1909年：摩爾根通過果蠅實驗證明：基因位于染色體上。
19世紀中期：孟德爾通過豌豆實驗證明了生物的性狀是由遺傳因子控制。
1903年：薩頓通過對蝗蟲細胞觀察得出假說：基因位于染色體上。
20世紀中期：科學家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組成成分：DNA和蛋白質(zhì)。
20世紀中葉，科學家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的，在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。
作為遺傳物質(zhì)，應該具備哪些特點？
①能貯存大量的遺傳信息，保證生物多樣性。
③具有一定的穩(wěn)定性，保持物種的穩(wěn)定性。
②可以精確復制，并能傳遞給后代，保持親子代之間的連續(xù)性。
④能夠指導蛋白質(zhì)的合成，控制生物的性狀和代謝過程。
氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。
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
沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結(jié)構(gòu)特點。
蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。
意識到DNA的重要性，但對DNA結(jié)構(gòu)沒有清晰認識。
蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點占主導地位。
一、對遺傳物質(zhì)的早期推測
首先向“遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)”提出挑戰(zhàn)的是誰？他做了什么實驗？
證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗
小鼠、兩種肺炎鏈球菌
莢膜是某些細菌的細胞外的一層膠狀物質(zhì)。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并殺滅。有莢膜的可抵抗吞噬，利于細菌在宿主體內(nèi)生活并繁殖。
（一）格里菲思的肺炎鏈球菌（體內(nèi)）轉(zhuǎn)化實驗
小鼠死亡,從小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌
注射加熱致死的S型細菌
將R型活細菌與加熱致死的S型細菌混合后注射
加熱殺死的S型菌中，含有某種促R型活菌轉(zhuǎn)化為S型菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”
這種轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢？
①對比一、二組實驗現(xiàn)象，這說明了什么？
④什么使活R型細菌轉(zhuǎn)變成活的S型細菌？
由于體內(nèi)有活的S型細菌的作用。
活的R型細菌轉(zhuǎn)變成了活的S型細菌。
加熱殺死的S型細菌使活的R型細菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化。
②第四組小鼠為什么會死亡呢？
③第四組活的S型細菌如何出現(xiàn)？
S型活細菌會使小鼠死亡。
【合作探究】---尋覓“轉(zhuǎn)化因子”
　思考：如果你是當時的一位科學家，為了弄清楚這種轉(zhuǎn)化因子到底是哪一種物質(zhì)，你該如何設計這個實驗？
必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨、直接地觀察它們的作用
但是當時的技術有限，并不能徹底提純這些物質(zhì)，因此，可以通過酶解法，將物質(zhì)一個個的排除，通過觀察剩余提取物的轉(zhuǎn)化活性來尋找轉(zhuǎn)化因子，這就是實驗設計的“減法原理”（課本P46）
④運用“減法原理”，即在每個實驗組人為去除某個影響因素后，觀察實驗結(jié)果的變化。如：在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)。
自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
加法原理：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。如：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。
減法原理: 在每個實驗組人為去除某個影響因素后，觀察實驗結(jié)果的變化。
2、艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗
a.本實驗說明什么問題？
S型細菌的細胞提取物中含有該轉(zhuǎn)化因子
b.本實驗起什么作用？
c.本實驗能確定轉(zhuǎn)化因子是哪種物質(zhì)嗎？
d.接下來怎么繼續(xù)實驗？
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
a.加蛋白酶的作用是什么？
去除S型細菌的細胞提取物中的蛋白質(zhì)，其他物質(zhì)都有
b.加蛋白酶后R型菌還是被轉(zhuǎn)化說明什么問題？
說明轉(zhuǎn)化因子不是蛋白質(zhì)
c.同樣加RNA酶、酯酶什么作用？
去除S型細菌的細胞提取物中的RNA或脂肪等物質(zhì)
d.這些組實驗說明什么問題
說明蛋白質(zhì)、RNA和脂肪等都不是轉(zhuǎn)化因子
e.本實驗采用的原理是什么？
①與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素。
②在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出哪種物質(zhì)在發(fā)揮作用。
①與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。
②在”比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加熱、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。
a.加DNA酶的作用是什么？
去除S型細菌的細胞提取物中的DNA
b.加DNA酶后只長R型菌說明什么問題？
說明細胞提取物中的轉(zhuǎn)化因子很可能就是DNA。
艾弗里等人進一步分析了細胞提取物的理化特性，發(fā)現(xiàn)這些特性都與DNA的極為相似，于是得出結(jié)論：DNA才是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，同時證明了蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)。
X基因吸附在R型細菌表面
R型細菌轉(zhuǎn)化成S型細菌
只是少數(shù)R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌
R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的本質(zhì)是什么？
艾弗里的實驗引起了人們的注意，但是，由于艾弗里實驗中無法真正提取出的純DNA（0.02%蛋白質(zhì)）來進一步驗證遺傳物質(zhì)就是DNA，因此，仍有人對實驗結(jié)論表示懷疑。
那么，有沒有比細菌更為簡單的實驗材料，還能夠把蛋白質(zhì)和DNA徹底分開？
1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，完成了另一個有說服力的實驗。
T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒,它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，頭部含有DNA。 T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分，進行大量增殖。當噬菌體增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。
T2噬菌體的遺傳物質(zhì)到底是蛋白質(zhì)還是DNA呢？
蛋白質(zhì)的組成元素：DNA的組成元素：
C、H、O、N 、P
T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒,T2噬菌體侵染大腸桿菌后,就會在自身遺傳物質(zhì)的作用下,利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分,進行大量的繁殖.
三.噬菌體侵染細菌的實驗
a.怎么將DNA和蛋白質(zhì)分開？能不能采用減法原理將DNA和蛋白質(zhì)分別除去？
不能，這樣會破噬菌體結(jié)構(gòu)使其失去侵染能力。
b.DNA和蛋白質(zhì)在一起時有什么辦法區(qū)分呢？
能不能標記C、H、O、N？
c.如何將噬菌體中的蛋白質(zhì)標記上35S和DNA標記上32P？可不可以直接放在培養(yǎng)基中培養(yǎng)？
不可以，因為T2噬菌體營寄生生活，無法獨立生存。故應先培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體。
加入含有放射性同位素35S的甲硫氨酸
含有放射性同位素35S標記的大腸桿菌
未標記的噬菌體侵染已被35S標記的大腸桿菌
得到被35S標記的噬菌體
加入含有放射性同位素32P的脫氧核苷酸
含有放射性同位素32P標記的大腸桿菌
未標記的噬菌體侵染已被32P標記的大腸桿菌
得到被32P標記的噬菌體
那該怎么標記噬菌體呢？
可以直接用含有放射性同位素的培養(yǎng)基來培養(yǎng)噬菌體嗎
不可以，噬菌體是病毒，無法單獨在培養(yǎng)基上存活，應用含被標記的大腸桿菌培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。
大腸桿菌 + 含35S的培養(yǎng)基→含35S的大腸桿菌
大腸桿菌 + 含32P的培養(yǎng)基→含32P的大腸桿菌
T2噬菌體+含35S的大腸桿菌→含35S的T2噬菌體
T2噬菌體+含32P的大腸桿菌→含32P的T2噬菌體
培養(yǎng)基，是指供給微生物、植物或動物（或組織）生長繁殖的，由不同營養(yǎng)物質(zhì)組合配制而成的營養(yǎng)基質(zhì)。一般都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無機鹽（包括微量元素）、維生素和水等幾大類物質(zhì)。
35S標記的噬菌體侵染未被標記的細菌
使吸附在細菌上的噬菌體顆粒與細菌分離
讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌
說明蛋白質(zhì)未進入大腸桿菌
32P標記的噬菌體侵染未被標記的細菌
說明DNA進入了大腸桿菌
上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。
35S標記的實驗發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
攪拌不充分導致部分蛋白質(zhì)外殼吸附在細菌上，離心時隨細菌到沉淀物中。
32P標記的實驗發(fā)現(xiàn)上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
培養(yǎng)（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；培養(yǎng)（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。
赫爾希和蔡斯的實驗表明：噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌的細胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細胞外。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的。DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)
能不能說明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)？
通過赫爾希和蔡斯的實驗，現(xiàn)在你清楚噬菌體侵染細菌的步驟了嗎？
噬菌體借尾絲吸附在細菌表面
把DNA注入到細菌細胞
利用細菌的化學成分、酶系統(tǒng)和核糖體合成出噬菌體的DNA、蛋白質(zhì)
新合成的DNA、蛋白質(zhì)組裝成很多噬菌體
細菌解體，釋放出噬菌體
◇蛋白質(zhì)沒有進入細菌細胞
◇DNA進入到細菌的細胞中
◇DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)
不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
1.艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些優(yōu)點？
個體小，結(jié)構(gòu)簡單，細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。 繁殖快，細菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。
只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎？
下面這些生物的遺傳物質(zhì)是什么？
煙草花葉病毒（TMV）只含蛋白質(zhì)和RNA
結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)
含DNA的病毒：含RNA的病毒：
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)化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗只能證明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、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作為遺傳物質(zhì)。
2.凡是具有細胞結(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。
DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質(zhì)
RNA是TMV的遺傳物質(zhì)
DNA是細胞結(jié)構(gòu)的生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)
RNA是RNA病毒的遺傳物質(zhì)
DNA是主要的遺傳物質(zhì)
加熱殺死的S型細菌中含有轉(zhuǎn)化因子
T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗
格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗
1.枯草桿菌具有不同類型，其中一種類型能合成組氨酸。將從這種菌中 提取的某種物質(zhì)，加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不能合成組氨酸的枯草桿菌，結(jié) 果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質(zhì)可能是（ ）
A. 多肽 B. 多糖 C. 組氨酸 D. DNA
2. 赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗表明（ ）
A. DNA是遺傳物質(zhì)
C. 病毒中有DNA，但沒有蛋白質(zhì)
B. 遺傳物質(zhì)包括蛋白質(zhì)和DNA
D. 細菌中有DNA，但沒有蛋白質(zhì)
5.下列關于生物遺傳物質(zhì)的敘述中，正確的是(　　) A．細胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，細胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)是RNA B．所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA C．具有細胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA， 病毒的遺傳物質(zhì)是RNA D．生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA， 具有細胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA?
6.下列關于遺傳物質(zhì)的說法，錯誤的是(　　) ①真核生物的遺傳物質(zhì)是DNA　 ②原核生物的遺傳物質(zhì)是RNA　 ③細胞核的遺傳物質(zhì)是DNA　 ④細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)是RNA　 ⑤HIV病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．③④⑤

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版本： 人教版 (2019)

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