第三章
第一节
DNA是主要的遗传物质
【学习目标】（1）知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”是研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，也是目前自然科学研究的主要方法。（2）分析证明DNA是主要的遗传物质的实验思路。
【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】（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。（2）如何理解DNA是主要的遗传物质
【课前预习】
一、对遗传物质的早期推测
⒈20世纪20年代的主导观点：____________是生物体的遗传物质。
⒉对DNA的认识：⑴生物大分子：由许多
聚合而成。⑵基本组成单位——脱氧核苷酸
①化学组成：________、________和________三部分。②种类：4种，差别在于________的不同。
二、肺炎双球菌的转化实验
（一）体内转化实验（1928年，英国，格里菲思）
1.实验材料：肺炎双球菌，小鼠
菌落（光滑、粗糙）
有无荚膜
有无毒性
S型细菌
R型细菌
2.实验过程：
实验过程及现象
①_________小鼠体内小鼠不死亡
②S型细菌小鼠体内小鼠死亡，鼠体内有_______
R型活细菌加热杀死S型细菌
小鼠体内_______，鼠体内分离出___________
③加热杀死S型细菌小鼠体内小鼠
__________
④
思考：
1、对比分析第一、二组说明什么？
______________________________________________。
2、在第三组中被加热杀死的S型细菌还有没有毒性？_______________________。
3、对比分析第二、三组说明什么？
_____________________________________________________________________________。
4、在第四组中是谁导致小鼠死亡?
_______________________。
5、第四组小鼠体内能分离出S型活细菌，它是开始注射进去的，还是混合后重新出现的？
___________________________________。
6、对比分析第三、四组又说明什么？
___________________________________________。
7、实验先进行第一、二组，与第三、四组相比，起________作用。
8、该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验的结论是什么？
_____________________________________________________________________________。
这种转化因子是什么呢？
（二）体外转化实验（1944年，美国，艾弗里）
在肺炎双球菌中有蛋白质、DNA、荚膜多糖等物质，你可以和其他同学共同讨论寻找有效的方法，来证明哪一种成分是转化因子。
思考与讨论：
①实验的设计思路是什么？_______________________________________________________。
②只有加入哪种物质R菌才能转化为S菌呢？_________________________________。
③加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？这说明什么？_________________________________。
④DNA水解物是什么？_________________________________。
⑤实验结论： 是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，也就是说，是遗传物质。
⑥为什么艾弗里的实验没有使世人完全信服？问题出现在什么地方？该怎样解决这个问题？
因为艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
三、噬菌体侵染细菌的实验（1952年，赫尔希和蔡斯）
1.T2噬菌体的介绍：噬菌体是一种专门
_在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是
_构成的，头部内含有
_，T2噬菌体侵染
_后，就会在_
_的作用下，利用
_
_
_来合成自身的组成成分，进行大量的增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
（1）结构：头部和尾部的外壳由
构成，头部含有_
__。
（2）与大肠杆菌的关系：___
___。
（3）增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用
体内的物质合成自身成分，进行增殖。
（4）增殖过程：吸附
________
________
_______
________。
2.实验方法：___________________________________________。
思考与讨论：
①
噬菌体有DNA和蛋白质两种组分，用35S和32P分别标记噬菌体的哪一种组分？用14C和18O等同位素可行吗，为什么？_____________________________________________。
②
短时间保温的目的是什么？__________________________________。
③
实验过程中搅拌的目的是什么？__________________________________。
④
离心的目的是什么？______________________________。
⑤
离心后沉淀物与上清液各有什么成分？__________________________________________。
⑥在噬菌体侵染细菌的实验中，为何上清液和沉淀物中都有放射性？
（1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲上清液中不含放射性，下层沉淀物中应具有很高的放射性，而实验最终结果显示在离心后的上清液中，也有一定的放射性，而下层的放射性强度却比理论值略低的原因：
①保温时间过短，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；
②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中，也会使上清液的放射性含量升高。
（2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含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。
结果
亲代噬菌体
寄主细胞内
子代噬菌体
实验结论
32P标记DNA
35S标记蛋白质
由实验结果可知，噬菌体在细菌内的增殖是在的作用下完成的。
思考：是不是所有生物都含有DNA？
通过烟草花叶病毒感染烟草实例，说明RNA也是遗传物质。
1．绝大多数生物的遗传物质是，所以说
是主要的遗传物质。
2．S型细菌
毒性，菌体
多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面
；R型细菌
毒性，菌体
多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面。
3．在噬菌体侵染细菌实验中，用
标记一组噬菌体的，用
标记另一组噬菌体的。
【习题巩固】
1．格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了（）
A．DNA是遗传物质
B．RNA是遗传物质
C．蛋白质不是遗传物质
D．加热杀死的S型菌中含有“转化因子”
2．艾弗里及其同事研究肺炎双球菌的方法是（）
A．杂交实验法
B．同位素标记法
C．病毒侵染法
D．单独直接观察不同成分的作用
3．为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为如何选择同位素标记的方案（）
A．用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌
B．用180或15N培养噬菌体，再去侵染细菌
C．将一组噬菌体用32P和35s标记
D．一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳
4．噬菌体侵染细菌的实验证明（）
A．RNA是遗传物质
B．DNA是遗传物质
C．蛋白质是遗传物质
D．多糖是遗传物质
5．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
6．噬菌体在增殖过程中利用的原料是（）
A．细菌的核苷酸和自己的氨基酸
B．自己的核苷酸和细菌的氨基酸
C．细菌的脱氧核苷酸和氨基酸
D．自己的氨基酸和细菌的核苷酸
7．用甲种病毒的RNA与乙种病毒的蛋白质外壳组装成一种病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是（）
A．甲种病毒的特征
B．乙种病毒的特征
C．丙种病毒的特征
D．都不是
8．某科学家做“噬菌体侵染细菌的实验”时，分别用放射性同位素做了如下标记，产生的100个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。实验前的情况见下表：
噬菌体
细菌
核苷酸
标记32P
31P
氨基酸
32S
标记35S
（1）子代噬菌体的DNA应含有表中的_________和_________元素。
（2）子代噬菌体的蛋白质分子中都没有_________元素，由此说明_____________________。子代噬菌体的蛋白质分子中都有_________元素，这是因为___________________________。
（3）此实验证明了_____________________________________________________________。
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