DNA是主要的遺傳物質(zhì)導(dǎo)學(xué)案用

1、第三章 基因的本質(zhì)第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.掌握“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的探索過(guò)程，提升實(shí)驗(yàn)分析能力。 2.小組合作，大膽質(zhì)疑，總結(jié)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。 3.激情投入，享受探索過(guò)程和學(xué)習(xí)成功的快樂(lè)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程；噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程課前預(yù)習(xí)案導(dǎo)入：生物親子代間在形態(tài)，結(jié)構(gòu)功能上相似的現(xiàn)象是 在有性生殖的生物中承擔(dān)遺傳的橋梁是 精卵 細(xì)胞而在親子代細(xì)胞中保持穩(wěn)定的是細(xì)胞中 。它是由 和 兩種物質(zhì)組成的，在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？它們各有什么特點(diǎn)？同時(shí)遺傳物質(zhì)有什么特點(diǎn)？一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早

2、期推測(cè) 1.20世紀(jì)20年代的主導(dǎo)觀點(diǎn)：認(rèn)為_(kāi)是生物體的遺傳物質(zhì)。 2.對(duì)DNA的認(rèn)識(shí)：（1）生物大分子：由許多 單體 聚合而成。 （3）基本組成單位 脫氧核苷酸 （3）化學(xué)組成：_、_和_三部分。 （4）種類(lèi)： 4 種，差別在于 的不同。 （5）DNA和蛋白質(zhì)各方面的對(duì)比，哪個(gè)更適合為遺傳物質(zhì)？項(xiàng)目DNA蛋白質(zhì)組成元素細(xì)胞中的含量的多少結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的相對(duì)強(qiáng)弱是否具有多樣性細(xì)胞分裂時(shí)能否復(fù)制2、 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) （一）體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928年， 格里菲思 ）： 1.比較兩種肺炎雙球菌（ 型細(xì)菌和 型細(xì)菌） 特征類(lèi)型有無(wú)莢膜菌落特征（光滑、粗糙）有無(wú)毒性對(duì)小鼠是否致死R型細(xì)菌S型細(xì)菌 2.格

3、里菲思做的四組實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象 第一組：R型活細(xì)菌注射小鼠結(jié)果： ，說(shuō)明 R型細(xì)菌無(wú)毒性 。 第二組：S型活細(xì)菌注射小鼠結(jié)果： ，說(shuō)明 S型細(xì)菌無(wú)毒性 。 第三組：S型死細(xì)菌注射小鼠結(jié)果： ，說(shuō)明 加熱殺死的S型細(xì)菌無(wú)毒性 。 第四組：R型活細(xì)菌+S型死細(xì)菌注射小鼠結(jié)果： ，說(shuō)明 加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌 。 通過(guò)該組實(shí)驗(yàn)，格里菲思得出推論： 。（二）肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1944年， 及其同事）： 1.實(shí)驗(yàn)材料： S 型和 R 型細(xì)菌、細(xì)菌培養(yǎng)基。 2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：把 DNA 與 其他物質(zhì) 分開(kāi)，單獨(dú)研究它們各自的功能。 型 型 型 型 型分離提純S型細(xì)菌蛋白質(zhì)多糖DN

4、ADNA水解物分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng) 3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象： 4.結(jié)論： DNA 才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（1952年， 赫爾希 和 蔡斯 ） 1.T2噬菌體（1）結(jié)構(gòu)：頭部和尾部的外殼由 構(gòu)成，頭部含有 。 （2）與大腸桿菌的關(guān)系： 。（3）增殖特點(diǎn)：在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用 體內(nèi)的物質(zhì)合成自身成分，進(jìn)行增殖。 2.實(shí)驗(yàn)方法： （1）被35S標(biāo)記的噬菌體+細(xì)菌上清夜放射性很_沉淀物新噬菌體中_ 3.過(guò)程及現(xiàn)象（2）被32P標(biāo)記的噬菌體+細(xì)菌上清夜 _沉淀物放射性很_新噬菌體中含32P 4.實(shí)驗(yàn)表明 （1）噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)， 進(jìn)入到細(xì)胞中，而 留在外面

5、。 （2）子代噬菌體的各種性狀是通過(guò) 來(lái)遺傳的。 5.結(jié)論： 是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)未起到遺傳作用四、RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù) 1.提取煙草花葉病毒的 不能使煙草感染病毒； 2.提取煙草花葉病毒的 能使煙草感染病毒。五、DNA是主要的遺傳物質(zhì) 1.絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是 ； 2.極少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是 。 所以 是主要遺傳物質(zhì)； 是一切生物的遺傳物質(zhì)。預(yù)習(xí)自測(cè) 1.所有病毒的遺傳物質(zhì)是 （ ） A 都是DNA B 都是RNA C 是DNA和RNA D 是DNA或RNA 2.格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了（ ）A.DNA是遺傳物質(zhì) B.RNA是遺傳物質(zhì) C.蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) D.加熱殺死的S型

6、菌中含有“轉(zhuǎn)化因子” 3.四種脫氧核苷酸的不同取決于 （ ） A 五碳糖的種類(lèi) B 堿基的種類(lèi) C 磷酸分子的多少 D 堿基的排列順序 4.艾弗里及其同事研究肺炎雙球菌的方法是（ ） A 雜交實(shí)驗(yàn)法 B同位素標(biāo)記法 C 病毒侵染法 D單獨(dú)直接觀察不同成分的作用 5.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明（ ）A.RNA是遺傳物質(zhì) B.DNA是遺傳物質(zhì) C.蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì) D.多糖是遺傳物質(zhì)我的疑問(wèn) 合作探究案探究點(diǎn)一：格里菲斯-肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928年） 1.第4組實(shí)驗(yàn)中R型活細(xì)菌與加熱殺死的S型細(xì)菌混合注射到小鼠體內(nèi)后，從死亡小鼠中是否只分離出了S型活細(xì)菌？從死亡小鼠體內(nèi)分離出的S型活菌是怎

7、么來(lái)的？格里菲斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明S型菌體內(nèi)的哪種物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子？為什么？ 不是，分離出了R型活細(xì)菌和S型活細(xì)菌，且R型活細(xì)菌數(shù)量多 不能，由于格里菲斯沒(méi)有將細(xì)菌中的各組分分開(kāi)，所以他只能證明S菌體內(nèi)含有轉(zhuǎn)化因子2.格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的意義體現(xiàn)在哪里？你認(rèn)為是什么限制了格里菲思進(jìn)一步探尋S型死菌中的什么物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子？格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)最先向遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)，提出了當(dāng)時(shí)不同于大多數(shù)科學(xué)家觀點(diǎn)的結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。探究點(diǎn)二： 艾弗里-肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1944年） 1.艾弗里實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)思路是什么？如果把S型活細(xì)菌的DNA提取后，與活

8、的R型細(xì)菌混合，再注射到小鼠體內(nèi)，能否在小鼠體內(nèi)得到S型細(xì)菌，為什么？如果把S型活細(xì)菌的DNA提取后，直接注射到小鼠體內(nèi)，能否在小鼠體內(nèi)得到S型細(xì)菌，為什么？ 能，DNA是轉(zhuǎn)化因子可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌不能，S型菌的DNA能使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的前提是S型菌的DNA能與R型菌的DNA發(fā)生重組，直接將S菌的DNA注入小鼠體內(nèi)，DNA分子會(huì)被小鼠體內(nèi)的DNA酶分解而失去作用如果小鼠體內(nèi)沒(méi)有R型菌，也無(wú)法轉(zhuǎn)化為S型菌。 2.實(shí)驗(yàn)中也采用了對(duì)照實(shí)驗(yàn)思想，哪些是對(duì)照實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？因變量是什么？做第4組實(shí)驗(yàn)的目的是什么？通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)得到什么結(jié)論？ 相互對(duì)照，自變量加入的S型菌的提取物種類(lèi)

9、不同，因變量培養(yǎng)基上是否產(chǎn)生S型菌目的證實(shí)DNA的酶解產(chǎn)物不是轉(zhuǎn)化因子，從反面證明DNA是遺傳物質(zhì)，而不是為證明DNA的水解產(chǎn)物不是遺傳物質(zhì)，盡管此實(shí)驗(yàn)可以證明，但不是該實(shí)驗(yàn)的目的。結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)，多糖等不是 3.當(dāng)時(shí)為什么依然有人對(duì)艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)論提出質(zhì)疑？你是否覺(jué)得持懷疑態(tài)度的人小題大做，為什么？要如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能讓人無(wú)可挑剔呢？探究點(diǎn)三：噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)（1952年） 1.為什么赫爾希和蔡斯會(huì)選擇噬菌體作為研究材料？為什么選用35S和32P兩種同位素分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA？能否用14C和18O標(biāo)記噬菌體？能否將噬菌體直接培養(yǎng)在含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中而獲得？為什么？ 不

10、能，因?yàn)镈NA和蛋白質(zhì)都含有C和O 不能，因?yàn)槭删w為寄生生活，故先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體，而不能直接用培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。 2.請(qǐng)你總結(jié)獲得32P噬菌體和35S噬菌體的過(guò)程： 3.在本實(shí)驗(yàn)中為什么選用兩組噬菌體分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)中的自變量和因變量分別是什么？實(shí)驗(yàn)中攪拌、離心的目的分別是什么？進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)， 自變量：標(biāo)記的元素種類(lèi)不同 因變量：上清液和沉淀物的放射性攪拌和離心的目的書(shū)上（45頁(yè)） 4.用35S標(biāo)記的噬菌體實(shí)驗(yàn)中主要在上清液檢測(cè)到放射性，而用32P標(biāo)記的噬菌體實(shí)驗(yàn)中主要在沉淀中檢測(cè)到放射性，這結(jié)果說(shuō)明什么？細(xì)菌裂解釋放出的噬菌體中，可以檢測(cè)到32P標(biāo)記的DNA分子，卻不能檢測(cè)

11、到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)，這一結(jié)果說(shuō)明什么？ 5.思考拓展： 用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，理論上講，含35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)均不能進(jìn)入大腸桿菌內(nèi)，離心后全存在于上清液中，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示沉淀物中也有少量的放射性，請(qǐng)分析原因。由于攪拌不充分，有少量35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)外殼仍吸附在菌體表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)少量放射性。用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，理論上上清液中應(yīng)不含放射性，下層沉淀物中應(yīng)具有很高的放射性，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示離心后的上清液中也有少量的放射性，而下層沉淀物的放射性強(qiáng)度卻比理論值略低，請(qǐng)分析原因。 第一：保溫時(shí)間過(guò)短，有一部分噬菌體的DNA沒(méi)有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，

12、經(jīng)離心后分布于上清液中。 第二：從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到離心機(jī)分離，這一段保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增值后釋放子代噬菌體，經(jīng)離心后子代噬菌體分布于上清液中6.此實(shí)驗(yàn)除了能證明DNA是遺傳物質(zhì)外，還能證明什么問(wèn)題？ DNA能控制蛋白質(zhì)的合成，DNA能夠自我復(fù)制7.艾弗里和赫爾希等人的實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？?jī)蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)思路上有相同的地方嗎？為什么赫爾希的實(shí)驗(yàn)結(jié)論對(duì)支持DNA是遺傳物質(zhì)更有說(shuō)服力？ 病毒和細(xì)菌做實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)：個(gè)體小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)果和功能的變化；繁殖快，細(xì)菌20-30分鐘就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)的直接的去觀察他們的作用。探究點(diǎn)四：DNA是主要的遺傳物質(zhì)1.病毒的遺傳物質(zhì)是否都是RNA，請(qǐng)舉例說(shuō)明。2.細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)是DNA，那么細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA？3. “肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”能證明DNA是主要遺傳物質(zhì)嗎？為什么？DNA是主要遺傳物質(zhì)指絕大多數(shù)的遺傳物質(zhì)是DNA這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，并不能證明DNA是主要遺傳物質(zhì)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)小結(jié)：特別提醒 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)和影響因素