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第3章 基因的本質(zhì) 在米歇爾發(fā)現(xiàn)核酸的基礎(chǔ)上，1866年孟德爾揭示了遺傳的基本規(guī)律，1926年摩爾根發(fā)展并確立了基因?qū)W說。但是，在20世紀(jì)的前40年中，困擾科學(xué)家的兩個最基本的問題 基因究竟是什么物質(zhì)，基因是怎樣進(jìn)行工作的，依然沒有解決。本章就是在前兩章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，從分子水平認(rèn)識基因的本質(zhì)。 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì) 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.總結(jié)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的探索過程。 2.分析證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)思路。 3.探討實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)中的作用。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過程。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。 【學(xué)習(xí)新知】 學(xué)習(xí)任務(wù)一 “DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的探索過程 自主學(xué)習(xí) 活動1 了解人們對遺傳物質(zhì)的早期推測。 活動2 總結(jié)“DNA是遺傳物質(zhì)”的探索過程。 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 1.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1928年，英國，格里菲思） （1）實(shí)驗(yàn)材料：肺炎雙球菌，小鼠 菌落（光滑.粗糙） 有無莢膜 有無毒性 S型細(xì)菌 R型細(xì)菌 （2）分析教材P43圖3-2的實(shí)驗(yàn)過程，完成以下內(nèi)容： ①對比分析第一、二組說明什么? ②第三組的“加熱殺死”是什么意思?對比分析第二、三組說明什么? ③第四組實(shí)驗(yàn)里導(dǎo)致小鼠死亡的S型活細(xì)菌是怎么來的? ④對比分析第三、四組又說明什么? ⑤該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明DNA是遺傳物質(zhì)?該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么? 2.體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1944年，美國，艾弗里） （1）分析教材P44圖3-3的實(shí)驗(yàn)過程，完成以下內(nèi)容： ①艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是什么? ②艾弗里實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論? （2）你認(rèn)為艾弗里的實(shí)驗(yàn)還有哪些不足之處嗎? 自學(xué)檢測 1.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型菌中含有“轉(zhuǎn)化因子” 2.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 （二）噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（1952年，赫爾希和蔡斯） 1.閱讀教材P44頁最后一段關(guān)于噬菌體的內(nèi)容，思考：噬菌體有DNA和蛋白質(zhì)兩種組分，用35S 和32P分別標(biāo)記噬菌體的哪一種組分?用14C和18O等同位素可行嗎，為什么? 2.如何對噬菌體進(jìn)行放射性元素標(biāo)記? 3.歸納實(shí)驗(yàn)過程 。 4.該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論? 知識拓展 在噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)中，只有噬菌體DNA注入到細(xì)菌體內(nèi)，而噬菌體蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)菌之外。侵染到細(xì)菌體內(nèi)的噬菌體，以自己的DNA為模板，以細(xì)菌體內(nèi)的脫氧核苷酸為原料，復(fù)制出許多子代噬菌體DNA。在這些DNA的指導(dǎo)下以細(xì)菌體內(nèi)的氨基酸為原料合成噬菌體的蛋白質(zhì)外殼. 自學(xué)檢測 3.為研究噬菌體侵染細(xì)菌的詳細(xì)過程，你認(rèn)為如何選擇同位素標(biāo)記的方案（ ） A．用14C或3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌 B．用180或15N培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌 C．將一組噬菌體用32P和35s標(biāo)記 D．一組用32P標(biāo)記DNA，另一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼 4.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) 5.噬菌體在細(xì)菌體中合成自己的蛋白質(zhì)需要（ ） A.噬菌體的DNA和氨基酸 B.噬菌體的DNA和細(xì)菌的氨基酸 C.細(xì)菌的DNA和氨基酸 D.細(xì)菌的DNA和噬菌體的氨基酸 6.噬菌體的各種性狀能傳遞給后代是通過（ ） A.噬菌體的DNA B.細(xì)菌的DNA C.噬菌體的蛋白質(zhì) D.細(xì)菌的核糖體 歸納小結(jié) 實(shí)驗(yàn)名稱 實(shí)驗(yàn)對象 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) S、R型肺炎雙球菌； 小鼠 S型肺炎雙球菌使老鼠患敗血癥死亡，R型菌不致死 對照法 S型肺炎雙球菌內(nèi)存在 肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 肺炎雙球菌 “轉(zhuǎn)化因子”能使R型菌轉(zhuǎn)化為S型 分離、提純、鑒定 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 噬菌體. 大腸桿菌 用示蹤元素示蹤由親代傳給子代的物質(zhì) 學(xué)習(xí)任務(wù)二 總結(jié)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)” 總結(jié)生物體的遺傳物質(zhì)： （1）有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物（原核生物.真核生物）遺傳物質(zhì)是 。 無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物(即病毒)遺傳物質(zhì)是 或 。 （2）核酸是生物的遺傳物質(zhì)，絕大多數(shù)生物都是以 作為遺傳物質(zhì)，因此生物界中____________是主要的遺傳物質(zhì)。 自學(xué)檢測 7.生物的遺傳物質(zhì)是（ ） A.核酸 B.DNA C.RNA D.蛋白質(zhì) 8.為研究噬菌體侵染細(xì)菌的過程，你認(rèn)為選擇的同位素標(biāo)記的最佳方案是（ ） A.用14C或3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌 B.用18O或15N培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌 C.將一組噬菌體同時用32P和35S標(biāo)記 D.分別用32P標(biāo)記的細(xì)菌、35S標(biāo)記的細(xì)菌去培養(yǎng)噬菌體 合作交流 生物體的遺傳物質(zhì)除了DNA還有RNA，如煙草花葉病毒。如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA而不是蛋白質(zhì)。請簡要敘述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路? 【總結(jié)提升】 歸納總結(jié)三個實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 【鞏固達(dá)標(biāo)】 1.格里菲思和艾弗里所進(jìn)行的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了（ ） ①DNA是遺傳物質(zhì) ②RNA是遺傳物質(zhì) ③DNA是主要的遺傳物質(zhì) ④蛋白質(zhì)和多糖不是遺傳物質(zhì)⑤在轉(zhuǎn)化過程中，S型細(xì)菌的DNA可能進(jìn)入到了R型細(xì)菌中 A．①④⑤ B．②④⑤ C．②③⑤ D．③④⑤ 2.證明DNA是遺傳物質(zhì)的幾個著名經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路中最關(guān)鍵的是（ ） A.要用同位素標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì) B.要分離DNA和蛋白質(zhì) C.要得到噬菌體和肺炎雙球菌 D.要區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)，單獨(dú)觀察它們的作用 3.關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是（ ） ①肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，證明DNA是主要的遺傳物質(zhì) ②大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是RNA ③DNA是主要的遺傳物質(zhì) ④病毒的遺傳物質(zhì)是DNA和RNA ⑤水稻的遺傳物質(zhì)是DNA A.①②④ B.③⑤ C.③④⑤ D.①③⑤ 4.下列四種病毒中，遺傳信息貯存在DNA分子中的是（ ） A.引發(fā)禽流感的病原體 B.煙草花葉病毒　　　 C.T2噬菌體 D.引起AIDS的病原體 5.用下列哪種情況的肺炎雙球菌感染健康小鼠會使之生病和死亡（ ） A.加熱殺死的 B.活的，但缺乏多糖莢膜 C.加熱殺死的有莢膜的肺炎雙球菌和缺乏多糖莢膜的肺炎雙球菌的混合物 D.既缺乏多糖莢膜又加熱殺死的 6.關(guān)于“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”，下列哪一項(xiàng)敘述是正確的（ ） A.R型菌與S型菌DNA混合后，轉(zhuǎn)化是基因突變的結(jié)果 B.用S型菌DNA與活R型菌混合后，可能培養(yǎng)出S型菌和R型菌 C.用DNA酶處理S型菌DNA后與活R型菌混合，可培養(yǎng)出S型菌和R型菌 D.格里菲思用活R型菌與死S型菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，可導(dǎo)致小鼠死亡，這就證明了DNA 是遺傳物質(zhì) 7.為了探究T2噬菌體的遺傳物質(zhì)，用放射性同位素標(biāo)記的T2噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，經(jīng)保溫培養(yǎng).攪拌離心，檢測放射性，預(yù)計(jì)上清液中應(yīng)沒有放射性，但結(jié)果出現(xiàn)了放射性。則標(biāo)記的元素及誤差原因可能是（ ） A.S；培養(yǎng)時間過長 B.P；培養(yǎng)時間過長 C.P；攪拌不夠充分 D.S；攪拌不夠充分 8.艾弗里等科學(xué)家用肺炎雙球菌來研究遺傳物質(zhì)是什么的問題時，他們先做了三組實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)一：S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)+R型活細(xì)菌→R型菌落 實(shí)驗(yàn)二：S型細(xì)菌莢膜中的多糖+R型活細(xì)菌→R型菌落 實(shí)驗(yàn)三：S型細(xì)菌的DNA+R型活細(xì)菌→R型菌落+S型菌落 他們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟并不嚴(yán)密，于是又做了第四組實(shí)驗(yàn)，請按照實(shí)驗(yàn)一.二.三的表達(dá)格式 寫出第四組實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果：實(shí)驗(yàn)四： 。 請回答下列問題： (1)上述實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是 。 (2)該實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是 。 (3)肺炎雙球菌中具有的細(xì)胞器是 ；控制其性狀的物質(zhì)是 。