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(共34張PPT)
3.1 DNA是主要的遺傳物質
（第一課時）物質
本節內容
典型習題
格里菲斯肺炎鏈球菌的轉化實驗
艾佛里肺炎鏈球菌的轉化實驗
對遺傳物質的早期推測
第1節
DNA是主要的遺傳物質
一、學習目標
二、重難點
1.闡明DNA是主要的遺傳物質的探索過程。
2.說明DNA是主要的遺傳物質。
3.說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。
4.認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程，
認同實驗技術在證明DNA是遺傳物質中的作用。
1.肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程。
2.噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。
前情回顧：名人榜
孟德爾
1866年提出“遺傳因子”，并總結遺傳規律
約翰遜
1909年把“遺傳因子”命名為基因
薩 頓
1903年提出基因在染色體上的假說
摩爾根
1909年實驗證明基因位于染色體上
弗萊明等
1879年德國生物學家弗萊明經過實驗發現染色體。主要組成成分是 DNA和蛋白質
DNA

蛋白質
魏斯曼等
1890年減數分裂的研究：為找到基因提供了最正確的線索
蛋白質是由多種氨基酸連接而成的大分子。
2.組成蛋白質的氨基酸有多少種？
3.蛋白質結構多樣性的原因？
21種
氨基酸的種類、數目、排列順序以及肽鏈的空間結構不同
知識回顧
1.蛋白質的基本單位？及其結構簡式？
氨基酸
DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
但由于對DNA分子的結構沒有清晰的了解，
人們認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位。
知識回顧
一、對遺傳物質的早期推測
①氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。
1.20世紀20年代
②沒發現其他大分子有類似的結構特點。
蛋白質是生物體的遺傳物質。
①人們認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
2.20世紀30年代
②意識到DNA的重要性，但對DNA結構沒有清晰認識。
蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位。
問題探討
20世紀中葉，科學家發現染色體主要是由蛋白質和DNA組成的。在這兩種物質中，究竟哪一種是遺傳物質呢？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。
1.你認為遺傳物質可能具有什么特點？
遺傳物質應能夠儲存大量的遺傳信息，可以準確地復制，能夠指導蛋白質的合成，從而控制性狀，結構比較穩定等等。
2.你認為證明某一種物質是遺傳物質的可行方法有哪些
例如，將待定的遺傳物質轉移給其他生物，觀察后代的性狀表現等等。
噬菌體侵染細菌的實驗
格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
艾弗里確定轉化因子的實驗
DNA是遺傳物質的證據
證據1：(格里菲思)肺炎鏈球菌（體內）轉化實驗
類型 R型細菌 S型細菌
菌體 無多糖類莢膜 有多糖類莢膜
菌落 粗糙（rough） 光滑（smooth）
毒性 不致病 可致病，使人和小鼠患肺
炎，小鼠并發敗血癥死亡
1. 實驗材料：
小鼠和兩種肺炎鏈球菌
多糖類
的莢膜
證據1：(格里菲思)肺炎鏈球菌（體內）轉化實驗
【拓展】：菌落、莢膜
菌落：是由單個細菌在適宜固體培養基表面生長繁殖到一定程度，形成的肉眼可見的子細胞種群。
莢膜：某些細菌的細胞壁外面包圍的一層膠狀物質，主要成分是多糖。
無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物后，容易被吞噬細胞吞噬消滅，有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬細胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內生活并繁殖。
格里菲思的體內轉化實驗過程
注射加熱殺死的S型菌+R型活細菌
分離出的細菌大部分是R型菌
對照原則、單一變量原則
3.對比第一、二組的實驗現象，這說明了什么？
【思考】：
1.分析實驗的自變量？
注入的肺炎鏈球菌的類型和死活
2.分析實驗的實驗組和對照組？
第一至三組為對照組，第四組為實驗組
R型活細菌使小鼠不死亡，而S型活細菌可使小鼠死亡。
4.對比第二、第三組的實驗現象，說明了什么？
加熱致死的S型細菌使小鼠不死亡。
從第四組實驗的小鼠尸體中分離出的有致病性的S型活細菌，其后代也是有致病性的S型細菌。由此可以判斷：已經被加熱殺死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為有毒性的S型活細菌的活性物質—“轉化因子” 。
R型菌
S型菌
轉化因子
S型菌
后代
【提醒】發生轉化的只是少部分R型細菌。
轉化后的S型細菌后代還是S，
說明轉化后可以穩定遺傳。
（實驗結論）
格里菲思第四組實驗中，小鼠體內S型細菌、R型細菌含量的變化情況如圖所示，則：
①ab段R型細菌數量減少的原因是：
②bc段R型細菌數量增多的原因是：
③后期出現的大量S型細菌的來源:
小鼠進行免疫反應致使R型細菌數量減少。
R型細菌轉化為S型細菌后，S型細菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型細菌大量繁殖。
R型細菌轉化成的S型細菌繁殖而來。
轉化后的S型細菌可穩定遺傳。
格里菲思的體內轉化實驗
1.將S型肺炎鏈球菌的DNA與R型肺炎鏈球菌混合，注射入小鼠體內，兩種細菌的含量變化過程如圖所示。下列相關敘述正確的是(　　)
A．圖中開始R型肺炎鏈球菌數量下降
是因為R型細菌正在轉化成S型細菌
B．S型肺炎鏈球菌的出現說明了
DNA是“轉化因子”
C．由R型細菌轉化而來的S型細菌的后代仍是R型細菌
D．圖中后期出現的大量S型細菌是由R型細菌直接轉化而來的
對應訓練1
B
解析：圖中開始R型細菌數量下降主要是因為小鼠的免疫系統正在清除R型細菌，A錯誤；
由R型細菌轉化而來的S型細菌的后代為S型細菌，C錯誤；
圖中后期出現的大量S型細菌，是由R型細菌轉化產生的S型細菌進行繁殖后得到的，D錯誤。
[答案]B
加熱殺死S型菌的實質:
【拓展】：
（1）蛋白質：
①加熱使氫鍵斷裂，形成單鏈，降溫后恢復雙鏈和活性；
完全失活不可逆
②DNA的熱穩定性高
（2）DNA：
多糖 脂類 蛋白質 RNA DNA
加熱殺死的S型細菌
【思考】：在殺死的S型細菌中含有哪些物質？關鍵思路？
但究竟哪一個才是轉化因子呢？
【關鍵思路】
把S型細菌的各種物質分開，單獨的、直接的觀察它們的作用。
證據2：(艾弗里)肺炎鏈球菌體外轉化實驗
有R型細菌的培養液
加熱殺死的S型細菌的細胞
提取液
+
S型細菌
R型細菌
有R型細菌的培養液
加熱殺死的S型細菌的細胞
提取液
+
S型細菌
R型細菌
混合
混合
有R型細菌的培養液
加熱殺死的S型細菌的細胞
提取液
+
混合
只長R型細菌
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
結論
DNA才是使R型菌產生穩定遺傳變化的物質，蛋白質不是遺傳物質。
一、艾弗里及同事的體外轉化實驗過程
二. 實驗過程歸納：
1.分析實驗的自變量？
向培養基中加入的S型菌的成分不同
2.分析實驗的實驗組和對照組？
第一至四組為對照組,第五組為實驗組
3.分析實驗的方法
2.被轉化的R型菌只是少量，在培養后既有R型細菌又有S型細菌的培養基中，R型菌的菌落占多數；
1.艾弗里的體外轉化實驗既證明了DNA是遺傳物質，同時證明了蛋白質等不是遺傳物質；
【注意】：
酶解法、細菌體外培養
4.如何區分R型和S型菌
根據菌落的形態
該實驗的設計遵循哪些原理？其巧妙之處是什么？在實際操作過程中最大的困難是什么？控制自變量方法？
遵循單一變量原則和對照原則。
其巧妙之處在于：運用“減法原理”。
最大的困難是：如何徹底去除細胞中含有的某種物質（糖類、脂質、蛋白質等）
【思考】：
在對照實驗中，控制自變量可以采用“加法原理”或“減法原理”。與常態比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。 與常態比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。
科學方法
我們之前學過的哪個實驗運用了加法原理？
基因重組
R型細菌轉化為S型細菌的實質：
S型細菌
莢膜
控制莢膜形成的X基因
加熱
殺死
被破壞的S型細菌
X基因吸附在R型細菌表面
X基因進入R型細菌
重組
R型細菌轉化成S型細菌
DNA具有熱穩定性。加熱使蛋白質變性失去活性，DNA的結構也會被破壞，但當溫度降低到55 ℃左右時，DNA的結構會恢復，但蛋白質卻不能恢復。
三、艾弗里及同事的體外轉化實驗拓展
注意：只是少數R型細菌轉化為S型細菌
格里菲思體內轉化實驗 艾弗里及同事體外轉化實驗
培養場所
巧妙構思
實驗結論
小鼠體內
培養基
將R型與加熱殺死的S型注入小鼠體內作為對照來說明確實發生轉化
將物質分離提純后，
直接、單獨的觀察各物質的作用
存在某種轉化因子讓R→S
DNA才是使R型菌
產生穩定遺傳變化的物質
四、肺炎鏈球菌的轉化實驗小結
四、肺炎鏈球菌體內和體外轉化實驗的聯系
1.體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，
僅說明S型細菌體內有“轉化因子”；
體外轉化實驗則是前者的延伸，
進一步證明了“轉化因子”是DNA。
2.所用的材料相同：都巧妙選用R型和S型兩種肺炎鏈球菌。
3.實驗設計都遵循對照原則和單一變量原則。
1．如圖表示某生物興趣小組做的肺炎鏈球菌的轉化實驗，下列相關敘述錯誤的是(　　)

A．DNA酶的作用是水解S型細菌的DNA
B．結果1中S型肺炎鏈球菌占絕大多數
C．該實驗證明DNA是遺傳物質
D．結果2中全部為R型肺炎鏈球菌
B
解析：DNA酶的作用是水解S型細菌中的DNA，使其失去轉化活性，A正確；結果1中只有少數R型細菌轉化為S型細菌，S型肺炎鏈球菌占少數，B錯誤；該實驗證明DNA是遺傳物質，C正確；S型細菌DNA被水解而失去作用，導致R型細菌無法轉化為S型細菌，因此結果2中全部為R型肺炎鏈球菌，D正確。
2.某研究人員模擬肺炎雙球菌轉化實驗，進行了以下4個實驗：
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA
→注射入小鼠
④S型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA
→注射入小鼠
以上4個實驗中小鼠存活的情況依次是（ ）
A.存活，存活，死亡，死亡 B.存活，死亡，存活，死亡
C.存活，死亡，死亡，存活 D.存活，死亡，存活，存活
D
A、S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
B、R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
C、R型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
D、S型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
[解析]
①S型菌的DNA+DNA酶，由于DNA酶水解S型細菌的DNA,轉化因子失活，R型菌無致病性，注射入小鼠體內，小鼠存活；
②R型菌的DNA+DNA酶，R型DNA被水解，不起作用，最后加入的是有毒的S型細菌有致病性，注射入小鼠體內導致小鼠死亡；
③R型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻，R型活菌已在高溫加熱時死亡,沒有R活菌,只有S型菌的DNA也不可能轉化出S型活菌,注射入小鼠后，小鼠存活；
④S型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻，S型細菌和DNA酶經高溫加熱后死亡,仍含有有活性的S型細菌DNA,但最后加入R型細菌的DNA,S型細菌DNA不能轉化R型細菌的DNA得到S型細菌,故小鼠存活
[答案]D
3.下圖是肺炎鏈球菌的體內和體外轉化實驗中 R 型細菌
和 S型細菌的數量變化曲線。
下列有關說法錯誤的是(　 )
A.體內轉化實驗中，小鼠體內的S型活細菌含有R 型細菌的遺傳物質
B.高溫不能改變 DNA的結構，
所以加熱致死的S型細菌能將R型細菌轉變成S型細菌
C.①可表示體內轉化實驗中R型細菌(曲線乙)
和S型細菌(曲線甲)的數量變化曲線
D.②可表示體外轉化實驗中R型細菌(曲線甲)
和S型細菌(曲線乙)的數量變化曲線
B
高溫能使DNA變性，能改變其結構，但溫度降低到合適的溫度時，DNA能復性
[解析]
體內轉化實驗中，加熱致死的S型細菌的DNA能將R型細菌轉化為S型細菌，小鼠體內的S型活細菌含有R型細菌的遺傳物質，A正確；
高溫能使DNA變性，能改變其結構，但溫度降低到合適的溫度時，DNA能復性，因此，加熱致死的S型細菌能將R型細菌轉變成S型細菌，B錯誤；
①中曲線乙先下降而后上升，表現為小鼠對細菌的抵抗過程，因此為體內轉化實驗，其中R型細菌為曲線乙，S型細菌為曲線甲，C正確；
②中顯示兩種細菌的數量變化均上升，表示體外轉化實驗，其中R型細菌為曲線甲，S型細菌為曲線乙，因為S型細菌是由R型細菌轉化而來的，D正確。
[答案]B
拓展：對S型細菌和R型細菌轉化的理解
(1)轉化實質：肺炎鏈球菌轉化的實質是S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，從而使R型細菌轉化為S型細菌。
(2)一般情況下，轉化率很低，形成的S型細菌很少，轉化后形成的S型細菌可以遺傳下去，快速繁殖形成大量的S型細菌，說明S型細菌的DNA是遺傳物質。
課時作業 鞏固提升

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