核酸是遗传物质的证据

核酸是遗传物质的证据教学设计教学目标（一）知识目标掌握证明核酸是遗传物质的两个实验的过程和原理，以及从实验中得出的结论（核酸是遗传物质）。（二）能力目标通过重演科学家发现核酸是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。（三）情感目标1、概述人类对遗传物质的探索过程，认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。2、通过学生自己设计验证性实验，培养分析问题、解决问题的能力，发展科学思维和创新的能力。（四）重点难点1、重点：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。2、难点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程。课时说明本节内容1课时，授课过程（包括与学生的互动）大约用时30min，例题解析以随堂练习的方式完成，课后练习可作为作业。对于例题解析和课后练习可根据时间情况灵活选用。导入：有趣的生物遗传现象1、种瓜得瓜，种豆得豆。2、龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞。另外，“老子英雄儿好汉”“将门生虎子”也在一定程度上说明了遗传的作用（这两句俗语还要考虑家庭教养环境的影响，与本文无关，不再赘述）。概括：生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似，这就是遗传现象。一、人类对遗传本质的探究19世纪中叶，孟德尔通过植物的杂交实验提出生物的每一个性状都是通过遗传因子（后称基因）来传递的。遗传因子在体细胞中成对存在，在减数分裂形成的配子中成单存在，配子结合（受精作用）后，遗传因子又恢复到成对状态。19世纪末，科学家研究了生物生殖过程中细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，了解到染色体的活动有一定的规律：体细胞（2N）；配子（N）；受精卵（2N）。据此，有人设想：莫非遗传因子就是染色体，一条染色体就是一个遗传因子？这不可能，因为生物的性状很多，而染色体的数目有限。那么，一定是一个染色体上有许多个遗传因子（基因）。基于这样的认识，1903年萨顿和鲍维里提出遗传因子存在于染色体上的假说。后来事实证明了这一点。仲老师语录：在人类前行的文明史上，每一个伟大的假设都跟随着一个伟大的发现。：）在证明核酸是遗传物质还是蛋白质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？（必须将蛋白质与核酸分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。）二、核酸作为遗传物质具备的条件1、分子结构具有相对的稳定性，但在特殊情况下又能产生可遗传的变异；2、能自我复制，前后代保持一定的（连续性）；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢和性状；4、具有存储巨大数量遗传信息的能力。什么结构或物质具备这些条件呢？三、核酸（核酸、RNA）是遗传物质的实验证据证据一：肺炎双球菌的转化实验——核酸是遗传物质（一）格里菲思细菌转化实验1、两种菌落的比较菌落荚膜毒性R型细菌菌落粗糙无荚膜无毒S型细菌菌落光滑有荚膜有毒2、实验过程3、小结步骤方法现象结论1R菌活菌注射小白鼠正常R菌无毒性2S菌活菌注射小白鼠死亡S菌能使小白鼠致病3S菌高温灭活小白鼠正常加热杀死的S菌不使小白鼠致死4高温灭活：S菌+R菌小白鼠死亡死亡的S菌中可能有使R菌转化因子5提取4实验死鼠发现S活菌死亡的S菌能使R菌转化为S菌为什么第四组实验将R型活细菌和加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？(因为R型细菌转化成了S型细菌，使小鼠患败血症而死亡.)格里菲思实验的结论是什么?实验结论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质（转化因子）。（二）艾弗里核酸转化实验(图解)艾弗里的思路1．实验材料：选用肺炎双球菌。2．假设：核酸是遗传物质。3．实验操作：将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和核酸等提取出来，分别与R型细菌进行混合。4．预期结果：只有核酸与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌。5．实验结果：与预期结果吻合。6．分析结论：核酸是遗传物质。由此可见，科学家是设法把核酸与蛋白质分开，从而单独地、直接地去观察核酸的作用。但是，艾弗里转化实验所使用的核酸中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。那么，还有没有更具有说服力的方法来证明核酸是遗传物质呢？证据二：噬菌体侵染细菌的实验——核酸是遗传物质实验过程及结果：亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论第一组实验32P标记核酸有32P标记核酸核酸有32P标记核酸分子具有连续性，是遗传物质第二组实验35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S：某些不含有核酸的病毒，其遗传物质又是什么呢？证据三：烟草花叶病毒侵染烟草的实验——RNA也是遗传物质结论：RNA也是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。四、“千淘万漉虽辛苦，吹尽黄沙始到金”：结论想一想：为什么说：“核酸是主要的遗传物质，染色体是遗传物质的主要载体？”核酸（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）五、“欲穷千里目，更上一层楼”（超越科学家）：自主探究艾弗里的实验虽然得到了大多数科学家的认可，但仍然有人提出了异议。你能分析一下这个实验存在哪些不足吗？应该怎样改进呢？核酸（一切生物的遗传物质）六、“黄沙百战穿金甲,不破楼兰终不还”：例题解析【例1】将分离后的S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与R型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，从其体内分离出来的仍是R型肺炎双球菌。将分离后的S型肺炎双球菌的核酸与R型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，则小白鼠死亡，并从体内分离出来了S型有荚膜的肺炎双球菌。以上实验说明()A、R型和S型肺炎双球菌可以互相转化B、S型的蛋白质外壳可诱导R型转化为S型C、S型的核酸可诱导R型转化为S型，说明了核酸是遗传物质D、R型的核酸可使小鼠致死【答案】C【解析】将分离后的S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质外壳与R型无荚膜的肺炎双球菌混合注入小白鼠体内，小白鼠不死亡，说明S型有荚膜肺炎双球菌的蛋白质不能控制产生出能致死的S型的肺炎双球菌。将分离后的S型肺炎双球菌的核酸与R型肺炎双球菌混合注入小白鼠体内则小白鼠死亡，并从体内分离出来了S型有荚膜的肺炎双球菌，说明S型肺炎双球菌的核酸能控制形成新的S型有荚膜肺炎双球菌，使生物致死。说明核酸是遗传物质。【例2】用核酸酶处理过的S型细菌不能使R型细菌发生转化。下列关于这一实验的叙述，不正确的是（）A、这个实验是为了证实核酸的分解产物不是遗传物质。B、这个实验是为了从反面证明核酸是遗传物质。C、这个实验证实核酸的分解产物不是“转化因子”。D、这个实验是艾弗里关于遗传物质研究的重要工作之一。【答案】A【解析】这是艾弗里在证明核酸是遗传物质的过程中，为了进一步从反面证明核酸是遗传物质而做的一个实验，它是关于遗传物质研究的一个重要组成部分，其主要目的在于从反面证明核酸是遗传物质，而不是为了证明核酸的分解产物是不是遗传物质。【例3】噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是（）A、在噬菌体核酸的指导下，用细菌的物质合成的B、在细菌核酸的指导下，用细菌的物质合成的C、在噬菌体核酸的指导下，用噬菌体的物质合成的D、在细菌核酸的指导下，用噬菌体的物质合成的【答案】A【解析】当噬菌体侵染细菌时，注入到细菌细胞内的只有噬菌体核酸，子代噬菌体的蛋白质外壳和核酸都是在噬菌体核酸的指导下，用细菌的氨基酸和脱氧核苷酸合成的。【例4】下列能通过噬菌体侵染细菌实验过程证实的是()A、核酸能产生可遗传的变异B、核酸是遗传物质C、核酸能自我复制D、核酸能控制蛋白质合成【答案】B、C、D【解析】此实验产生的子代噬菌体与亲代噬菌体相似，无可遗传变异产生。因亲代噬菌体的核酸进入细菌体内，蛋白质外壳留在外面，所以完成核酸复制、指导子代噬菌体蛋白质外壳的形成等过程都是亲代噬菌体核酸分子的作用，同时证明了核酸是遗传物质。【例5】某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，分别用同位素32P和35S做了标记(见下表)：此实验所得结果是子噬菌体和母噬菌体的外形及侵染细菌的特性均相同。请分析：(1)子噬菌体的核酸分子中含有的上述元素是；(2)子噬菌体的蛋白质分子中含有的上噬菌体成分细菌成分核苷酸标记32P31P氨基酸标记32S35S述元素是；(3)此实验说明了。【答案】(1)32P、31P；(2)35S；(3)核酸是遗传物质。【解析】在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体的核酸被注入细菌细胞内，并在细菌内以细菌的核苷酸为原料，以噬菌体的核酸分子为模板合成许多和亲代噬菌体一样的核酸。这样在细菌内新形成的子代噬菌体的核酸既有以细菌内的核苷酸为原料新合成的核酸链，又有原来注入到细菌体内的亲代噬菌体核酸链。所以子噬菌体的核酸分子中含有的上述元素是31P与32P。在噬菌体侵染细菌的过程中，在噬菌体核酸注入细菌内时，噬菌体的蛋白质外壳留在细菌细胞外面。而子代噬菌体的蛋白质外壳则是以细菌内的氨基酸为原料合成的。所以子噬菌体的蛋白质外壳含35S元素。从上述分析得知子代噬菌体的核酸含亲代噬菌体核酸中核苷酸的32P，说明亲代噬菌体的核酸传递到了子代，保持了遗传物质的连续性，因此核酸是遗传物质。同样分析能说明蛋白质不是遗传物质。【例6】下图中，烟草花叶病毒(TMV)与车前草病毒(HRV)的结构如A、B，侵染作物叶片的症状如C、D。(1)用E去侵染叶片F时，叶片F患病的病状与相同。(2)F上的病毒的蛋白质外壳是以为模板，以为场所合成的，所需的氨基酸来自。(3)E的子代病毒的各项特性都是由决定的。(4)本实验证明。【答案】(1)车前草病毒致病症状；(2)HRV的RNA；作物叶片F细胞的核糖体；作物叶片F细胞内的氨基酸；(3)HRV的RNA；(4)RNA是遗传物质。【解析】TMV与HRV两种病毒都是由RNA和蛋白质外壳组成，当以HRV的RNA和TMV的蛋白质组成新的病毒，侵染烟草后，烟草表现为HRV的患病症状，说明遗传物质是RNA而不是蛋白质。七、“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”：课后练习（一）选择题1、下列①、②、③、④均是遗传物质应具有的特点。噬菌体侵染细菌实验能够直接证实核酸作为遗传物质具有的特点是（）①分子结构具有相对的稳定性②能够自我复制，保持前后代的连续性③能通过指导蛋白质合成，控制生物性状④能产生可遗传的变异A．①②B．③④C．①④D．②③2、下列只含一种核酸的生物是（）A．病毒B．酵母菌C．小麦D．变形虫3、(1997年上海高考试题)关于病毒遗传物质的叙述中，正确的是（）A、都是脱氧核糖核酸B、都是核糖核酸C、同时存在脱氧核糖核酸和核糖核酸D、有的是脱氧核糖核酸，有的是核糖核酸4、染色体和核酸的关系是（）(1)核酸位于染色体上，(2)染色体就是核酸，(3)核酸是染色体的主要成分，(4)染色体和核酸都是遗传物质，(5)每条染色体上含有一个核酸分子A、(1)(3)(5)B、(1)(2)(3)C、(2)(3)(4)D、(3)(4)(5)5、噬菌体侵染细菌过程中合成的核酸属于（）A、细菌的B、噬菌体的C、细菌或噬菌体的D、细菌和噬菌体的6、生物界形形色色、丰富多彩的根本原因在于（）A、蛋白质的多种多样B、核酸分子的复杂多样C、自然环境的多种多样D、非同源染色体组合形式多样7、用噬菌体去感染体内含32P的细菌，在细菌解体后含32P的是（）A、子代噬菌体核酸B、子代噬菌体蛋白质外壳C、子代噬菌体所有部分D、子代噬菌体不含32P8、注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（）A、R型肺炎双球菌B、加热杀死后的R型肺炎双球菌C、加热杀死后的S型肺炎双球菌D、加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合9、蛋白质不是遗传物质的原因之一是()A、它的含量很少B、它不能自我复制C、它与新陈代谢无关D、它的种类很多10、肺炎双球菌转化实验中,发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后,在小鼠体内找到了下列类型的细菌()A、无毒R型、有毒S型B、有毒R型、无毒S型C、有毒R型、有毒S型D、无毒R型、无毒S型二、填空题1、通过对生殖过程中，细胞的、和过程进行研究，发现在此过程中具有一定性和性。2、作为遗传物质必须具备哪些特点：①；②；③；④；3、通过哪些实验能证明核酸是遗传物质？①；②；③4.将有荚膜的S型肺炎链球菌注入到小白鼠体内会导致小白鼠因而死亡，而无荚膜的