第六章遗传和变异第一节遗传的物质基础一、DNA是主要的遗传物质(2)

名校名 推荐第六章遗传和变异第一节遗传的物质基础一、 DNA 是主要的遗传物质（2）教学目的：1 通过 “肺 炎双 球菌 的转 化实验 ”和 “噬 菌体 侵染 细菌 的实验 ”， 理 解 DNA 是主 要的 遗 传物质 。2 通过引 导学 生设 计实 验并 分 析实 验结 果，培 学生 的思 维能 力 。教学重点1 肺炎双 球菌 的转 化实 验的 原 理和 过程 。2 噬菌体 侵染 细菌 的实 验的 原 理和 过程 。教学难点肺 炎双 球菌 的转化 实验 的原 理和 过程。教学用具肺 炎双 球菌 的转化 实验 录像 带。 噬菌体 的投 影片 ；噬菌 体侵 染细 菌的投 影片 。教学方法教 师讲 述与 谈话相 结合 。课 时安 排一课 时 。引言 ：俗 话说 ，种 瓜得 瓜 ，种 豆得 豆； 一 母生 九子 ，九 子 各不 同。 这些 现 象表 明生 物具 有 遗传和 变 异的 特性 。讲述 ：遗 传和 变异 究 竟是 怎样 发生 的 ？遗 传和 变异 有 哪些 共同 的基 本 规律 ？对 于这 些 问题的 科 学研 究， 我们在 绪论 中已 知： 开始于 1865 年 孟德 尔揭 示两 个遗 传规律 ， 1953 年 DNA 双螺 旋结 构的 提出 ，使 人 们从 分子 水平 探 讨遗 传本 质。 我 们了 解的 一些 转 基因 动植 物， 超 级细菌 等 正是 人类 对遗传 和变 异原 理深 入了解 和应 用的 结果。我 们已 知， 生物体 的性 状之 所以 能够传 给后 代， 是由于 生物 体内 具有 DNA 或 RNA 这 些遗传 物 质 。那 么，如 何 确定 DNA 是 主要 的遗 传物 质 呢？ DNA 有什么 样的 结构 和功 能呢 ？ 在生物 遗 传过 程中 ，它是 怎样 发挥 作用 的呢？ 这些 即是 本节所 要阐 述的 问题。本 节课 ，我 们主要 了解 为什 么说 DNA是 主要 的遗 传物 质这 一内 容 。人 们确 定遗 传物质 的前 提是 明确 遗传物 质应 具备 的特点 ：能 复 制， 在前 后代 保 持连 续性 ，稳 定 性：能 控 制物 质性 状和 代 谢过 程：有 贮 存巨 大数 量遗 传 信息 的潜 在能 力 ：能 引 起可 遗传 的变 异 。提问 ：遗 传和 变异 是 生物 在生 殖。 发 育过 程中 表现 的 基本 特征 ，那 么 ，寻 找遗 传 物质 应从哪 个 过程 去考 虑？（ 回答 ：生 殖发育 。）提问 ：通 过我 们对 生 殖发 育中 减数 分 裂， 受精 作用 ， 有丝 分裂 等环 节 的学 习可 知， 细 胞中哪 一 结构 在前 后代能 保持 连续 性和 稳定性 ？（ 回答 ：染 色体。）小 结： 染色 体在生 物的 遗传 中起 着重要 作用 。讲述 ：据 此人 们对 染 色体 的成 分进 行 研究 ，化 学分 析 的结 果表 明， 染 色体 主要 是由 蛋 白质和 DNA 组 成的 。 那么 ，它 们 中 究竟 哪一 种具备 遗传 物质 的 4 个特 征，是 遗传 物质 呢 ？因 为蛋 白质 具有前 面遗 传物 质的 第 2、 3 特点 ，所 以曾 有人认 为蛋 白 质 是遗 传物质 ，但 越来越 多 的科 学实 验证明 ， DNA 是 遗 传 物质， 而蛋 白质 不是 。 在 此我们 只介 绍两 个著 名的证 明实验 。提 问： 在生 物体内DNA与 蛋白质 往往 同时 存在 ，你 认为证 明 DNA是 遗传 物质 的实 验 中1名校名 推荐关键 的 设计 思路 是什么 ？（ 回答 ：设 法将 DNA与 蛋 自 质分 开， 单独， 直接 地观 察 DNA的作 用。）讲 述： 首先 了解肺 炎双 球菌 的转 化实验 。1928 年 ，英 国科学 家格 里菲 思 用 肺炎 双球菌 在小 鼠身上 进行 转化 实验 。 他用 了两 种不 同类型 的 肺炎 双球 菌，一 种是 S 型 细 菌 ，它的 菌落 光滑 ，菌 体有 多糖类 的荚 膜， 使之不 受被 感染动 物的 正常 抵制 机制 所 杀死 ，是 有毒 性 的球 形菌 ，可 以 引起 人患 肺炎 和 使 小鼠 患败 血症 而死亡 ； 另一 种是 R 型 细菌， 它实 际 上 是肺 炎双球 菌的 突变型 ，它 已丧 失了 合成 具有保 护作 用的荚 膜 ，因 此它 无毒性 ，菌 落粗 糙。演 示肺 炎双 球菌转 化实 验过 程的 录像。观 看时 请同 学们仔 细观 察每 组实 验的做 法及 现象 。请 一学 生叙 述各组 实验 的做 法及 现象。（ 回答 ： 无 毒 性的 R 型 活细 菌 注射 到鼠 体内 ，鼠 不死亡 ； 有 毒 性的 S 型 活细菌 注 射到鼠 体 内， 鼠死 亡； 加 热杀 死的 S 型 细菌 注射 到鼠 体内 ， 鼠不 死亡 ； 无 毒 性的 R 型 活 细菌与 加 热杀 死的 S 细菌混 合后 注射 到鼠 体内 ，鼠死 亡， 并 且从 鼠体 内分 离出 有毒性 的 S 型 活细菌 ， 其后 代也 有毒性 。）提 问： 从第 组 实验 鼠体内 可分 离出 有 毒性 的 S 型活 细菌 说明 了什么 ？ 这 种 S 型活 细 菌的后 代 也是 有毒 性的 S 型细 菌又说 明了 什 么 ？（ 回答 ：无 毒性的 R 型 活细菌 与加 热杀 死的 S 型 细 菌 混合 后， 可转化 成有 毒性的 S 型 活细菌 ， 并且 这种 转化的 性状 可以 遗传 。）讲 述： 格里 菲思的 结论 是， 已加 热杀死 的 S 型细 菌中 必然 含有 某种促 成这 一转化 的活 性物质 。 这种 转化 因子是 什么 ？格 里菲 思没有 找到 。提问 ：同 学们 ，如 果 你是 当时 的科 学 家， 你认 为在 确 定转 化因 子的 实 验中 ，关 键的 设 计思路 是 什么 ？（ 提示： 参考 前面 证明 实验的 关键 思路 。）（ 回答 ：从 活的 S 型细 菌中 分离， 提取 出各 种成 分， 分 别与 R 型细菌 混合 培养 ，观 察 其后代 是 否有 S 型细 菌出 现）讲 述： 同学们 的设 计思 路很 好， 但这个 设计 思路 的实施 需要 依赖 于 DNA 。 蛋白 质、 多 糖等的 分 离提 取技 术和其 它有 关技 术的 掌握 。因 此 ，直 至 1944 年 ，美 国的科 学家 艾弗 里和他 的同事 才 进行 了确 定转化 因子 的实 验， 并获得 了成 功。他 们的 做法 是从 S 型活 细菌中 提取 出 了 DNA ，蛋 白 质和多 糖等 物质 ，分 别 将它们 加入 培养 R 型细 菌的培 养基 中，结 果 发现 只有 加入 DNA ，才 能 在 培养 R 型 细菌 的 培 养基 中找 到 S 型细菌。板 书 一 可 表 明以上 做法 。但 有人 怀疑 是 DNA 不 纯，夹 杂 有蛋 白 质 ，为 此他 们又设 计了 ， 用 DNA 酶 处理 DNA ， 使其 水解 ，结 果在培 养 R 型 活细 菌的 培养 基 中没 有发 现 S 型 细菌。提 问： 艾弗 里实验 的结 论是 什么 ？（ 回答 ： DNA 是转 化因 子， 是 使 R 型细 菌产 生稳 定的 遗传 变 化的 物质 ，即 DNA 是 遗 传物质 ）请 同学 们回 顾整个 双球 菌的 转化 实验， 你们 有什 么疑问 吗？（ 学生 甲问 ：加热 杀死 S 型 肺炎双 球 菌 后， 其细 胞中的 DNA是否 变性 ？）解 答：实 验 证明，把 DNA 溶 液 加热 到沸点 ，可 使其 氢键 断裂 ，双 螺 旋 解体，但 如将其 缓慢冷 却 ，分 离的 单链就 可部 分地 得以 重聚 ，恢复 其双 螺旋 结 构。（ 学生 乙问 ： S 型 细菌 的 DNA是 怎样 将它 的核苷 酸序 列加在 R 型细 菌上 的呢 ？）解 答：这 是因 为外 源 DNA分 子一 旦找 到它的 内 源 同源 体，这 两个 分子 就可 进行 遗传交 换2名校名 推荐了 。 交 换的 结果 是使外 源 DNA被整 合， 而使 同 源 的内 源 DNA分 子从R 型 细菌 的 DNA中 排斥出 去 ，从 而产 生由 R 型 细菌 变为 S 型细 菌的 遗传转 化 。讲 述：DNA是 遗传 物质 的另一 个证 明 实 验是 ：噬 菌体侵 染细 菌的 实验。演 示： 噬菌 体结构 的投 影片 。讲 述： 噬菌体 是一 种寄 生在 细菌 体内的 病毒 ，它 的外壳 是蛋 白质 ，头部 内含 有 DNA ， 它侵染 细菌 后， 就会 在自 身 遗传 物质 的作 用 下， 利用 细菌 体 内的 物质 来合 成 自身 的组 成成 分 ，进行 大 量的 增殖 。 那么 ，它 的两 种成 分中哪 一种 是遗 传物质 呢？1952 年 赫尔希 和沙 斯设 计了 一个 巧妙实 验： 用放 射 性同 位素 标记 和测 试 。提 问： DNA 有 ，但 多 数蛋 白质没 有的 元 素 是哪种 ？只 有蛋 白质 有，而 DNA 没 有的 元 素又是 哪 种？（ 回答 ：前 者是 P 后者 是 S）请 同学 们仔 细看教 材 P4 的 图 6 3， 看后请 叙述 实验 的方 法步 骤 。（ 回答 ：用 35 P 标 记了 一部 分噬菌 体 的 蛋白 质，并用 32 P 标记 了另 一部分 噬菌 体的 DNA 。用 被标 记 的两 种 噬菌 体分 别 去侵 染 细 菌 。 当 噬 菌体 在 细 菌 体内 大量 增 殖时 ，对 被 标记 物质进 行 放射 性测 试）提 问： 测试 的结 果如 何？ 表 明了 什么 ？（ 回答 ：用 35 P 标记 蛋白 质的 噬 菌体 侵染 后，细 菌体 内无 放射 性，即 表明 噬菌 体的蛋 白质 没有进 入 细菌 内部 ；而 用 3 P 标 记 DNA 的噬 菌体 侵染 细菌 后，细 菌体 内有 放射 性，即 表明 噬 菌体的 DNA 进 入了 细菌体 内 。）提问 ：由 此可 知， 噬 菌体 在细 菌体 内 的增 殖是 在哪 种 物质 的作 用下 完 成的 ？子 代噬 菌 体的蛋 白 质和 DNA 分别是 怎样 形 成 的？（回 答：噬 菌体 是在 DNA 的 作用 下完 成在细 菌 体 内的 增殖 的 。 DNA 是 自我 复 制 形成的 ，蛋白 质 是在 DNA 指导下 合成 的 。）提 问： 此实 验证 明 DNA具 备 遗传 物质 的哪 些 特性 ？实 验的 结论 是什么 ？（回 答：证 明了 DNA 能自 我复制 ，具 有 连续 性 ；能 指导 蛋白质 的 合 成 。结 论： DNA 是遗传 物 质， 蛋白 质不是 。）讲 述： 现代 科学研 究证 明， 有些 病毒只 含有 蛋白 质和 R