第三章基因的本质

第三章 基因的本质第一节 DNA是主要的遗传物质学习目标1、 总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程，完成自习感悟正确率达90%以上。2、 分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路，完成堂上练正确率达80%以上。3、 探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用，能正确阐述实验过程中注意事项。学习重点1、 肺炎双球菌转化实验的原理和过程。2、 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。学习难点肺炎双球菌转化实验的原理和过程。 【学习感悟】一、对遗传物质的早期推测1、20世纪20年代，大多数科学家认为生物体的遗传物质是 ，因为它是由多种 连接而成的生物大分子， 多种多样的排列顺序可能蕴涵着遗传信息。2、20世纪30年代，人们认识到 是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括 、 和 。脱氧核苷酸有 种，每一种有一个特定的 ，这一认识本可以使人们意识到DNA的重要性，但对DNA分子的结构没有清晰的了解，所以遗憾的是蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。讨论：观察图31，总结几种脱氧核苷酸的相同点和不同点。练一练（多选）：结合当时人们对DNA的认识，判断下列哪些碱基在DNA的结构中（ ） A、C B、U C、T D、A二、肺炎双球菌的转化实验1、格里菲思的转化实验（体内转化）、实验材料：1928年，格里菲思以 为实验材料。、实验目的：研究 是如何使人患肺炎的。、肺炎双球菌的类型： 特点类型 荚膜 菌落表面 有无毒性 是否致病 S型 R型 提示 菌落：在固体培养基上单细菌大量繁殖后，便可肉眼看到的细胞群。格里菲思的实验过程及结果：R型活细菌+小鼠小鼠 ；S型活细菌+小鼠小鼠 ，并从小鼠体内分离出 ；加热后杀死的S型细菌+小鼠小鼠 ；R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合+小鼠小鼠 ，并从小鼠体内分离出 。把这些细菌培养后发现，其后代也是 ，即这种形状的转化是可以遗传的。实验结论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质 。2、 艾弗里的转化实验（体外转化）为了弄清楚转化因子究竟是什么物质，艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行了 和鉴定。、实验过程：从S型活细菌中提取出 、 和 等物质，然后将它们分别加入到培养了R型细菌的培养基中。、实验结果：只有加入 ，R型细菌才能够转化为S型细菌，并且DNA的纯度越高，转化就越有效。也就是说DNA才是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。如果用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，就 （能或不能）是R型细菌发生转化。、结论： 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。提示：加热引起蛋白质变性是导致S型细菌死亡的原因。但DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性，所以加热杀死的S型细菌的DNA被R型细菌吸收、整合、利用，使R型细菌转化为S型细菌，表现出了有荚膜、有毒的性状。练一练：肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是（ ）A、培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能够产生一些具有荚膜的细菌。B、培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物，不能产生具有荚膜的细菌。C、培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能够产生具有荚膜的细菌。D、培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能够产生具有荚膜的细菌。三、噬菌体侵染细菌的实验由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02的 ，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。1952年，赫尔希和蔡斯以 为实验材料，利用 的新技术，完成了一个更具说服力的实验。1、 T2噬菌体结构：T2噬菌体是一种专门寄生在 体内的病毒，它的头部和尾部的外壳是由 构成，头部内含有 。增值特点：T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身 的作用下，利用 体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增值。当噬菌体增值到一定数量后， 裂解，释放出大量的噬菌体。2、实验方法： 。3、实验过程及结果：第一步：标记大肠杆菌大肠杆菌+含有35S的培养基获得含有 标记的大肠杆菌。大肠杆菌+含有32P的培养基获得含有 标记的大肠杆菌。第二步：标记T2噬菌体噬菌体+含35S的大肠杆菌获得蛋白质含有 标记的噬菌体。噬菌体+含32P的大肠杆菌获得DNA含有 标记的噬菌体。第三步：用已分别标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌、35S标记的噬菌体+未被标记的大肠杆菌放射性同位素35S主要分布在 中。说明大肠杆菌体内没有35S，35S分布在大肠杆菌体外。、32P标记的噬菌体+未被标记的大肠杆菌放射性同位素32P主要分布在 中。说明32P主要分布在大肠杆菌体内，大肠杆菌体外几乎没有32P。4、结果分析噬菌体侵染细菌时， 进入到细菌的细胞中， 留在外面。子代噬菌体的各种形状是通过亲代的 遗传的。5、实验结论： 才是真正的遗传物质。6、噬菌体侵染细菌实验说明DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。DNA能控制蛋白质的生物合成。讨论：1、在实验中搅拌和离心的目的。 2、在实验中，为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记？用14C和18O同位素标记可行吗？ 四、RNA也可作为遗传物质烟草花叶病毒由 和蛋白质组成。烟草花叶病毒的蛋白质侵染烟草烟草 病毒。烟草花叶病毒的DNA侵染烟草烟草 病毒结论：烟草花叶病毒中 是遗传物质。讨论：当生物体内既有DNA，又有RNA存在时，哪个是遗传物质？练一练：关于病毒遗传物质的叙述，下列哪一项是正确的（ ）A、都是脱氧核糖核酸 B、都是核糖核酸C、脱氧核糖核酸和核糖核酸 D、有的是脱氧核糖核酸，有的是核糖核酸提示：病毒中只有一种核酸，DNA或RNA，因此病毒可以分为DNA病毒（T2噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等）和RNA病毒（艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒、烟草花叶病毒等）。前者的遗传物质是DNA，后者的遗传物质是RNA。五、DNA是主要的遗传物质1、原核生物和真核生物的遗传物质都是 ，所以具有细胞结构的生物，其遗传物质是 。2、病毒的遗传物质是 。3、 是主要的遗传物质。【知识归纳】1、肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计比较：这两个实验都是证明DNA是生物的遗传物质的直接实验证据，两者在实验设计、实验结论等方面既有共同性也有细微的差别。实验设计思路比较 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验 思路相同 设法将DNA与其他物质分开，单独地直接研究它们各自不同的遗传功能。处理方式的区别直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)两个实验遵循相同的实验设计原则对照原则实验结论比较 肺炎双球菌转化实验的结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验的结论：证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌体内。2、噬菌体侵染大肠杆菌实验，注入大肠杆菌体内的物质是被32P标记的DNA，而被标记35S的蛋白质外壳未进入大肠杆菌细胞内。在大肠杆菌细胞内以噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌体内的原料（脱氧核苷酸、氨基酸）合成子代的噬菌体。3、如何理解DNA是主要的遗传物质？关于“DNA是主要的遗传物质”这一说法，有些同学认为，这是由于DNA在细胞中的含量大，另有些同学认为这是因为DNA在遗传中较RNA起着主要作用，显然这些观点都是错误的。事实上，目前的大量科学研究证明，只有少数生物的遗传物质是RNA，而大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。【训练反馈】1、噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体复制DNA的原料是（ ） A.噬菌体的核糖核苷酸 B.噬菌体的脱氧核苷酸C.细菌的核糖核苷酸 D.细菌的脱氧核苷酸2、噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体外壳的蛋白质是（ ）A在噬菌体DNA指导下，用细菌的物质合成的。B在细菌内DNA指导下，用细菌的物质合成的。C在噬菌体DNA指导下，用噬菌体的物质合成的。D在细菌内DNA指导下，用噬菌体的物质合成的。3、金鱼的体细胞中既含有DNA，也含有RNA。DNA主要存在于细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，那么金鱼细胞质中的遗传物质是（ ）A.RNA B.DNA C.DNA和RNA D.DNA或RNA4、格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果（ ） A.证明了DNA是遗传物质 B.证明了RNA是遗传物质C.证明了蛋白质是遗传物质 D.没有具有证明哪一种物质是遗产物质5、蛋白质中含S不含P，而DNA中含P不含S，现用放射性同位素35S和32P标记的噬菌体去侵染无任何标记的大肠杆菌，然后进行测定，在子代噬菌体中（ ） A.可以检测到35S B.可以检测到35S和32P C.可以检测到32P D.不可能检测到35S和32P6、噬菌体侵染细菌的实验证明（ ）ARNA是遗传物质 BDNA是遗传物质C蛋白质是遗传物质 D多糖是遗传物质7、噬菌体的各种性状能传递给后代是通过（ ）A噬菌体的DNA B细菌的DNA C噬菌体的蛋白质 D细菌的核糖体