【學習目標】
1.掌握肺炎鏈球菌體內和體外轉化實驗的過程和結論；掌握噬菌體侵染細菌實驗的方法、過程及結論，體驗探究生物遺傳物質的實驗思路。(科學探究)
2.分析比較本節(jié)三大實驗的實驗方法和實驗結論。(科學思維)
3.查閱相關資料，深入理解“煙草花葉病毒的感染實驗”，理解DNA是主要遺傳物質的結論。(科學思維)
4.感悟科學技術在生命科學探索過程中的作用。(社會責任)
【學習重難點】
教學重點
肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程
噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程
教學難點
噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程
理解科學家證明DNA是遺傳物質的實驗的關鍵設計思路。
【預習新知】
對遺傳物質的早期推測
1.20世紀20年代，人們已經認識到 蛋白質 是由多種 氨基酸 連接而成的生物大分子；20世紀30年代，人們才認識到 DNA 是由許多脫氧核糖核苷酸聚合而成的生物大分子，從而使人們意識到DNA的重要性，但是，對于DNA的結構沒有清晰的了解，所以，對于 蛋白質 是遺傳物質仍占有主導地位。
肺炎鏈球菌的轉化實驗
1.肺炎雙球菌的特點
莢膜：莢膜是由 構成的，保護細菌免受 和不易被 宿主 的免疫系統(tǒng)殺死。
2.體內轉化實驗——格里菲思實驗
（1）實驗材料：1928年，格里菲思以 為實驗材料。
（2）實驗目的： 可使小鼠患敗血癥死亡。
（3）格里菲思的實驗過程及結果：
①R型活細菌+小鼠→小鼠 ；
②S型活細菌+小鼠→小鼠 ，并從小鼠體內分離出 ；
③加熱后殺死的S型細菌+小鼠→小鼠 ；
④R型活細菌與加熱后殺死的S型細菌混合+小鼠→小鼠 ，并從小鼠體內分離出 。把這些細菌培養(yǎng)后發(fā)現，其后代也是 ，即這種形狀的轉化是可以遺傳的。
（4）實驗結論：
已經被加熱殺死的S型細菌中，必然含有某種促成R型細菌轉化為S型細菌的活性物質——
噬菌體侵染細菌的實驗
1.實驗者：赫爾希和蔡斯。
2.實驗方法：放射性同位素標記技術。
3.實驗材料：T2 噬菌體（如圖所示）。
4.實驗過程
（1）標記T2噬菌體
（2）侵染細菌
5.實驗分析
（1）T2噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌的細胞中，而蛋白質外殼仍留在細胞外。
（2）子代T2噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳的。
6.實驗結論：DNA才是真正的遺傳物質。
【易錯提示】
肺炎鏈球菌的轉化實驗
1．肺炎鏈球菌體內轉化實驗和體外轉化實驗的比較
[特別提醒] 并非所有的R型細菌都被轉化
(1)轉化過程中并不是所有的R型細菌都被轉化成S型細菌，而只是少部分R型細菌被轉化成S型細菌。
(2)R型細菌轉化為S型細菌是基因重組的結果。
(3)由于DNA的熱穩(wěn)定性比蛋白質要高，所以加熱殺死S型細菌的過程中，其蛋白質永久變性失活，但其內部的DNA在加熱結束后隨溫度的降低又逐漸恢復活性。
(4)艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗中，每個實驗組都通過添加特定的酶特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質，利用了自變量控制中的“減法原理”。
(5)格里菲思的實驗證明了S型細菌體內含有某種轉化因子，但并沒有證明轉化因子是哪種物質。艾弗里的實驗則證明了轉化因子是S型細菌體內的DNA。
2．自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
在對照實驗中，控制自變量可以采用“加法原理”或“減法原理”。
(1)加法原理：與常態(tài)相比，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如在“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，實驗組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就是利用了“加法原理”。
(2)減法原理：與常態(tài)比較，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化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質，就是利用了“減法原理”。
【深化探究】
體內轉化實驗中細菌數量變化曲線分析
（1）ab段：將加熱致死的S型細菌與R型細菌混合后注射到小鼠體內，ab時間段內，小鼠體內還沒形成大量的R型細菌的抗體，故該時間段內R型細菌數量增多。
（2）be段：小鼠體內形成大量的抗R型細菌的抗體，致使R型細菌數量減少。
（3）cd段：c點對應的時間點之前，已有少量R型細菌轉化為S型細菌，S型細菌能降低小鼠的免疫力，導致R型細菌大量繁殖，所以cd段R型細菌數量增多。
（4）S型細菌的來源：少量R型細菌獲得了S型細菌的DNA，并轉化為S型細菌。
【鞏固訓練】
1.某科研小組在格里菲思實驗的基礎上利用相同實驗材料增加了相關實驗，實驗過程如圖所示，下列敘述正確的是( )
A.活菌甲是S型細菌，活菌乙是R型細菌
B.該實驗證明了DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質
C.從鼠2血液中分離出來的活菌都能使小鼠死亡
D.從鼠5體內分離出活菌在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，都會產生光滑菌落
2.下列關于“肺炎鏈球菌的轉化實驗”和“T2噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是( )
A.肺炎鏈球菌轉化實驗和T2噬菌體侵染細菌實驗中均用到了病毒的培養(yǎng)技術
B.艾弗里實驗中用“S型細菌提取物＋DNA酶”作為對照組，更充分說明“轉化因子”就是DNA
C.T2噬菌體侵染細菌實驗中，35S和32P分別用于標記噬菌體蛋白質的R基和DNA的堿基部位
D.35S標記的T2噬菌體侵染細菌實驗中，保溫時間過長對放射性檢測結果不會產生明顯影響
3.某生物興趣小組模擬肺炎鏈球菌的轉化實驗，進行了如下4個實驗，下列說法錯誤的是( )
A.選用肺炎鏈球菌為實驗材料與其結構簡單、繁殖速度快有關
B.小鼠A、B存活，C、D死亡
C.該模擬實驗沒有證明肺炎鏈球菌的遺傳物質是DNA
D.S型細菌的DNA徹底水解共得到5種有機小分子
4.在肺炎鏈球菌轉化實驗中，使R型細菌轉化為S型細菌的轉化因子是( )
A.莢膜多糖B.蛋白質C.R型細菌的DNAD.S型細菌的DNA
5.在“噬菌體侵染細菌的實驗”中，用于標記噬菌體 DNA的放射性同位素是( )
A.14CB.3HC.18OD.32P
參考答案
1.答案：D
解析：A、R型菌無毒不會導致小鼠死亡，S型菌有毒會導致小鼠死亡，且S型菌的DNA會使R型菌轉化為S型菌。因此圖中活菌甲為R型細菌，菌乙為S型細菌，A錯誤；
B、格里菲思的實驗證明S型細菌中存在某種轉化因子，能將R型細菌轉化為S型細菌，但沒有證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質，B錯誤；
C、加熱致死乙菌（S型菌）的DNA使少數活菌甲（R型菌）發(fā)生轉化成為S型菌，大多數R型菌未轉化，故從鼠2血液中分離出來的活菌有S型菌和R型菌，R型菌不能使小鼠致死，C錯誤；
D、從鼠5體內分離出活菌均為S型細菌，因此其在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，都會產生光滑菌落，D正確。
故選D。
2.答案：D
解析：
3.答案：B
4.答案：D
解析：A、莢膜多糖不能將R細菌轉化為S型細菌，A錯誤；B、S型細菌的蛋白質不能將R細菌轉化為S型細菌，B錯誤；C、R型細菌的DNA不能將R細菌轉化為S型細菌，C錯誤；D、S型菌的DNA分子能將R型細菌轉化為S型細菌，即DNA是使R型細菌發(fā)生穩(wěn)定遺傳變化的物質，D正確。故選D。
5.答案：D

S型細菌
R型細菌
菌落
表面
表面
菌體
莢膜
莢膜
毒性
毒性
毒性
項目
體內轉化實驗
體外轉化實驗
培養(yǎng)細菌
在小鼠體內
體外培養(yǎng)基
實驗對照
R型細菌與S型細菌的致病性對照
S型細菌各組成成分的作用進行對照
巧妙構思
用加熱殺死的S型細菌注射到小鼠體內作為對照實驗來說明確實發(fā)生了轉化
將某種物質用酶解法去除，直接地、單獨地觀察該物質在實驗中所起的作用
實驗結論
S型細菌體內有轉化因子
S型細菌的DNA是遺傳物質
聯系
①所用材料相同
②體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，體外轉化實驗是體內轉化實驗的延伸
③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則

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第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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