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DNA是主要的遗传物质第10课时必修2遗传与进化第3章基因的本质（一）20世纪20年代，人们普遍认为蛋白质是生物体的遗传物质。1.蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子2.氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息（二）20世纪30年代，人们开始对DNA有所认识：1.DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子2.脱氧核苷酸有四种，每种有一个特定的碱基一、对遗传物质的早期推测1.分子结构具有相对的稳定性2.能够自我复制，使前后代保持一定的连续性3.能够贮存大量的遗传信息4.能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状作为遗传物质，必须具备的特点：例1.探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括（）A不同生物的蛋白质在结构上存在差异B蛋白质与生物的性状密切相关C蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制D蛋白质中的氨基酸的不同排列组合可以储存大量的遗传信息C1、格里菲思的体内转化实验（1928）S型细菌R型细菌菌体菌落毒性形态有多糖类的荚膜没有多糖类的荚膜光滑粗糙有毒性没有毒性（1）两种不同类型的肺炎双球菌的比较二、肺炎双球菌的转化实验活S型菌活R型菌S型菌(加热)S型菌(加热)+R型菌①②③④注入鼠内注入鼠内注入鼠内注入鼠内(体内有S型活菌)鼠死(体内有S型活菌)鼠活鼠活鼠死S菌能使小白鼠致病死亡R菌无毒性加热杀死的S菌不使小白鼠致死死亡的S菌能使R菌转化为S菌（2）体内转化实验的过程和结果（3）对实验结果的解释无毒性的R型活细菌有毒性的S型活细菌后代转化与加热杀死的S型菌混合+转化的性状是可以遗传的+死的S型细菌具有某种活性物质(转化因子)，可使R型细菌转化为S型细菌。（4）推论第四组实验例2.格里菲思（F.Griffith）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．没有具体证明哪一种物质是遗传物质D2、艾弗里的体外转化实验（1944）S型活细菌多糖蛋白质DNADNA分别与R型活细菌混合培养RRRRRSRS提取分离脂质RNAR（1）实验过程及结果(加DNA酶)DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质（转化因子）即DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。（2）实验结论艾弗里实验设计思路是怎样的?设计思路：将DNA和蛋白质分开,单独地研究它们的作用例3.艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知•A．①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子•B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性•C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子•D．①~④说明DNA是主要的遗传物质【答案】C注意①格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是转化因子。艾弗里的实验可以证明DNA是遗传物质。②格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌只有S细菌，艾弗里S型菌的DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌是R型和S型都有，但是R型多。③S型菌的DNA＋DNA水解酶＋R型活细菌只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但不是该实验的实验目的。④加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，但DNA氢键断裂变性失活后随温度降低又恢复活性(类似于PCR扩增)。⑤转化导致的变异方式类似于转基因工程，故应界定为基因重组。培养例4.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：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→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是()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D三、噬菌体侵染细菌的实验研究材料：噬菌体1952，赫尔希和蔡斯研究方法：同位素标记法①营寄生生活②在自身遗传物质的指导下进行繁殖③繁殖原料来自大肠杆菌④子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。噬菌体的结构噬菌体的繁殖35S标记蛋白质,32P标记DNA噬菌体侵染细菌的实验：实验思路及方法S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们的作用。组装合成注入吸附释放侵入别的细菌噬菌体侵染细菌的动态过程实验的基本步骤标记细菌标记噬菌体标记噬菌体侵染未标记细菌搅拌离心测定放射性结果分析培养大肠杆菌培养T2噬菌体噬菌体---蛋白质（35S）32P35S培养大肠杆菌培养T2噬菌体大肠杆菌（32P）噬菌体---DNA（32P）1.标记细菌2.标记噬菌体大肠杆菌（35S）具体操作具体操作3.噬菌体侵染细菌4.测定放射性离心第一组实验搅拌和离心的目的分别是什么？离心第二组实验5.结果分析32P35S赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代DNA遗传的。DNA才是真正的遗传物质。6．结论：DNA是遗传物质。提醒(1)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：(2)该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面，其作用不能证明。(3)该实验可同时证明：①DNA分子具有相对稳定性；②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性；③DNA能控制蛋白质的生物合成。但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。拓展提升1.少量放射性出现的原因(1)用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射性的原因有二：一是保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液放射性含量升高。以上仅仅是推测，事实是：少数有缺陷的噬菌体，其DNA不能进入细菌细胞。(2)用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因：可能由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。2.两个经典实验的实验设计思路和设计原则对照原则是相同的，但所用技术手段(物质提纯与分离技术和同位素标记技术)、实验材料、实验结论(能否证明蛋白质不是遗传物质方面)都是不相同的。方法体验探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质的方法1.基本设计思路：设法将RNA(或DNA)与蛋白质分开，单独地直接地观察各自的作用。2.基本设计原则：对照原则。例5.关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是•A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体•B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养•C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致•D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质【答案】C例6.若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体•A．一定有35S，可能有32P•B．只有35S•C．一定有32P，可能有35S•D．只有32P【答案】A例7.某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是“杂合”噬菌体的组成实验预期结果预期结果序号子代表现型甲的DNA＋乙的蛋白质1与甲种一致2与乙种一致乙的DNA＋甲的蛋白质3与甲种一致4与乙种一致A．1、3B．1、4C．2、3D．2、4例8.艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是A．重组DNA片段，研究其表型效应B．诱发DNA突变，研究其表型效应C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递【答案】C（一）绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。四、DNA是主要的遗传物质注意①细胞质中的核酸主要是RNA，细胞质中的遗传物质是DNA。②DNA是主要遗传物质是数量分析的结果，不是本节两个经典实验得出的结论。（二）RNA是遗传物质的实验证据烟草花叶病毒感染烟草提取蛋白质感染烟草提取RNA感染烟草结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。构建知识网络