第3章基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)

1、第3章基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo) 掌握證明DNA是遺傳物質(zhì)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程和原理，以及 從實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論。 通過重演科學(xué)家發(fā)現(xiàn)DNA是主要遺傳物質(zhì)的過程，學(xué)會科學(xué)研究的方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟。情感目標(biāo) 概述人類對遺傳物質(zhì)的探索過程，認(rèn)同科學(xué)認(rèn)識是不斷深化、不斷完善的過程。 20世紀(jì)30年代人們認(rèn)識到 蛋白質(zhì) 是由多種氨基酸連接而成的生物大分子。氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。 20世紀(jì)20年代 人們認(rèn)識到 DNA 是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子 脫氧核苷酸有4種，每種有一個(gè)特定的堿基。蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)占主導(dǎo)地

2、位。遺傳物質(zhì)的早期推測一、導(dǎo)入新課1. 分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性2. 能夠自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性3. 能夠貯存大量的遺傳信息4. 能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀作為遺傳物質(zhì)，必須具備的特點(diǎn)：1928，英國科學(xué)家格里菲思（F.Griffith）類型 S型菌 R型菌菌落 光 滑 粗 糙菌體有多糖類的莢膜無多糖類的膜毒性有毒性，可致死 無毒性肺炎雙球菌：可引起人類肺炎和小鼠敗血癥的病原微生物二、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)活S型菌活R型菌S型菌(加熱)S型菌(加熱)+R型菌 注入鼠內(nèi)注入鼠內(nèi)注入鼠內(nèi)注入鼠內(nèi)(體內(nèi)有S型活菌)鼠死(體內(nèi)有S型活菌)鼠活鼠活鼠死S菌能使小白鼠致病死

3、亡R菌無毒性加熱殺死的S菌不使小白鼠致死死亡的S菌能使R菌轉(zhuǎn)化為S菌1、體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋無毒性的R型活細(xì)菌有毒性的S型活細(xì)菌后代轉(zhuǎn)化與加熱殺死的S型菌混合+轉(zhuǎn)化的性狀是可以遺傳的+ 死的S型細(xì)菌具有某種活性物質(zhì)(轉(zhuǎn)化因子)，可使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。推論第四組實(shí)驗(yàn)艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn) 1944 2、艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn) 1944艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化)只有加入DNA，R型菌才轉(zhuǎn)化為S型菌，DNA是“轉(zhuǎn)化因子”結(jié)論：由肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)可知：DNA是遺傳物質(zhì)S型活細(xì)菌 分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)RRRRRRS多糖 脂類 蛋白質(zhì) RNA DNA D

4、NA水解物實(shí)驗(yàn)結(jié)論：“轉(zhuǎn)化因子”是DNA，DNA才是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。（糾正了一個(gè)生物界的錯(cuò)誤的普遍共識）思考：（1）、加入DNA酶的組意圖何在？（2）、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能得出什么結(jié)論？將DNA分解艾弗里的實(shí)驗(yàn)思路肺炎雙球菌（S型細(xì)菌和R型細(xì)菌）、細(xì)菌培養(yǎng)基將S型細(xì)菌中的多糖、 蛋白質(zhì)、脂類和DNA等提取出來，分別與R 型細(xì)菌進(jìn)行混合培養(yǎng)。觀察其后代有無S型細(xì)菌出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)步驟：預(yù)期結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：分析結(jié)論：只有DNA與R型細(xì)菌進(jìn)行混合，才能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌DNA是遺傳物質(zhì)提出問題：S型細(xì)菌中的哪種物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子作出假設(shè)：DNA或蛋白質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子實(shí)驗(yàn)材料：DNA是使

5、R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)分析體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者格思菲思艾弗里及同事培養(yǎng)細(xì)菌小鼠(體內(nèi))培養(yǎng)基(體外)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌S型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌S型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)聯(lián)系1.所用材料相同，都是R型和S型肺炎雙球菌2.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，僅說明S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明“轉(zhuǎn)化因子”是DNA3.兩個(gè)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)都遵循對照原則 艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了人們的注意，但是，由于艾弗里實(shí)驗(yàn)中提取出的DNA，純度最高時(shí)也還有0.02%的蛋白質(zhì)，因此，仍有人對實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑。思考：1、那

6、么要怎樣設(shè)計(jì)才能讓人無可挑剔呢？ 設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開，然后單獨(dú)、直接觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用。實(shí)驗(yàn)中最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路：2、有沒有比細(xì)菌更為簡單的實(shí)驗(yàn)材料？艾弗里實(shí)驗(yàn)的結(jié)論足以讓所有科學(xué)家信服嗎？為什么？三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)赫爾希 蔡斯病毒：是一類沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物。結(jié)構(gòu)非常 簡單，化學(xué)成分只含蛋白質(zhì)和核酸1、病毒分類細(xì)菌病毒：噬菌體動物病毒：流感病毒、天花病毒、HIV病毒、SARS病毒、乙肝病毒植物病毒：煙草花葉病毒按寄主分按遺傳物質(zhì)分DNA病毒：噬菌體RNA病毒：流感病毒、天花病毒、HIV病毒、SARS病毒、乙肝病毒噬菌體的結(jié)構(gòu)模式圖T2噬菌體中60%是蛋白質(zhì),40%是DNA.2、

7、實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體、大腸桿菌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒 頭部和尾部的外殼是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部內(nèi)含有DNA 在自身遺傳物質(zhì)的指導(dǎo)下進(jìn)行繁殖,原料來自宿主大腸桿菌 子代噬菌體從宿主細(xì)胞裂解釋放。 噬菌體大腸桿菌3、T2噬菌體的繁殖含35S4、噬菌體侵染細(xì)菌的過程（1）培養(yǎng)含放射性同位素的噬菌體含32P 方法：在分別含有放射性同位素32P 和35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)菌 分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，制備含32P的噬菌體和含35S的噬菌體攪拌后離心沉淀物放射性很低上清液放射性很高35S標(biāo)記噬菌體35S噬菌體與細(xì)菌混合新形成的噬菌體中沒檢測到35S（2）、噬菌體侵染細(xì)菌過程小結(jié)：T2

8、噬菌體的蛋白質(zhì)外殼并沒進(jìn)入大腸桿菌內(nèi)，也沒遺傳給子代噬菌體。細(xì)菌裂解離心后32P標(biāo)記噬菌體32P噬菌體與細(xì)菌混合離心后上清液放射性很低沉淀物放射性很高新形成的噬菌體中檢測到32P攪拌后離心噬菌體侵染細(xì)菌過程小結(jié)：T2噬菌體的DNA進(jìn)入大腸桿菌內(nèi),并且遺傳給子代噬菌體。結(jié)論：在噬菌體親代與子代之間具有連續(xù)性的是DNA，而不是蛋白質(zhì)。即DNA是真正遺傳物質(zhì)。細(xì)菌裂解噬菌體比大腸桿菌輕5、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的檢測結(jié)果：上清液：沉淀物：噬菌體細(xì)菌(外殼)(被注入的DNA)35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)標(biāo)記部位放射性情況上清液沉淀物蛋白質(zhì)DNA有放射性無無有放射性上清液“放射性很高” 沉淀物“放射性很

9、高”？沉淀物也有放射性上清液也有放射性分離不完全(噬菌體蛋白質(zhì)外殼)釋放出來的、未侵染的噬菌體/釋放的/未侵染的)很高很低很低很高第二組實(shí)驗(yàn)6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：第一組 實(shí)驗(yàn)親代噬菌體32P標(biāo)記DNA35S標(biāo)記蛋白質(zhì)大腸桿菌內(nèi)有32P標(biāo)記DNA無35S標(biāo)記蛋白質(zhì)子代噬菌體DNA有32P標(biāo)記外殼蛋白質(zhì)無35S實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA分子具有連續(xù)性，是遺傳物質(zhì)結(jié)論：噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)的外殼仍留在外面。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的傳遞的。才是真正的遺傳物質(zhì)。DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？流感病毒SARS病毒煙草花葉病毒下面這些生物的遺傳物質(zhì)是什么？敢于質(zhì)疑 如果你是科學(xué)家，請

10、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么？背景知識：煙草花葉病毒TMV是由RNA和蛋白質(zhì)組成的，在感染煙草時(shí)，會出現(xiàn)致病斑。課堂延伸實(shí)驗(yàn)探究蛋白質(zhì)RNA分離感染煙草感染煙草實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)病斑不出現(xiàn)病斑實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì) RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA煙草花葉病毒重建實(shí)驗(yàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物原核生物真核生物遺傳物質(zhì)是DNA非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物遺傳物質(zhì)是RNA只含DNA的病毒：只含RNA的病毒：生物總結(jié)4、由于大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。但肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)只能證明DNA是遺傳物質(zhì)。3、在只含RNA的少數(shù)病毒（煙草花葉病毒、HIV、S

11、ARS、流感、禽流感）中，RNA才作為遺傳物質(zhì)。2、凡是具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，既有DNA，又有RNA，遺傳物質(zhì)是DNA。1、一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸。課堂總結(jié)染色體DNA蛋白質(zhì)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)煙草花葉病毒少數(shù)的遺傳物質(zhì)是RNADNA是主要的遺傳物質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)DNA主要存在于染色體上，因此，染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體。 2、關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是()A遺傳物質(zhì)是染色體的組成成分，但不是染色質(zhì)的組成成分B沒有DNA的生物，也就沒有遺傳物質(zhì)C原核生物的遺傳物質(zhì)是RNAD凡有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，其遺傳物質(zhì)都是DNA1、為研究噬菌體侵染細(xì)菌的詳細(xì)過程，你認(rèn)為同位素標(biāo)記的方案應(yīng)為()A用14C和3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌B用18O或32P培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌C將一組噬菌體用32P和35S標(biāo)記D一組用32P標(biāo)記DNA，另一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼DD課堂練習(xí)3