遗传的物质基础──DNA是主要的遗传物质（B）

互联网2013-11-14

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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。

板书

教学过程

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

（一）染色体在生物遗传中起着重要作用

染色体体的成分：DNA和蛋白质

DNA是遗传物质的证明实验关键是：设法把DNA与蛋白质分开，单独直接地观察DNA的作用

1.肺炎双球菌的转化实验

（1）格里菲思的转化实验

结论：已被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成细菌由R型转化成S型的活性物质，即转化固子。

<center> <center> 　 　 （2）艾弗里确定转化因子的实验 　 　 　 结论：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。 　 2．噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体：DNA和蛋白质外壳 结论：在噬菌体中，亲代与子代之间具有连续性的是DNA，而不是蛋白质。即DNA是遗传物质。 　 　 （三）有些病毒的成分是：RNA和蛋白质。RNA是遗传物质 </center> </center>

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： 　　①能复制，在前后代保持连续性，稳定性： 　　②能控制物质性状和代谢过程： 　　③有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力： 　　④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：①无毒性的R型活细菌注射到鼠体内，鼠不死亡；②有毒性的S型活细菌注射到鼠体内，鼠死亡；③加热杀死的S型细菌注射到鼠体内，鼠不死亡；④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④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①—⑤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③，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：①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。②用被标记的两种噬菌体分别去侵染细菌。③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 ２ 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RNA，如烟草花叶病病毒。从烟草花叶病病毒中提取出RNA和蛋白质，分别侵染烟草，前者能使烟草感染病毒，而后者却不能提问：对于这些病毒来说，什么是它们的遗传物质？ 　　（回答： RNA。） 　　总结：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA，因此说DNA是主要的遗传物质。 　　巩固： 　　请思考并回答教材P6的一、二、三题