第16講-DNA是主要的遺傳物質(zhì)

第16講DNA是主要的遺傳物質(zhì)第六單元遺傳的分子基礎(chǔ)必修二格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化因子是什么加熱殺死的S型細(xì)菌中含有轉(zhuǎn)化因子肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質(zhì)RNA是TMV的遺傳物質(zhì)DNA是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)RNA是RNA病毒的遺傳物質(zhì)更多實(shí)驗(yàn)證據(jù)更多實(shí)驗(yàn)證據(jù)DNA是主要的遺傳物質(zhì)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2考點(diǎn)生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1一、肺炎鏈球菌的類型項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落菌體有無莢膜有無毒性表面光滑Smooth表面粗糙Rough有無多糖莢膜有無S型肺炎鏈球菌可以引起人類和小患肺炎，小鼠并發(fā)鼠敗血癥而死亡。一、肺炎鏈球菌的類型莢膜是什么？有什么作用？

莢膜是某些細(xì)菌的細(xì)胞壁外面包圍的一層膠狀物質(zhì)。無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動(dòng)物體后，容易被吞噬細(xì)胞吞噬并殺滅。有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬紐胞的吞噬，有利于細(xì)菌在宿主體內(nèi)生活并繁殖。

S型細(xì)菌具有多糖類莢膜，可以抵御吞噬細(xì)胞的吞噬，不能被宿主的正常防御機(jī)制所清除，因而導(dǎo)致宿主感染。

R型細(xì)菌沒有多糖類莢膜，感染細(xì)胞后容易被吞噬并殺滅。注射加熱殺死的S型菌+R型活細(xì)菌肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1二、格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說明R型菌無毒性說明S型菌有毒性說明加熱殺死的S型菌失去毒性分離出的細(xì)菌大部分是R型菌對(duì)照原則、單一變量原則二、格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)從第四組實(shí)驗(yàn)的小鼠尸體中分離出的有致病性的S型活細(xì)菌，其后代也是有致病性的S型細(xì)菌。由此可以判斷：已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)—“轉(zhuǎn)化因子”。R型菌S型菌轉(zhuǎn)化因子S型菌

后代

【提醒】發(fā)生轉(zhuǎn)化的只是少部分R型細(xì)菌。二、格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思第四組實(shí)驗(yàn)中，小鼠體內(nèi)S型細(xì)菌、R型細(xì)菌含量的變化情況如圖所示，則：①ab段R型細(xì)菌數(shù)量減少的原因是：②bc段R型細(xì)菌數(shù)量增多的原因是：③后期出現(xiàn)的大量S型細(xì)菌的來源:小鼠進(jìn)行免疫反應(yīng)形成大量抗體，致使R型細(xì)菌數(shù)量減少。

R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌后，S型細(xì)菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型細(xì)菌大量繁殖。R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌繁殖而來。轉(zhuǎn)化后的S型細(xì)菌可穩(wěn)定遺傳。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1三、艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)多糖

脂類

蛋白質(zhì)

RNA

DNA加熱殺死的S型細(xì)菌在殺死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？但究竟哪一個(gè)才是轉(zhuǎn)化因子呢？【關(guān)鍵思路】把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開，單獨(dú)的、直接的觀察它們的作用。三、艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液加熱殺死的S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+S型細(xì)菌R型細(xì)菌有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液加熱殺死的S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+S型細(xì)菌R型細(xì)菌混合混合有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液加熱殺死S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+混合只長R型細(xì)菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對(duì)照原則、單一變量原則DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。三、艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)基因重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的實(shí)質(zhì)：S型細(xì)菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型細(xì)菌X基因吸附在R型細(xì)菌表面X基因進(jìn)入R型細(xì)菌重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌DNA具有熱穩(wěn)定性。加熱使蛋白質(zhì)變性失去活性，DNA的結(jié)構(gòu)也會(huì)被破壞，但當(dāng)溫度降低到55℃左右時(shí)，DNA的結(jié)構(gòu)會(huì)恢復(fù)，但蛋白質(zhì)卻不能恢復(fù)。

肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1

格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里及同事體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)場所巧妙構(gòu)思實(shí)驗(yàn)結(jié)論小鼠體內(nèi)培養(yǎng)基將R型與加熱殺死的S型注入小鼠體內(nèi)作為對(duì)照來說明確實(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化將物質(zhì)分離提純后，直接、單獨(dú)的觀察各物質(zhì)的作用存在某種轉(zhuǎn)化因子讓R→SDNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)1習(xí)題鞏固1.易錯(cuò)辨析(1)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化的原理是基因突變

(

)(2)S型菌的DNA和R型菌混合培養(yǎng)，后代全是S型菌

(

)(3)艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的自變量控制利用了“減法原理”

(

)(4)格里菲思的實(shí)驗(yàn)證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀

(

)(5)艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)

(

)××√××加法原理與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”。在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”。減法原理與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例如在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)，這利用了“減法原理”。1習(xí)題鞏固2.某研究人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)：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→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA

→注射入小鼠④S型菌+DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA

→注射入小鼠以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)中小鼠存活的情況依次是（

）A．存活，存活，死亡，死亡 B．存活，死亡，存活，死亡C．存活，死亡，死亡，存活 D．存活，死亡，存活，存活D1習(xí)題鞏固3.下圖為肺炎鏈球菌不同品系間的轉(zhuǎn)化，在R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌的

過程中，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A.加熱殺死的S型菌中的細(xì)胞核中DNA降解為多個(gè)較短的DNA片段B.轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的S型菌中的capS是由R型菌中的capR發(fā)生基因突變產(chǎn)生C.加入S型菌的DNA和R型活菌的培養(yǎng)基中，一段時(shí)間后只存在表面光滑的菌落D.S型菌表面具有多糖類莢膜，莢膜的形成受DNA（基因）控制A噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2一、實(shí)驗(yàn)材料——T2噬菌體和大腸桿菌1.T2噬菌體的結(jié)構(gòu)及生活方式噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物的病毒的總稱。（1）頭部內(nèi)含有

：含

元素。（填特征元素）DNAP（2）外殼：

，含

元素。（填特征元素）蛋白質(zhì)S（3）生活方式：專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)。一、實(shí)驗(yàn)材料——T2噬菌體和大腸桿菌2.噬菌體的增殖侵入別的細(xì)菌合成組裝釋放吸附侵入

T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會(huì)在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分，進(jìn)行大量增殖。當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2二、實(shí)驗(yàn)方法放射性同位素標(biāo)記技術(shù)選擇什么元素對(duì)DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行放射性標(biāo)記？蛋白質(zhì):DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P可以直接標(biāo)記T2噬菌體嗎？不可以，T2噬菌體是病毒，無法單獨(dú)在培養(yǎng)基上存活，應(yīng)用含

培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。被標(biāo)記的大腸桿菌噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2三、實(shí)驗(yàn)過程1.第一步：先標(biāo)記大腸桿菌大腸桿菌+含35S的培養(yǎng)基→含35S的大腸桿菌大腸桿菌+含32P的培養(yǎng)基→含32P的大腸桿菌2.第二步：再標(biāo)記T2噬菌體T2噬菌體+含35S的大腸桿菌→含35S的T2噬菌體T2噬菌體+含32P的大腸桿菌→含32P的T2噬菌體赫爾希和蔡斯不能用35S、32P標(biāo)記同一噬菌體三、實(shí)驗(yàn)過程3.第三步：標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記大腸桿菌短時(shí)間保溫后攪拌離心攪拌使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離。保溫時(shí)間過短，部分噬菌體還未侵染大腸桿菌；保溫時(shí)間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。離心使上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。3.第三步：用被標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌35S標(biāo)記的噬菌體用35S標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌體中無35S不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)上清液放射性很高說明T2噬菌體中的蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入大腸桿菌。沉淀物放射性很低攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。3.第三步：用被標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌32P標(biāo)記的噬菌體說明T2噬菌體中的DNA進(jìn)入了大腸桿菌。說明DNA是真正的遺傳物質(zhì)子代噬菌體中含32P用32P標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高上清液放射性很低培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論35S標(biāo)記的噬菌體32P標(biāo)記的噬菌體上清液沉淀物子代噬菌體結(jié)論放射性高放射性低無放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞

DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中

DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2五、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”1.用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌五、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”2.用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2六、“二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2七、兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的比較艾弗里實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)處理方式對(duì)照原則實(shí)驗(yàn)結(jié)論設(shè)計(jì)思路直接分離同位素標(biāo)記法S型細(xì)菌的分離物質(zhì)分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)相互對(duì)照分別標(biāo)記噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的兩組實(shí)驗(yàn)相互對(duì)照設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開，單獨(dú)地直接研究各自不同的遺傳功能證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能有效證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)（蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)）習(xí)題鞏固1.艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，

以細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？

個(gè)體小，結(jié)構(gòu)簡單，細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。繁殖快，細(xì)菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。習(xí)題鞏固2.從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？

在實(shí)際操作過程中最大的困難是什么？

艾弗里在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中特異性地去除了一種物質(zhì)，然后觀察在沒有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)（如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等）探究遺傳物質(zhì)的方法1.探究思路(1)若探究哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)——設(shè)法將物質(zhì)分開，單獨(dú)看作用。(2)若探究未知病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA——利用酶的專一性或同位素標(biāo)記法。2.探究方法1習(xí)題鞏固3.枯草桿菌有噬菌體M敏感型菌株（S型）和噬菌體M不敏感型菌株（R型）兩種類型，噬菌體M能特異性地侵染S型菌。實(shí)驗(yàn)小組用三組培養(yǎng)基分別培養(yǎng)S型菌株、R型菌株和混合培養(yǎng)S型+R型菌株，一段時(shí)間后，向三組培養(yǎng)基中接入噬菌體M，枯草桿菌的相對(duì)含量變化如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是（）A．S型菌能為噬菌體M的增殖

提供模板、原料和相關(guān)的酶B．混合培養(yǎng)后，R型菌能使S型菌

轉(zhuǎn)化為R型菌C．混合培養(yǎng)過程中，S型菌誘導(dǎo)R型菌發(fā)生了定向突變D．S型枯草桿菌細(xì)胞膜上含有能被噬菌體M識(shí)別的受體D1習(xí)題鞏固4.易錯(cuò)辨析(1)噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等(

)(2)攪拌的目的是使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離(

)(3)T2噬菌體也可以在肺炎鏈球菌中復(fù)制和增殖(

)(4)分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體(

)(5)用1個(gè)35S標(biāo)記的T2噬菌體去侵染大腸桿菌，裂解釋放的子代噬菌體中只有2個(gè)含35S(

)(6)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明DNA控制蛋白質(zhì)的合成(

)×√×××√1習(xí)題鞏固5.探索遺傳物質(zhì)的過程中有許多經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，下列相關(guān)敘述正確的是（）A．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中均用到了病毒的培養(yǎng)技術(shù)B．艾弗里實(shí)驗(yàn)中用“S型細(xì)菌DNA＋DNA酶”作對(duì)照，更充分說明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNAC．T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中，35S和32P分別用于標(biāo)記噬菌體蛋白質(zhì)的R基和DNA的堿基部位D．T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中，保溫時(shí)間過長對(duì)兩組實(shí)驗(yàn)放射性檢測的結(jié)果均會(huì)產(chǎn)生明顯影響B(tài)習(xí)題鞏固6.2017年7月31日，宮頸癌疫苗（HPV疫苗）“希瑞適”在國內(nèi)上市。該疫苗通過預(yù)防HPV病毒（DNA病毒）感染，有效預(yù)防了宮頸癌的發(fā)病。下列關(guān)于HPV病毒的敘述正確的是（

）A．若想用32P標(biāo)記DNA，可把HPV培養(yǎng)在含32P的磷酸培養(yǎng)液中B．HPV病毒的蛋白質(zhì)可以不在宿主細(xì)胞的核糖體上合成C．HPV病毒的核酸徹底水解后得到4種化合物D．利用同位素標(biāo)記法同時(shí)標(biāo)記宿主細(xì)胞內(nèi)的U和T，然后接種病毒，可確定未知病毒的遺傳物質(zhì)D習(xí)題鞏固7.如圖為某DNA病毒的復(fù)制周期示意圖。下列敘述正確的是（）

A．轉(zhuǎn)錄過程需要DNA聚合酶和RNA聚合酶的催化B．圖中的早期蛋白和晚期蛋白是同一種蛋白質(zhì)C．該病毒在宿主細(xì)胞中增殖時(shí)，與T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)遺傳信息的流向相同D．為探究該病毒的遺傳物質(zhì)種類，可采用與赫爾希和蔡斯設(shè)計(jì)的T2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)相同的方法C生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3一、煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗(yàn)【結(jié)論】RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株得到全新病毒不能得到病毒：RNA蛋白質(zhì)患病不患病生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3二、DNA是主要的遺傳物質(zhì)1.絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質(zhì)凡是有DNA的生物凡是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物2.極少數(shù)生物沒有DNA，只有RNA一種核酸，則RNA是遺傳物質(zhì)，

如煙草花葉病毒、艾滋病病毒HIV、大多數(shù)流感病毒等

就整個(gè)生物界來說，絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)；但對(duì)某些生物體來說，遺傳物質(zhì)只能是DNA或RNA。生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3三、不同生物的遺傳物質(zhì)生物種類核酸種類堿基核苷酸遺傳物質(zhì)