DNA是主要的遗传物质含PPT的教学设计及点评

［课题］DNA是主要的遗传物质

［教学目标］

知识与技能：总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。了解实验研究的方法是自然科学研究的主要方法。

过程与方法：探索实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。

情感态度与价值观：认同与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。认同人类对遗传物质的认识不断深化不断完善的过程。总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程，强调了生命的物质性，有利于科学世界观的树立。

［教学重点］格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯实验

［教学难点］各实验的原理与实验分析

［教学方法］讲解、讨论

［教学过程］

引课：

在生物体内存在着许多种化合物，遗传物质是什么呢？

染色体在真核生物的传宗接代过程中保持着稳定性和连续性，染色体在真核生物遗传中起着重要作用，所以遗传物质是染色体上的物质。

所有生物，都具有蛋白质和核酸，DNA与蛋白质哪一种是遗传物质呢，用什么生物做实验材料合适呢？

一、格里菲思实验

Ｒ型细菌：菌体有荚膜

肺炎双球菌有两种类型

（一）实验材料：

有毒性

Ｓ型细菌：菌体无荚膜

荚膜的形成受遗传物质的控制。Ｓ型细菌能形成，而Ｒ型不能形成。

无毒性

Ｓ型细菌有荚膜，抵抗吞噬和消化作用，不易消灭而繁殖，使小鼠发生疾病甚至死亡[有毒性] Ｒ型细菌无荚膜，容易被吞噬细胞吞噬消化，不能大量繁殖，也就不能使小鼠患病[无毒性]

（二）实验过程：

①Ｒ型细菌注入小鼠体内后，小鼠不死亡。

②Ｓ型细菌注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。

③用加热的方法杀死Ｓ型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡。

④将已加热杀死的Ｓ型细菌与Ｒ型细菌混合后注入到小鼠体内，小鼠却死亡了，而且在尸体上分离出了Ｓ型活细菌。

格里菲思实验有没有说明哪一种物质是遗传物质？没有

但格里菲思实验提出了一个重要问题：第四组实验中“什么使Ｒ型细菌转化成为Ｓ型细菌”。

二、艾弗里实验

S型活细菌

实验设计：将Ｓ型活细菌中的多糖、蛋白质、DNA、RNA等提取出来，分别与R型细菌进行混合在培养基中培养；

多糖

脂质

蛋白质

RNA DNA DNA水解物

结果：S型的DNA与Ｒ型细菌混合，使Ｒ型细菌转化成Ｓ型细菌。并且DNA纯度越高，转化就越有效。

分别与R型活细菌混合培分析实验结果可以得出什么结论？艾弗里提出DNAR 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。即肺炎双球R R R S R R 菌DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。

R S 思考：⑴Ｓ型细菌的DNA与Ｒ型细菌混合注射入小鼠，小鼠会不会死亡？为什么？

___________________________________________________________________________ ⑵仅Ｓ型细菌DNA注射入小鼠，小鼠会不会死亡？为什么？

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________________________________________________________________________ ⑶加热处理后的Ｓ型细菌注射入小鼠，小鼠会不会死亡？为什么？

_________________________________________________________________________ 加热处理后的Ｓ型细菌冷却后与活的Ｒ型细菌混合，注射入小鼠，小鼠会不会死亡？

_____________________________________________________________________ ⑷DNA水解酶处理后的Ｓ型细菌DNA与活的Ｒ型细菌混合，注射入小鼠，小鼠会不会死亡？

____________________________________________________________________________

提示：加热不足以完全破坏Ｓ型细菌DNA，但破坏了荚膜、细胞膜等细胞结构。

如果用DNA水解酶、强酸、强碱或高压蒸汽处理Ｓ型活细菌的DNA，就会完全破坏DNA。

⑸怎样可以使小鼠在注射了活的S型肺炎双球菌后不死亡？

⑹格里菲思用于转化实验的肺炎双球菌中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌是由SⅡ型突变产生。利用加热杀死的SⅢ与R型菌混合培养，出现了S型菌，有人认为S型菌出现是由于R型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为

，否定了这种说法。

⑺艾弗里的实验并不完美，因为？

三、T2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯1952年用同位素标记T2噬菌体侵染细菌的实验）。

（一）T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌里的病毒。由蛋白质外壳和存在于头部内的DNA构成。

T2噬菌体侵染大肠杆菌的侵染过程（侵染细菌时可以产生一大批与亲代T2噬菌体一样的子代T2噬菌体。即T2噬菌体的增殖过程）：

T2噬菌体外壳

T2噬菌体DNA

细菌

DNA（环形，细菌

这里只画出一部分）

释放

复制合成

注入

组装

吸附

注入：亲代T2噬菌体蛋白质外壳停复制合成指DNA的复制和蛋白质的合成。

留在细菌外面，噬菌体DNA进入。

DNA复制——形成很多子代T2噬菌体DNA（以亲代DNA的长链为

思考：侵染细胞时，病毒的蛋白模板，利用脱氧核苷酸合成了新的脱氧核苷酸长链，亲代DNA质不会进入宿主细胞？

的长链也参与形成了子代DNA）

蛋白质合成——形成很多子代T2噬菌体蛋白质外壳。

思考：1.T2噬菌体增殖过程中

合成子代噬菌体DNA需要的原料是细菌细胞的脱氧核苷酸，还需要细菌细胞的DNA聚合酶、

ATP等；

合成子代噬菌体蛋白质需要的原料是细菌细胞的氨基酸，还需要细菌细胞的核糖体、

ATP等。

2.T2噬菌体侵入细菌，在细菌中增殖并释放出来，又侵入新细菌……，病毒数量

请表示这一过程的T2噬菌体数量变化曲线图？请解释这一曲线各段的原因？

（二）图解赫尔希和蔡斯实验过程（学生自己画图）

第一组试管中加未标记的大肠杆菌和35S标记的T2噬菌体，保温短时间

时间，搅拌离心，检测放射性存在于上清液；

第二组试管中加未标记的大肠杆菌和32P标记的T2噬菌体，保温短时间，搅拌离心，检测放射性存在于沉淀。

（三）、赫尔希和蔡斯的实验中用到了三个技术手段：同位素标记技术、细菌和噬菌体的培养技- 2 -

术、物质的提取分离技术。科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础。

1.他们是用同位素标记法区分DNA和蛋白质。

（1）.分析DNA和蛋白质的元素特点：

DNA均含P

DNA的组成元素只有：C、H、O、N、P P 蛋白质含P的种类少

蛋白质的基本元素：C、H、O、N。

DNA无S

蛋白质一般都有S S 蛋白质一般有S

有些蛋白质有P、Fe、Cu、Mn、I、Zn 所以，应该用放射性___原子标记DNA、放射性___原子标记蛋白质。

（2）. 赫尔希和蔡斯实验具体的标记方法

第一组：用35S标记T2噬菌体

侵染未标记的细菌，增殖形成子代噬菌体

子代噬菌体含标记吗？否

标记的是亲代T2噬菌体的蛋白质外壳

如果含，子代噬菌体的_______含标记。

32第二组：用P标记T2噬菌体

侵染未标记的细菌，增殖形成子代噬菌体

子代噬菌体含标记吗？含

标记的是亲代T2噬菌体的DNA

如果含，子代噬菌体的DNA含标记。

注：如果用C、H、O、N标记T2噬菌体，说不清标记的是蛋白质还是DNA，也就没有办法判断是蛋白质还是DNA作为遗传物质。

如果用氚标记T2噬菌体

侵染未标记的细菌，增殖形成子代噬菌体

子代噬菌体含标记吗？________ 标记的是亲代T2噬菌体的__________

如果含，子代噬菌体的_______含标记。

2.怎么标记T2噬菌体？

提示：T2噬菌体必须在活体细胞内才能增殖，才能合成蛋白质和DNA（合成的过程中利用标记的游离氨基酸、脱氧核苷酸），才会被标记。T2噬菌体独立存在时，或用普通的培养基（内无活细胞）培养，不会增殖，不会合成蛋白质和DNA，也就不会被标记。

先用35S／32P的培养基培养大肠杆菌，得到

“35S／32P标记的大肠杆菌”

获取35S／32P标

记的T2噬菌体

再用T2噬菌体侵染“35S／32P标记的大肠杆菌”，赫尔希和蔡斯3532得到“S／P标记的T2噬菌体”

的完整实验

3532用S／P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌

3.离心可将溶液中比重不同的成分分为上清液和沉淀。T2噬菌体外壳和T2噬菌体比重较小，细菌和被侵染的细菌比重较大。

实验中“未标记细菌与标记的T2噬菌体混合”保温短时间后，搅拌后进行离心分析。搅拌是让亲代蛋白质外壳与细菌脱离；保温是保证酶所需温度条件；短时间是尽量不让子代噬菌体从细菌中释放（也不能时间太短——噬菌体来不及侵入细菌）。

“未标记细菌与标记的T2噬菌体混上清液中主要是亲代T2噬菌体蛋白质外壳

合”保温短时间后，进行离心分析

沉淀中主要是被侵染的细菌

（四）、赫尔希和蔡斯的实验结果：

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⒈用带35S的T2噬菌体侵染细菌。

理论实验结果

上清液中有很高放射性

沉淀中无放射性。

实际结果

上清液的放射性很高

沉淀中放射性很低

误差分析

有一些亲代噬菌体的蛋白质外壳仍吸附在细菌表面

实验结论

思考：分离出的新的T2噬菌体有无标记？_____ 单这一组实验说明什么？亲代噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内.

2.用32P标记T2噬菌体侵染细菌。

上清液中不含放射性

沉淀中有很高的放射性

上清液的放射性很低

1.噬菌体和大肠杆菌从混合培养到离心，时间过长。有子代噬菌体从细菌中释放

2.有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内

3.离心速度较慢，时间较短，部分被T2噬菌体侵染的大肠

杆菌存在于上清液

4.蛋白质外壳中也有少量32P （一般不考虑）

这两组实验结果可以得出什么结论？

T2噬菌体DNA是遗传物质。

沉淀中放射性很高

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