20世紀(jì)中葉，科學(xué)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(xué)界激烈的爭論。討論：1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？2.你認(rèn)為證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些？
染色體、蛋白質(zhì)和DNA示意圖
通過果蠅實驗證明了基因位于染色體上
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組成成分
染色體在遺傳上的連續(xù)性和穩(wěn)定性
1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜給遺傳因子起名為基因
閱讀課本P42~44，思考并回答：1.請根據(jù)課本上格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗的內(nèi)容完成下表。2.格里菲思的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗主要遵循的實驗原則是什么?是否證明了DNA是轉(zhuǎn)化因子??3.請根據(jù)教材中艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗,回答下列問題。(1)艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗中最關(guān)鍵的設(shè)計思路是什么?有什么巧妙之處??(2)加入DNA的實驗組的實驗結(jié)果是什么?經(jīng)DNA酶處理過的DNA用于實驗的結(jié)果可以說明什么問題?本實驗的結(jié)論是什么??4.格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗和艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗有什么關(guān)系?
知識點一、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗
R型活細(xì)菌不能使小鼠死亡
加熱殺死的S型細(xì)菌不能使小鼠死亡
1.肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗——格里菲思
第一組：R型活細(xì)菌不能使小鼠死亡第二組：S型細(xì)菌使小鼠死亡第三組：加熱殺死的S型細(xì)菌不能使小鼠死亡
第四組：R型活細(xì)菌 + 加熱殺死的S型細(xì)菌
假說二：R菌以某種方式使加熱殺死的S型菌“復(fù)活”
假說三：在死亡的S菌作用下，R菌突變?yōu)镾菌
假說五：死亡S型菌的“某物質(zhì)”進(jìn)入R型菌，使其轉(zhuǎn)化為活S菌 合成出莢膜
假說一：少量殘余S菌大量繁殖
假說四：Ｓ死菌刺激小鼠體內(nèi)產(chǎn)生免疫物質(zhì)，后者刺激Ｒ菌突變成了Ｓ菌
高溫使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞不可逆
資料：格里菲思了解到肺炎雙球菌有很多類型，S菌有Ⅰ-S、Ⅱ-S、Ⅲ-S，R菌有Ⅰ-R、Ⅱ-R、Ⅲ-R,且自然狀態(tài)下會有S菌突變?yōu)橥蚏菌，如：Ⅱ-S可突變?yōu)棰?R，但不會突變?yōu)棰?R。轉(zhuǎn)化實驗中用到的材料是Ⅱ-R菌與Ⅲ-S菌，且第四組實驗小鼠體內(nèi)提取出來的活S菌為Ⅲ-S。
推斷： 已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。
只有DNA酶能阻止轉(zhuǎn)化實驗，表明DNA才是細(xì)胞提取物中有活性的轉(zhuǎn)化因子，使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型活細(xì)菌。
2.肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗——艾弗里（1944年）
在對照實驗中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”；
與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為加法原理。例如在必修一酶一節(jié)中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，與對照組相比，實驗組分別做了加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”；
與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素的稱為減法原理。例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)，這利用了“減法原理”。
自變量控制中的“加法原理” 和“減法原理”
例1　某研究人員模擬肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗,進(jìn)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、存活、死亡　　　B.存活、死亡、存活、死亡C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、存活
知識點二、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗
閱讀課本P42~44，思考并回答：1.為什么要用32P和35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)?2.如果用15N標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA,能否證明DNA是遺傳物質(zhì)?3.請根據(jù)教材中T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗回答下列有關(guān)問題。(1)制備含有35S、31P與32S、32P的兩種噬菌體采用的方法是什么?(寫出實驗方案)(2)離心后上清液與沉淀物中放射性含量不同說明了什么問題?進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn),細(xì)菌裂解釋放出的與親代相似的噬菌體中,可以檢測到32P標(biāo)記的DNA,但卻不能檢測到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)。這一現(xiàn)象又說明了什么?(3)在含32P的噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中,經(jīng)過離心,沉淀物放射性很高,上清液也有放射性,原因可能是什么?噬菌體侵染細(xì)菌實驗是否可以證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)?
蛋白質(zhì)的組成元素：DNA的組成元素：
（1）標(biāo)記親代T2噬菌體
①用什么標(biāo)記？ ②如何標(biāo)記？ ③能用兩種同位素同時標(biāo)記一組噬菌體嗎？
②細(xì)菌+含32P的培養(yǎng)基
①噬菌體+含35S的細(xì)菌②噬菌體+含32P的細(xì)菌
①細(xì)菌+含35S的培養(yǎng)基
第二步：標(biāo)記噬菌體（用兩組標(biāo)記細(xì)菌分別培養(yǎng)噬菌體）
標(biāo)記的親代T2 噬菌體
①子代在哪兒？ ②如何保證子代所處位置？ ③實驗結(jié)果？
攪拌的目的： 使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離
離心的目的：讓上清液中析出T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌
結(jié)果說明：侵染的大腸桿菌時T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外
（2）用標(biāo)記的親代T2噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌
赫爾希和蔡斯的實驗：實驗結(jié)果
外殼蛋白質(zhì)無35S標(biāo)記
DNA分子才是真正的遺傳物質(zhì)
蛋白質(zhì)外殼無35S標(biāo)記
沉淀物的放射性很低，原因是什么？
可能保溫時間過短或過長
上清液的放射性很低，原因是什么？
例2　如果用3H、15N、32P、35S標(biāo)記噬菌體后,讓其侵染細(xì)菌,在產(chǎn)生的子代噬菌體的結(jié)構(gòu)成分中,能夠找到放射性元素的為(　　)。A.可在外殼中找到15N、35S、3H　 　　　　B.可在DNA中找到3H、15N、32PC.可在外殼中找到15N和35S D.可在DNA中找到15N、32P、35S
只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎？
煙草花葉病毒組分單獨侵染煙草實驗
煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，不是蛋白質(zhì)。
煙草花葉病毒重建實驗示意圖
核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），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)。
3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)一、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗二、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗

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第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)

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年級： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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