R型 S型
实验过程
◇DNA是遗传物质
◇蛋白质不是遗传物质
实验结论
【易错提醒】
有关肺炎双球菌转化实验的三点提醒
(1)在转化实验中,使小鼠致死的是S型细菌,不是S型细菌的DNA。
(2)在转化实验中,只有少数的R型细菌转化为S型细菌,并非全部的R型细菌都发生转化。
(3)艾弗里的实验证明了DNA是遗传物质,格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。
1. 实验材料:
T2噬菌体
大肠杆菌
实
验
(二)噬菌体侵染细菌的实验
2. 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。
32P
35S
方法:放射性同位素标记法
标记
DNA
蛋白质
标记
第一步:分别标记细菌
实验步骤设计
第二步:分别标记噬菌体
第三步:标记的噬菌体分别侵染细菌
第四步:分析实验结果,得出结论
3. 实验过程:
细菌+含35S的培养基→ 含35S的细菌
细菌+含32P的培养基→ 含32P的细菌
第二步:分别标记噬菌体
噬菌体+含35S的细菌→ 含35S的噬菌体
噬菌体+含32P 的细菌→ 含32P的噬菌体
第一步:分别标记细菌
35S标记的噬菌体
第三步:噬菌体侵染细菌
32P标记的噬菌体
将标记的噬菌
体与细菌混合
细菌内
放射性高
细菌外
放射性低
子代噬菌体
具放射性
离心检测上清液
和沉淀的放射性
检测子代噬菌
体的放射性
子代噬菌体
无放射性
细菌内
无放射性
细菌外
有放射高
第四步:分析实验结果,得出结论
实
验
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
◇蛋白质没有进入细菌细胞
◇DNA进入到细菌的细胞中
◇DNA才是真正的遗传物质
两个经典实验比较
艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验
处理方式
对照原则
实验结论
设计思路 直接分离
同位素标记法
S型细菌的分离物质分别与R型细菌混合培养相互对照
分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照
设法将DNA与其他物质分开,单独地直接研究各自不同的遗传功能
证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质,但不能有效证明蛋白质不是遗传物质(蛋白质没有进入细菌体内)
6.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物的放射性分析:
(1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌:
(2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌:
实验
探究
(TMV)
RNA
蛋白质
烟草花叶病毒(TMV)是基本成分是蛋白质和RNA,体内无DNA,请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质?
实验
探究
烟草花叶病毒(TMV)是基本成分是蛋白质和RNA,体内无DNA,请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质?
蛋白质
RNA
分
离
感染
烟草
感染
烟草
实验结论:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
实验
结果
出现病斑
不出现病斑
实验
结果
病毒重新构建和侵染实验,如图B所示:
三、生物的遗传物质
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
结论: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。
练一练:1.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程为:同位素标记噬菌体→噬菌体侵染大肠杆菌→搅拌→离心→检测上清液和沉淀物的放射性,下列说法正确的是( )
A.实验中有两次培养T2噬菌体的过程,可以说明病毒的生命活动离不开细胞
B.噬菌体侵染的是未被标记的大肠杆菌,为保证侵染的效果可延长保温的时间
C.离心的目的是让T2噬菌体和大肠杆菌分离
D.用32P标记的一组感染实验,放射性主要分布在上清液中
2.如果用15N、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体的组成结构成分中,上述元素的分布情形为( )
A.可在外壳中找到15N和35S
B.可在DNA中找到15N和32P
C.可在外壳中找到15N
D.可在DNA中找到15N、32P、35S