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1、第一第一节节探索探索遗传遗传物物质质的的过过程程第第一一节节探探索索遗遗传传物物质质的的过过程程基基础础自主梳理自主梳理核心要点突破核心要点突破实验实验探究探究创创新新课标领课标领航航知能知能过过关演关演练练通通过过本本节节的学的学习习，我能，我能够够1了解探索了解探索遗传遗传物物质质的的过过程。程。2理解肺炎双球菌理解肺炎双球菌转转化化实验实验和噬菌体侵染和噬菌体侵染细细菌的菌的过过程和程和结论结论。3理解提取理解提取DNA的原理和的原理和过过程，程，尝试尝试提取提取DNA。课标领课标领课标领课标领航航航航情景情景导导引引近几年研究近几年研究发现发现，如果蚊子，如果蚊子总爱选择总爱选择你下口
2、，那么原因不在你，而在你的你下口，那么原因不在你，而在你的父母，因父母，因为为无无论论是招蚊子咬，是招蚊子咬，还还是是对对蚊子叮咬蚊子叮咬产产生生严严重反重反应应，都是由，都是由遗传遗传物物质质(基因基因)决定的。决定的。那么那么这这里所指的里所指的遗传遗传物物质质是什么？科是什么？科学家又是怎学家又是怎样样探索探索遗传遗传物物质质的呢？的呢？基础自主梳理基础自主梳理一、肺炎球菌的一、肺炎球菌的转转化化实验实验1实实验验目目的的：研研究究DNA和和蛋蛋白白质质哪哪一一种种是是遗遗传传物物质质。2实验实验材料：两种肺炎球菌材料：两种肺炎球菌S型型细细菌菌R型型细细菌菌菌落菌落光滑光滑_菌体菌体_
3、多糖多糖类类的的荚荚膜膜_多糖多糖类类的的荚荚膜膜毒性毒性有毒性，可致死有毒性，可致死无毒性无毒性粗糙粗糙有有无无3.实验实验原理：原理：S型肺炎球菌能使人患肺炎或小鼠型肺炎球菌能使人患肺炎或小鼠患患败败血症；血症；R型肺炎球菌型肺炎球菌对对人和人和动动物基本无影响。物基本无影响。4实验过实验过程程(1)格里菲思格里菲思实验过实验过程及分析程及分析无毒性的无毒性的R型活球菌和被型活球菌和被_的有毒性的有毒性的的S型球菌混合后，有部分无毒性的型球菌混合后，有部分无毒性的R型球菌型球菌转转化化为为_。加加热杀热杀死死有毒性的有毒性的S型活球菌型活球菌(2)艾弗里艾弗里实验实验的的发现发现使使R型球
4、菌型球菌转转化化为为S型球菌并不需要型球菌并不需要S型球菌型球菌的完整的完整细细胞。胞。构成构成S型活球菌的型活球菌的DNA、蛋白、蛋白质质和多糖等物和多糖等物质质中，中，_使球菌的致病性使球菌的致病性发发生了生了转转化。化。5实验结论实验结论：DNA是使是使R型球菌型球菌产产生生稳稳定定遗传遗传变变化的物化的物质质，即，即DNA是是遗传遗传物物质质。DNA思考感悟思考感悟1格里菲思、艾弗里、赫格里菲思、艾弗里、赫尔尔希和蔡斯是希和蔡斯是谁谁揭揭开了开了遗传遗传物物质质的神秘面的神秘面纱纱？成功的原因是什么？成功的原因是什么？【提示提示】艾弗里、赫艾弗里、赫尔尔希和蔡斯揭示了希和蔡斯揭示了遗传
5、遗传物物质质是是DNA。格里菲思之所以没成功就是。格里菲思之所以没成功就是设设计计的的实验实验程序不程序不严严密。艾弗里、赫密。艾弗里、赫尔尔希和蔡斯希和蔡斯之所以成功就是之所以成功就是设计设计的的实验实验程序科学程序科学严严密，遵密，遵循了循了单单一一变变量原量原则则和和对对照原照原则则。他。他们们把把DNA和蛋白和蛋白质质分开，分开，单单独地去独地去观观察它察它们们的作用。的作用。二、噬菌体侵染二、噬菌体侵染细细菌的菌的实验实验1T2噬菌体噬菌体DNA(2)生活方式：生活方式：_。寄生寄生DNA是是遗传遗传物物质质思考感悟思考感悟2T2噬菌体侵染噬菌体侵染细细菌的菌的实验实验，为为什么用放
6、射性什么用放射性同位素同位素35S和和32P标记标记，而不用，而不用14C、3H、18O、15N?【提示提示】噬菌体由蛋白噬菌体由蛋白质质外壳和内部的外壳和内部的DNA组组成，成，S是蛋白是蛋白质质中特有的，中特有的，P是是DNA中特有的，中特有的，而而C、H、O、N在蛋白在蛋白质质和和DNA中均有，故用中均有，故用35S标记标记蛋白蛋白质质，32P标记标记DNA，以把，以把DNA和蛋和蛋白白质质区分开。区分开。三、三、RNA是是遗传遗传物物质质的的实验证实验证据据1实验实验材料：烟草花叶病毒材料：烟草花叶病毒2实验过实验过程：程：3结论结论：烟草花叶病毒的：烟草花叶病毒的遗传遗传物物质质是是
7、_。RNA核心要点突破核心要点突破肺炎球菌的肺炎球菌的转转化化实验实验要点一要点一1格里菲思的体内格里菲思的体内转转化化实验实验(1)分析分析R型球菌无毒性，型球菌无毒性，S型球菌有毒性。型球菌有毒性。加加热杀热杀死的死的S型球菌体内含有使型球菌体内含有使R型球菌型球菌转转化化为为S型球菌的物型球菌的物质质。(2)结论结论：已加：已加热杀热杀死的死的S型球菌体内含有某种型球菌体内含有某种“转转化因子化因子”，这这种种“转转化因子化因子”能能够遗传够遗传，促使，促使R型球菌型球菌转转化化为为S型球菌。型球菌。【知知识识拓展拓展】转转化作用是指从一种生物体化作用是指从一种生物体内得到的内得到的DN
8、A通通过过一定的途径一定的途径转转移到另一种生移到另一种生物体内，从而使受体生物的物体内，从而使受体生物的遗传遗传物物质发质发生改生改变变。其其实质实质是外源是外源DNA和受体和受体细细胞胞DNA之之间间的重的重组组，使受体使受体细细胞胞获获得了新的得了新的遗传遗传信息。信息。加加热热到一定温度，蛋白到一定温度，蛋白质发质发生生变变性会性会导导致致S型型细细菌死亡，但在一定温度范菌死亡，但在一定温度范围围内，内，DNA不会不会变变性，仍能保持生物活性。性，仍能保持生物活性。2离体离体细细菌菌转转化化实验实验过过程程结结果果分分析析S型菌的型菌的DNA使使R型菌型菌发发生生转转化；化；S型菌的其
9、型菌的其他物他物质质不能使不能使R型菌型菌发发生生转转化化结结论论S型菌体内只有型菌体内只有DNA才是才是“转转化因子化因子”，即，即DNA是是遗传遗传物物质质，其他物，其他物质质不是不是遗传遗传物物质质【名名师师点睛点睛】肺炎球菌的离体肺炎球菌的离体转转化化实验实验与与噬菌体侵染噬菌体侵染细细菌的菌的实验设计实验设计思路相同，均是思路相同，均是设设法把法把DNA与蛋白与蛋白质质分开，分开，单单独研究它独研究它们们各自的各自的作用。作用。艾弗里提取分离的艾弗里提取分离的DNA含有含有杂质对实验杂质对实验造成造成干干扰扰，为为了弥了弥补补艾弗里艾弗里实验实验的不足就增加了的不足就增加了DNA酶酶
10、和和DNA混合后感染混合后感染观观察，保察，保证证了了实验实验的的准确性。准确性。(2011年年高高考考广广东东卷卷)艾艾弗弗里里和和同同事事用用R型型和和S型型肺肺炎炎球球菌菌进进行行实实验验，结结果果如如下下表表。从从表表可可知知()例例例例1 1实验实验组组号号接种接种菌型菌型加入加入S型菌物型菌物质质培养皿培养皿长长菌菌情况情况R蛋白蛋白质质R型型R荚荚膜多糖膜多糖R型型RDNAR型、型、S型型RDNA(经经DNA 酶酶处处理理)R型型A.不能不能证证明明S型菌的蛋白型菌的蛋白质质不是不是转转化因子化因子B说说明明S型菌的型菌的荚荚膜多糖有膜多糖有酶酶活性活性C和和说说明明S型菌的型菌
11、的DNA是是转转化因子化因子D说说明明DNA是主要的是主要的遗传遗传物物质质【思路点思路点拨拨】本本题题主要考主要考查查肺炎球菌的肺炎球菌的转转化化实验实验，解答本，解答本题题可以从以下几点分析：可以从以下几点分析：需要将需要将S型型细细菌中的菌中的DNA、蛋白、蛋白质质、多糖、多糖荚荚膜等成分分离开，分膜等成分分离开，分别别与与R型型细细菌混合培养。菌混合培养。DNA酶酶能将能将DNA水解而使其失活。水解而使其失活。分析分析结结果果时时，注意，注意实验实验中的中的对对照原照原则则。【尝试尝试解答解答】C【解析解析】R型菌与型菌与S型菌的蛋白型菌的蛋白质质混合后，混合后，只只检测检测到到R型菌
12、，型菌，说说明明S型菌的蛋白型菌的蛋白质质不能促不能促使使R型菌型菌转转化化为为S型菌，因此型菌，因此证证明了蛋白明了蛋白质质不不是是转转化因子，化因子，A项错误项错误。本。本实验实验的目的在于探的目的在于探究究S型菌中型菌中转转化因子的化学本化因子的化学本质质，而不是，而不是说说明明物物质质有没有有没有酶酶的活性，的活性，B项错误项错误。活。活R型菌与型菌与S型菌的型菌的DNA混合后，能混合后，能检测检测到到S型菌；而活型菌；而活R型菌与型菌与经经DNA酶酶处处理后的理后的S型菌的型菌的DNA混合后，混合后，只只检测检测到到R型菌，通型菌，通过对过对比可以比可以证证明明S型菌的型菌的DNA就
13、是就是转转化因子，化因子，C项项正确。因正确。因为绝为绝大多数大多数生物的生物的遗传遗传物物质质是是DNA，所以，所以DNA是主要的是主要的遗遗传传物物质质，该实验该实验只只证证明了明了DNA是是遗传遗传物物质质，不，不能能证证明明绝绝大多数生物的大多数生物的遗传遗传物物质质是是DNA，D项项错误错误。【互互动动探究探究】(1)实验实验中培养得到了中培养得到了R型和型和S型两种型两种细细菌，它菌，它们们的数量是否大致相等？的数量是否大致相等？为为什什么？么？(2)题题干中的干中的实验实验能否能否说说明明S型型细细菌的性状是由菌的性状是由DNA控制的？控制的？说说出理由。出理由。【提示提示】(1
14、)否。否。R型型细细菌数量多于菌数量多于S型型细细菌数菌数量，因量，因为发为发生生转转化的化的R型型细细菌菌较较少。少。(2)能。只有加入能。只有加入S型型细细菌菌DNA的培养基中，的培养基中，R型型细细菌才能菌才能发发生生转转化，表化，表现现出出S型型细细菌的性状，菌的性状，说说明明S型型细细菌的菌的DNA控制其性状。控制其性状。噬菌体侵染噬菌体侵染细细菌的菌的实验实验分析分析要点二要点二3实验过实验过程及程及结结果果第一步：第一步：标记细标记细菌菌细细菌含菌含35S的培养基的培养基含含35S的的细细菌菌细细菌含菌含32P的培养基的培养基含含32P的的细细菌菌第二步：第二步：标记标记噬菌体噬
15、菌体噬菌体含噬菌体含35S的的细细菌菌含含35S的噬菌体的噬菌体噬菌体含噬菌体含32P的的细细菌菌含含32P的噬菌体的噬菌体4结结果分析果分析35S蛋白蛋白质质外壳未外壳未进进入宿主入宿主细细胞内，而是留胞内，而是留在在细细胞外。胞外。32PDNA进进入到了宿主入到了宿主细细胞内。胞内。5实验结论实验结论：直接直接证证明：明：DNA是是遗传遗传物物质质。间间接接证证明：明：DNA能能够够自我复制，使前后代保自我复制，使前后代保持一定的持一定的连续连续性；性；DNA能控制蛋白能控制蛋白质质的生物合的生物合成。成。不能不能证证明：明：DNA是主要是主要遗传遗传物物质质，蛋白，蛋白质质不不是是遗传遗
16、传物物质质。(2011年高考江年高考江苏苏卷卷)关于关于“噬菌体侵染噬菌体侵染细细菌的菌的实验实验”的叙述，正确的是的叙述，正确的是()A分分别别用含有放射性同位素用含有放射性同位素35S和放射性同位和放射性同位素素32P的培养基培养噬菌体的培养基培养噬菌体B分分别别用用35S和和32P标记标记的噬菌体侵染未被的噬菌体侵染未被标记标记的大的大肠肠杆菌，杆菌，进进行行长时间长时间的保温培养的保温培养C用用35S标记标记噬菌体的侵染噬菌体的侵染实验实验中，沉淀物存中，沉淀物存在少量放射性可能是在少量放射性可能是搅搅拌不充分所致拌不充分所致D32P、35S标记标记的噬菌体侵染的噬菌体侵染实验实验分分
17、别说别说明明DNA是是遗传遗传物物质质、蛋白、蛋白质质不是不是遗传遗传物物质质例例例例2 2【尝试尝试解答解答】_C_【解析解析】不能用普通培养基培养噬菌体，不能用普通培养基培养噬菌体，A项错误项错误。用。用标记标记的噬菌体侵染未被的噬菌体侵染未被标记标记的大的大肠肠杆菌后不能杆菌后不能长时间长时间保温培养，以防止保温培养，以防止细细菌裂解菌裂解释释放噬菌体，从而干放噬菌体，从而干扰实验结扰实验结果，果，B项错误项错误。用用35S标记标记噬菌体后，沉淀物中会具有少量放射噬菌体后，沉淀物中会具有少量放射性，可能是性，可能是搅搅拌不充分所致，拌不充分所致，C项项正确。本正确。本实实验验的两的两组对
18、组对照表明，照表明，DNA是是遗传遗传物物质质，蛋白，蛋白质质在噬菌体在噬菌体亲亲子代子代遗传遗传物物质质的的传递传递中没有起作用，中没有起作用，D项错误项错误。【探探规寻规寻律律】解答同位素解答同位素标记类题标记类题目目时时，需明确需明确标记标记元素是何种化合物的特征元素，元素是何种化合物的特征元素，该该化合物在相关的生命活化合物在相关的生命活动动中去向如何。中去向如何。本本题题中构成蛋白中构成蛋白质质的元素有的元素有C、H、O、N、S等，构成等，构成DNA的元素有的元素有C、H、O、N、P，其，其中中S和和P是区是区别别蛋白蛋白质质和和DNA的的标标志性元素。志性元素。跟踪跟踪训练训练若用
19、若用15N、32P、35S标记标记噬菌体后，噬菌体后，让让其侵染其侵染细细菌，在菌，在产产生的子代噬菌体的生的子代噬菌体的组组成成结结构成分中，能找到的放射性元素构成分中，能找到的放射性元素为为()A可在外壳中找到可在外壳中找到15N和和35SB可在可在DNA中找到中找到15N和和32PC可在外壳中找到可在外壳中找到15ND可在可在DNA中找到中找到15N、32P、35S解析：解析：选选B。噬菌体侵染。噬菌体侵染细细菌菌时时，侵入其体内，侵入其体内的是噬菌体的的是噬菌体的DNA。DNA中含有中含有N和和P，而不，而不含含S，DNA在在亲亲子代子代间间具有具有连续连续性，因此在子性，因此在子代噬
20、菌体的代噬菌体的组组成成分中能找到放射性元素成成分中能找到放射性元素15N和和32P。各各类类生物生物遗传遗传物物质质的的总结总结判断判断要点三要点三1一切生物的一切生物的遗传遗传物物质质均是核酸，包括均是核酸，包括DNA和和RNA(1)细细胞生物的胞生物的遗传遗传物物质质都是都是DNA。真核真核细细胞和原核胞和原核细细胞的胞的遗传遗传物物质质均是均是DNA。细细胞核和胞核和细细胞胞质质内的内的遗传遗传物物质质均是均是DNA。(2)病毒的病毒的遗传遗传物物质质是是DNA或或RNA。含含DNA的病毒的的病毒的遗传遗传物物质质是是DNA，如，如T2噬菌噬菌体等。体等。含含RNA的病毒的的病毒的遗传
21、遗传物物质质是是RNA，如流感病，如流感病毒等。毒等。2DNA是主要的是主要的遗传遗传物物质质就整个生物界而言，就整个生物界而言，绝绝大多数生物的大多数生物的遗传遗传物物质质是是DNA，所以，所以说说DNA是主要的是主要的遗传遗传物物质质。就某。就某种生物而言其种生物而言其遗传遗传物物质质是是DNA或或RNA。下列有关下列有关“DNA是生物的主要是生物的主要遗传遗传物物质质”的叙述正确的是的叙述正确的是()A所有生物的所有生物的遗传遗传物物质质都是都是DNAB真核生物、原核生物、大多数病毒的真核生物、原核生物、大多数病毒的遗传遗传物物质质是是DNA，少数病毒的，少数病毒的遗传遗传物物质质是是R
22、NAC动动物、植物、真菌的物、植物、真菌的遗传遗传物物质质是是DNA，除，除此以外的其他生物此以外的其他生物遗传遗传物物质质是是RNAD真核生物、原核生物的真核生物、原核生物的遗传遗传物物质质是是DNA，其他生物的其他生物的遗传遗传物物质质是是RNA例例例例3 3【尝试尝试解答解答】_B_【解析解析】核酸是一切生物的核酸是一切生物的遗传遗传物物质质，其中，其中绝绝大数生物大数生物(如原核生物、真核生物、含有如原核生物、真核生物、含有DNA的的病毒病毒)的的遗传遗传物物质质是是DNA；只有一些只含；只有一些只含RNA和蛋白和蛋白质质的病毒的病毒(如烟草花叶病毒、禽流感病毒，如烟草花叶病毒、禽流感
23、病毒，脊髓灰脊髓灰质质炎病毒、炎病毒、HRV、SARS病毒等病毒等)的的遗传遗传物物质质是是RNA，所以，所以说说DNA是主要的是主要的遗传遗传物物质质。跟踪跟踪训练训练 下列有关下列有关遗传遗传物物质质的的说说法法错误错误的是的是()A只含有只含有RNA的生物，的生物，遗传遗传物物质质是是RNAB只含有只含有DNA的生物，的生物，遗传遗传物物质质是是DNAC既含有既含有DNA又含有又含有RNA的生物，的生物，遗传遗传物物质质是是DNA和和RNAD既含有既含有DNA又含有又含有RNA的生物，的生物，遗传遗传物物质质是是DNA不是不是RNA解析：解析：选选C。所有的由。所有的由细细胞构成的生物既
24、含胞构成的生物既含DNA，又含，又含RNA，但只有，但只有DNA是是遗传遗传物物质质。一。一般情况下，病毒只含一种核酸，般情况下，病毒只含一种核酸，DNA或或RNA，含哪种核酸，哪种核酸就是其含哪种核酸，哪种核酸就是其遗传遗传物物质质。实验探究创新实验探究创新遗传遗传物物质质的研究方法的研究方法【例例题题展示展示】请请利利用用DNA酶酶作作试试剂剂，选选择择适适当当的的材材料料用用具具设设计计实实验验方方案案，验验证证“促促进进R型型细细菌菌转转化化成成S型型细细菌菌的的物物质质是是DNA”，并并预预测测实实验验结结果果，得得出出实实验验结论结论。设计设计方案方案第一步：从第一步：从S型型细细
25、菌中提取菌中提取DNA；第二步：配制符合要求的培养基，然后分第二步：配制符合要求的培养基，然后分别处别处理：理：第三步：第三步：_；培养基培养基编编号号ABC处处理理第四步：第四步：_。预测实验结预测实验结果并得出果并得出结论结论：_。通通过过你你设计设计的的实验实验，还还能得出什么新的能得出什么新的结论结论？_。【解析解析】根据根据对对照原照原则则，要，要验证验证促促进进R型型细细菌菌转转化成化成S型型细细菌的物菌的物质质是是DNA，根据提供的，根据提供的试试剂剂可可设计设计三三组实验组实验。即加。即加S型型细细菌的菌的DNA为实为实验组验组，不加任何物，不加任何物质质及加入及加入S型型细细
26、菌的菌的DNA和和DNA酶酶两两组为对组为对照照组组，然后将，然后将R型型细细菌分菌分别别接接种到三种到三组组培养基上培养，培养基上培养，观观察察结结果并果并进进行比行比较较分析分析获获取取结论结论。【答案答案】第二步：第二步：培养基培养基编编号号ABC处处理理不加任何不加任何提取物提取物加入提取的加入提取的S型型细细菌的菌的DNA加入提取的加入提取的S型型细细菌的菌的DNA和和DNA酶酶第三步：将第三步：将R型型细细菌分菌分别别接种到三接种到三组组培养基上培养基上第四步：将接种后的培养基装置放在相同且适第四步：将接种后的培养基装置放在相同且适宜的条件下培养一段宜的条件下培养一段时间时间，观观
27、察菌落的生察菌落的生长长情情况况A、C组组未未长长出出S型菌落，只有型菌落，只有B组组培养基中出培养基中出现现S型菌落；型菌落；说说明明S型型细细菌的菌的DNA分子可促使分子可促使R型菌型菌转转化成化成S型菌型菌是完整的是完整的DNA，而不是，而不是DNA的碎片或化学的碎片或化学组组成成单单位使位使R型菌型菌发发生了生了转转化；化；S型型细细菌的菌的DNA的的结结构要保持完整才能使构要保持完整才能使R型菌型菌转转化成化成S型菌型菌【实验链实验链接接】肺炎球菌的肺炎球菌的转转化化实验实验和噬菌体和噬菌体侵染侵染细细菌的菌的实验实验都遵循了都遵循了单单一一变变量原量原则则和和对对照照原原则则。如。如设设法把法把DNA、蛋白、蛋白质质、多糖等分开，、多糖等分开，各各组组培养基中分培养基中分别别只加入其中一种，形成相互只加入其中一种，形成相互对对照，以增照，以增强强结结果的科学性和可信度。果的科学性和可信度。这为这为我我们们在今后的学在今后的学习习中中进进行行实验实验的的设计设计和分析等提和分析等提供了方法和思路的指供了方法和思路的指导导与启与启发发。