DNA是主要的遺傳物質（第一課時）【知識精講+備課精研】 高一生物 （人教版2019必修2）

§3-1DNA是主要的遺傳物質（第一課時）基因的本質1.背景——問題探討

20世紀中葉，科學家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質和DNA組成的。在這兩種物質中，究竟哪一種是遺傳物質呢？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。你認為遺傳物質可能具有什么特點？你認為要想說明某一種物質是遺傳物質的可行方法有哪些？討論蛋白質DNA①應能夠儲存大量的遺傳信息；②可以準確地復制，可以傳遞給下一代；③可以控制生物的性狀；④結構比較穩(wěn)定。2.對遺傳物質的早期預測20世紀20年代多種氨基酸蛋白質(生物大分子)不同排列順序不同蛋白質可能蘊含著遺傳信息蛋白質是生物體的遺傳物質連接形成推測20世紀30年代脫氧核苷酸的化學組成DNA聚合蛋白質是遺傳物質的觀點占主導地位對DNA結構了解不清晰2.對遺傳物質的早期預測類型S型細菌R型細菌圖解3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體內(nèi)轉化實驗體內(nèi)轉化實驗1928年時間英國科學家格里菲思科學家小鼠肺炎鏈球菌實驗材料肺炎鏈球菌的類型菌體有無多糖類莢膜有無菌落特點菌落表面光滑菌落表面粗糙有無致病性有無莢膜莢膜是某些細菌的細胞壁外面包圍的一層膠狀物質。（1）無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物體后，容易被吞噬細胞吞噬并殺滅。（2）有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬細胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內(nèi)生活并繁殖。無致病性有致病性3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體內(nèi)轉化實驗莢膜本質：多糖第一組第二組第三組第四組小鼠不死亡從死亡的小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌小鼠不死亡方法體內(nèi)轉化實驗現(xiàn)象？注射R型活細菌+加熱致死的S型菌注射加熱致死的S型細菌注射S型活細菌注射R型活細菌從死亡的小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體內(nèi)轉化實驗體內(nèi)轉化實驗3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體內(nèi)轉化實驗第一組第二組第三組第四組方法注射R型活細菌注射S型活細菌注射加熱致死的S型細菌注射R型活細菌+加熱致死的S型菌現(xiàn)象小鼠不死亡小鼠死亡從死亡的小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌小鼠不死亡小鼠死亡從死亡的小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌作用對照組實驗組實驗組實驗組思考1：第一、二組對照，說明：第二組從死亡小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌，說明：第二、三組對照，說明：第三、四組對照，說明：綜合分析，得到什么結論：R型細菌無毒性，S型細菌有毒性加熱致死的S型細菌無致病性加熱致死的S型細菌可以R型細菌轉化為S型細菌使小鼠死亡的確實是S型活細菌已經(jīng)加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為S型細菌的活性物質——轉化因子3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體內(nèi)轉化實驗S型菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型菌X基因吸附在R型菌表面X基因進入R型菌重組R型菌轉化成S型菌3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體內(nèi)轉化實驗

A思考Thinking3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗思考2：轉化只能發(fā)生在小鼠體內(nèi)嗎？3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗轉化只能發(fā)生在小鼠體內(nèi)嗎？體外轉化實驗格里菲斯的體外轉化實驗失敗1931年艾弗里團隊的體外轉化實驗成功轉化要依賴于小鼠才能實現(xiàn)否定轉化不需要依賴小鼠，完全源自加熱殺死的S型細菌中含有轉化因子思考3：格里菲思提出的“轉化因子”到底是什么呢？思考Thinking3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗思考4：怎么設計實驗尋找“轉化因子”？3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗怎么設計實驗尋找“轉化因子”？多糖脂質蛋白質RNADNA……S型細菌但是由于當時的技術有限，并不能徹底提純這些物質，因此可通過酶解法，將物質一個個的排除，通過觀察剩余的細胞提取物的轉化活性來尋找轉化因子。關鍵思路：把S型細菌的各種物質分開，直接的、單獨的觀察它們的作用。20世紀40年代時間美國微生物學家艾弗里和他的同事科學家體外轉化實驗艾弗里（O.Avery，1877-1955）3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗第一組第二～四組第五組有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物體外轉化實驗3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗S型細菌死亡的S型細菌S型細菌的細胞提取物制備S型細菌的細胞提取物加熱致死破碎，除去絕大部分糖類、蛋白質、脂質3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗第一組第二～四組第五組混合有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物體外轉化實驗3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗加入有R型細菌的培養(yǎng)基中S型細菌的細胞提取物與R型細菌的培養(yǎng)基混合混合、接種3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗第一組第二～四組第五組R型細菌S型細菌混合R型細菌S型細菌混合蛋白酶（或RNA酶、酯酶）混合DNA酶有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物R型細菌體外轉化實驗3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗體外轉化實驗第一組第二至第四組第五組方法加入“有R型細菌的培養(yǎng)基”“S型細菌的細胞提取物”不做處理“S型細菌的細胞提取物”用蛋白酶（或RNA酶、酯酶）處理“S型細菌的細胞提取物”用DNA酶處理兩種細菌的培養(yǎng)基混合，并培養(yǎng)現(xiàn)象R型細菌+S型細菌R型細菌+S型細菌R型細菌方法對照組實驗組思考5：各種酶處理的作用是：第二至四組和第一組對照，說明：第五組和第一組對照，說明：綜合分析，得到什么結論：使S型細菌的細胞提取物中的特定物質被水解蛋白質、RNA、酯均不是“轉化因子”DNA可能是“轉化因子”轉化因子很可能是DNA，DNA是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質。3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗思考6：艾弗里的轉化實驗中，實驗的設計遵循了那些原則和原理？思考Thinking3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——體外轉化實驗原則：遵循了對照原則、單一變量原則.原理：減法原理。自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”（p46）適應范圍：在對照實驗中，控制自變量可以采用。含義：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。舉例：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FeC13溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就利用了“加法原理”。加法原理含義：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。舉例：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，就利用了“減法原理”。減法原理對照組實驗組實驗組實驗組對照組實驗組實驗組3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——科學方法3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——科學方法

C3.肺炎鏈球菌的轉化實驗——小結

體內(nèi)轉化實驗體外轉化實驗培養(yǎng)場所巧妙構思實驗結論聯(lián)系體內(nèi)轉化實驗和體外轉化實驗區(qū)別小鼠體內(nèi)培養(yǎng)基（體外）將R型與加熱殺死的S型注入小鼠體內(nèi)作為對照來說明確實發(fā)生轉化觀察利用酶解法去除某物質后，細胞提取物是否還具有轉化效應。存在某種轉化因子讓R→SDNA才是使R