第1节 DNA是主要的遗传物质
教学目标
1．总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。
2．分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。
3．理解DNA是主要的遗传物质。
4．探讨实验技术在证明DNA是主要的遗传物质中的作用。
教学重难点
【教学重点】
1．肺炎链球菌转化实验的原理和过程。
2．噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
【教学难点】
肺炎链球菌转化实验的原理和过程。
教学过程
一、导入新课
（建议下载使用视频：【情境素材】DNA是主要的遗传物质。）
染色体主要由蛋白质和DNA组成。在这两种物质中，究竟哪一种物质是遗传物质呢？
二、讲授新课
（一）对遗传物质的早期推测
教师引导学生阅读课本P42页“对遗传物质的早期推测”，回答问题。
1．20世纪20年代
（1）观点：蛋白质是生物体的遗传物质。
（2）理由：
①它是由大约20种的氨基酸组成的。
②氨基酸有多种的排列顺序，可能蕴含有遗传信息。
2．20世纪30年代
（1）观点：DNA是遗传物质的观点占主导地位。
（2）对DNA分子的认识：
①DNA分子是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
②脱氧核苷酸有四种，化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。
那么，科学家是如何证明DNA是遗传物质的呢？接下来，我们将跟着科学家的步伐，重走科学探究之路。
（二）证明DNA是遗传物质的经典实验
1．肺炎链球菌体的转化实验（体内）
教师展示R型细菌和S型细菌的菌体和菌落图，让学生指出何者是R型菌体？何者是S型菌体？菌落各是怎样？毒性呢？以加深学生对两种细菌的了解。
S型菌（左）具有多糖类荚膜，具有保护作用，菌落光滑、有毒性；R型菌（右侧），菌落粗糙、无毒性。
教师引导总结S型菌和R型菌的区别：
教师展示肺炎链球菌体的转化实验图，引导学生进行分析总结：
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，该物质称为“转化因子”。
教师引导学生思考：
思考1：S型细菌的主要组成成分是什么？其中能使R型细菌转化为S型细菌的物质（转化因子）是什么呢？
思考2：如何设计实验找出转化因子？
（提示：设法将S型菌的各成分分开，分别观察各种成分的作用。）
2．艾弗里证明DNA是遗传物质的实验（体外实验）
教师展示实验，引导学生分析实验：
（1）S型菌的DNA能使R型菌发生转化。
（2）S型菌的蛋白质等其他物质不能使R型菌发生转化。
（3）结论：DNA是遗传物质，蛋白质和多糖不是遗传物质，DNA赋予了生物体遗传特性。
艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
有没有比细菌更简单的实验材料？
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。
3．噬菌体侵染细菌的实验
教师展示T2噬菌体的图片，介绍噬菌体的特点、噬菌体和大肠杆菌的关系以及噬菌体侵入大肠杆菌的过程（建议插入视频：【知识解析】噬菌体侵染细菌的过程）。
整体设计思路：要想证明噬菌体里面蛋白质和DNA谁是遗传物质，只需证明噬菌体要将谁导入细菌体内！
第一步：分别标记大肠杆菌；第二步：分别标记噬菌体；第三步：标记的噬菌体分别侵染大肠杆菌；第四步：分析实验结果，得出结论。
标记方法：同位素标记法。
引导学生思考：如何获得被标记的大肠杆菌和噬菌体呢？
（1）标记大肠杆菌
大肠杆菌+含35S的培养基→含35S的大肠杆菌
大肠杆菌+含32P的培养基→含32P的大肠杆菌
（2）标记噬菌体
噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的噬菌体
噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体
（3）标记的噬菌体分别侵染大肠杆菌
混合培养 上清液：放射性很高
被35S标记的噬菌体 →新噬菌体中没有35S
+大肠杆菌 搅拌、离心 沉淀物：放射性很低
混合培养 上清液：放射性很低
被32P标记的噬菌体 →新噬菌体中有32P
+大肠杆菌 搅拌、离心 沉淀物：放射性很高
引导学生进行分析总结：
教师引导学生思考：
思考：为何在35S标记的组，沉淀物中会含有较低的放射性？
（在35S标记的组，沉淀物中会含有较低的放射性因为搅拌不充分，噬菌体吸附在大肠杆菌表面没有分开。）
思考：为何在35P标记的组，上清液中会含有较低的放射性？
（在32P标记的组，上清液中会含有较低的放射性因为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。）
4．烟草花叶病毒感染和重建实验
教师引导学生思考：DNA是唯一的遗传物质吗？有的生物如烟草花叶病毒（简称TMV），基本成分是蛋白质和RNA，体内并没有DNA，而只含有RNA，它的遗传物质是什么呢？
教师展示实验过程：
1957年，格勒和施拉姆用石炭酸处理烟草花叶病毒，去掉了蛋白质，只剩下RNA，再将RNA接种到正常烟草上，结果发生了花叶病；而用蛋白质部分感染正常烟草，则不发生花叶病。即：
烟草花叶病毒的RNA+烟草→烟草患花叶病
烟草花叶病毒的蛋白质+烟草→烟草正常
结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而不是蛋白质。
烟草花叶病毒感染和重建实验
实验过程：
TMV B的蛋白质 感染
TMV A的RNA
结论：控制TMV性状的物质是RNA而不是蛋白质，即：RNA是遗传物质。
4．教师引导学生归纳生物的遗传物质
（三）生物的遗传物质
生物
所含核酸
遗传物质
细胞生物
DNA、RNA
DNA
病毒
DNA病毒
DNA
DNA
RNA病毒
RNA
RNA
病毒的遗传物质是DNA或RNA
所有生物
绝大多数生物的遗传物质为DNA，极少数病毒（RNA病毒）的遗传物质为RNA，所以DNA是主要的遗传物质
遗传物质必须具备的特点：
（1）在生长和繁殖过程中能精确的复制自己；
（2）具有存储巨大遗传信息的能力；
（3）分子结构相对稳定；
（4）能指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢。
三、课堂反馈
1．噬菌体外壳的合成原料直接来自于（ A ）
A．细菌 B．噬菌体 C．原噬菌体外壳降解 D．环境
2．“DNA是主要的遗传物质”是指（ B ）
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
3．肺炎链球菌的转化实验，不能证明的是（ D ）
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
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（ A ） A．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
四、课堂小结
教师与学生一起小结本节知识，学生边讲教师边板书，或通过课件展示。
课件37张PPT。第1节 DNA是主要的遗传物质第3章 基因的本质一、导入新课 染色体主要由蛋白质和DNA组成。在这两种物质中，究竟哪一种物质是遗传物质呢？二、讲授新课（一）对遗传物质的早期推测1． 20世纪20年代
（1）观点： 是生物体的遗传物质。
（2）理由：
①它是大约20种的 组成的。
②氨基酸有多种的__________，可能蕴含有____________。排列顺序蛋白质氨基酸遗传信息二、讲授新课（一）对遗传物质的早期推测2． 20世纪30年代
（1）观点：________是遗传物质的观点占主导地位。
（2）对DNA分子的认识：
①DNA分子是由许多___________聚合而成的生物大分子。
②脱氧核苷酸有四种，化学组成包括________、碱基和
____________。磷酸DNA脱氧核苷酸脱氧核糖二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验1．肺炎链球菌体的转化实验（体内）R型菌
（菌落粗糙、无毒性）S型菌
（菌落光滑、有毒性）多糖类荚膜
（具有保护作用）S、R型细菌的区别二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验S、R型细菌的区别无 有 无毒 有毒 菌落粗糙菌落光滑1．肺炎链球菌体的转化实验（体内）二、讲授新课肺炎链球菌转化实验二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验实验结论活死活R型活菌无毒S型活菌有毒加热杀死的S型菌无毒死（体内有
S型活细菌）存在“转化因子”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1．肺炎链球菌体的转化实验（体内）二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验 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，该物质称为“转化因子”。
实验结论1．肺炎链球菌体的转化实验（体内）二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验 思考1：S型细菌的主要组成成分是什么？其中能使R型细菌转化为S型细菌的物质（转化因子）是什么呢？思考2：如何设计实验找出转化因子？提示：设法将S型菌的各成分分开，分别观察各种成分的作用。
二、讲授新课
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA水解物S型活细菌艾弗里证明DNA是遗传物质的实验
二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验艾弗里证明DNA是遗传物质的实验（体外转化）（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）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二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验 艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。有没有比细菌更简单的实验材料？ 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。二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验2．噬菌体侵染细菌的实验成分只有蛋白质和DNA。仅能在大肠杆菌内繁殖。繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在体外。T2噬菌体的模式图二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验2．噬菌体侵染细菌的实验 因此，要想证明噬菌体里面蛋白质和DNA谁是遗传物质，只需证明：噬菌体要将谁导入细菌体内！二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验噬菌体侵染细菌的动态过程二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验2．噬菌体侵染细菌的实验第一步：分别标记细菌实验步骤二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验蛋白质的组成元素：DNA 的组成元素：C、H、O、N、SC、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？二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验培养大肠杆菌培养T2噬菌体噬菌体-蛋白质（ 35S）32P35S培养大肠杆菌培养T2噬菌体噬菌体-DNA（ 32P）二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验实验步骤被35S标记的噬菌体与细菌混合被32P标记的噬菌体与细菌混合二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验实验步骤35S标记组32P标记组二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验实验分析◇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二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验误差分析 思考：为何在35S标记的组，沉淀物中会含有较低的放射性？
在35S标记的组，沉淀物中会含有较低的放射性因为搅拌不充分，噬菌体吸附在大肠杆菌表面没有分开。2．噬菌体侵染细菌的实验二、讲授新课 思考：为何在35P标记的组，上清液中会含有较低的放射性？
在32P标记的组，上清液中会含有较低的放射性因为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。
误差分析2．噬菌体侵染细菌的实验（二）证明DNA是遗传物质的经典实验二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验 DNA是唯一的遗传物质吗？流感病毒烟草花叶病毒二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验病毒RNARNA蛋白质烟草花叶病毒感染实验二、讲授新课（二）证明DNA是遗传物质的经典实验TMV ATMV B3．烟草花叶病毒感染和重建实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。二、讲授新课（三）各类生物的遗传物质动物
植物
细菌
真菌
病毒遗传物质是DNA二、讲授新课（三）各类生物的遗传物质遗传物质必须具备的特点（1）在生长和繁殖过程中能精确的复制自己
（2）具有存储巨大遗传信息的能力
（3）分子结构相对稳定
（4）能指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢三、课堂反馈A 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．“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 三、课堂反馈D 3．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三、课堂反馈A4．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（ ） A．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四、课堂小结DNA是主要的遗传物质核心问题：谁在充当生物的遗传物质角色？说明DNA是遗传物质的实验证据：
▲ 肺炎双球菌的转化（体内外）实验
▲ 噬菌体侵染细菌的实验说明DNA不是唯一遗传物质的实验证据：
▲ 烟草花叶病毒的重建实验重点内容：DNA与染色体的关系技术与科
学的关系四、课堂小结大多数生物以_________为遗传物质，
少数生物以___________为遗传物质，
所以_______是一切生物的遗传物质，
_______________是主要的遗传物质。
蛋白质______（是，不是）遗传物质。DNARNA核酸DNA不是再见
