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第三章 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)
思考討論：
你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？
你認(rèn)為證明DNA和蛋白質(zhì)哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些？
一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)
1.20世紀(jì)20年代——普遍認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。
主要依據(jù)：
①蛋白質(zhì)氨基酸千變?nèi)f化的順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息 ；
②未發(fā)現(xiàn)其他生物大分子具有類似的結(jié)構(gòu)。
2.20世紀(jì)30年代——開始認(rèn)識(shí)DNA，但仍然普遍認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。
原因：① 人們對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)、特征還沒有清晰的了解；
② 蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)根深蒂固。
二、肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
（一）格里菲思肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
1. 肺炎鏈球菌
2.實(shí)驗(yàn)過程
思考討論：
第一、二組對(duì)照說明了什么？
2. 第二、三組對(duì)照說明了什么？
3. 第二、四組對(duì)照說明了什么？
4.第二、三、四組對(duì)比說明，第四組再次出現(xiàn)活的S型細(xì)菌原因？
格里菲思：已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌，含有某種促使R活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。
（二）肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（20世紀(jì)40年代，艾弗里）
1.預(yù)處理：將加熱殺死的S型細(xì)菌破碎，去除絕大部分的糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制成細(xì)胞提取液。
2. 實(shí)驗(yàn)過程：
3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：能夠使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化因子很可能是DNA。
艾弗里等人，將含有“轉(zhuǎn)化因子”的細(xì)胞提取物進(jìn)一步分析鑒定，發(fā)現(xiàn)其理化特性與DNA極為相似。
結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。
科學(xué)方法：
拓展：
（1）格里菲斯的第四組實(shí)驗(yàn)中，小鼠體內(nèi)的S型細(xì)菌數(shù)量增多，是________________的結(jié)果。由此可看出生物的性狀除了遺傳也存在變異現(xiàn)象，且這種由于遺傳物質(zhì)改變引起的變異是可___________的。
（2）轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是______________________。
（3）由此實(shí)驗(yàn)還可以看出DNA分子在高溫下其結(jié)構(gòu)可發(fā)生_______（可逆性／不可逆性）的變化。這一特性也從側(cè)面說明了蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，其原因是____________________。
（4）判斷各組不同操作的實(shí)驗(yàn)小鼠的存活與死亡的關(guān)鍵因素是看是否能產(chǎn)生____________。
（5）例：某研究人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)，進(jìn)行了以下試驗(yàn)：
①R型細(xì)菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注入小鼠
②S型細(xì)菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注入小鼠
③R型細(xì)菌+DNA酶→加入S型菌→注入小鼠
④R型細(xì)菌高溫加熱后冷卻→加入S型菌→注入小鼠
⑤S型細(xì)菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌→注入小鼠
三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（赫爾希、蔡斯）
1.實(shí)驗(yàn)材料：
（1） 生活方式：專門寄生于大腸桿菌體內(nèi)
（2） 增殖過程：
2.研究方法：放射性同位素標(biāo)記法。（分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA）
3.實(shí)驗(yàn)步驟：
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：子代噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。
思考討論：
(1)用32P的噬菌體侵染細(xì)菌，上清液中也出現(xiàn)了較高放射性的原因：
①保溫時(shí)間過短，部分噬菌體的DNA還未進(jìn)入 ，使上清液放射性升高；
②保溫時(shí)間過長(zhǎng)，子代噬菌體已經(jīng) ，使上清液的放射性升高。
(2)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中也有較高放射性的原因：
注意：
①該實(shí)驗(yàn)只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，而不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
②該實(shí)驗(yàn)不能直接證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。
③該實(shí)驗(yàn)還能證明：DNA能自我復(fù)制，保持生物體前后代的連續(xù)性，維持遺傳性狀的穩(wěn)定；DNA能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的代謝和性狀
5.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)回看
① 實(shí)驗(yàn)中“攪拌”的目的是：________________________________________。
② 實(shí)驗(yàn)中“離心”的目的是：____________________________________________________________。
思考討論：
1.艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或者病毒為實(shí)驗(yàn)材料，這些實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)是什么？
2.從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？在實(shí)際操作過程中最大的困難是什么？
3.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？這對(duì)于你認(rèn)識(shí)科學(xué)與技術(shù)之間的相互關(guān)系有什么啟示？
小結(jié)：
格里菲思：1928年，通過“肺炎鏈球菌在小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”，說明已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌中存在“轉(zhuǎn)化因子”。
艾弗里：20世紀(jì)40年代（1944年），通過“肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”，說明能夠使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的
“轉(zhuǎn)化因子”是DNA。
赫爾希和蔡斯：1952年，通過“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”，證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。
四、其它實(shí)驗(yàn)證據(jù)：煙草花葉病毒侵染實(shí)驗(yàn)
煙草花葉病毒不同組分單獨(dú)侵染煙草實(shí)驗(yàn)
結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。
小結(jié)：
絕大多數(shù)生物都是以 DNA作為遺傳物質(zhì)的，因此DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
高考鏈接：
【2017年高考全國(guó)1卷第29題】根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對(duì)人類健康會(huì)造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。
假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換。請(qǐng)利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型。
簡(jiǎn)要寫出（1）實(shí)驗(yàn)思路（2）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可（要求：實(shí)驗(yàn)包括可相互印證的甲、乙兩個(gè)組）

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