【同步导学】2024-2025学年高中生物高一下册（人教版·2019必修2）学案：3.1 DNA是主要的遗传物质 （教师版）.docx

第3章基因的本质

第1节DNA是主要的遗传物质

导学案

★学习目标与核心素养

1.生命观念：阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。

2.科学思维：说明DNA是主要的遗传物质。说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。

3.社会责任：认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。

★学习重点难点

教学重点：

1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程；

2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

教学难点：

1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程；

2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

★学习过程

一、对遗传物质的早期推测

20世纪20年代，大多数科学家认为，蛋白质是生物体的遗传物质。20世纪30年代，科学家发现DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。由于对DNA分子的结构没有清晰了解，蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。

二、肺炎双球菌的转化实验

1.格里菲思（F.Griffith，英国）的体内转化实验

（1）肺炎链球菌的两种类型

R型细菌：菌落表面粗糙，没有多糖类的荚膜，无致病性；

S型细菌：菌落表面光滑，有多糖类的荚膜，有致病性。

格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验

①注射R型活菌：小鼠不死亡；②注射S型活菌：小鼠死亡，体内分离出S型活菌；

③注射加热致死的S型菌：小鼠不死亡；④混合注射R型活菌与加热致死的S型菌：小鼠死亡，体内分离出S型活菌。

结论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。

2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验

艾弗里和他的同事将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。

①细胞提取物+R型活细菌：R型细菌+S型细菌；

②细胞提取物+蛋白酶：R型细菌+S型细菌；

③细胞提取物+RNA酶：R型细菌+S型细菌；

④细胞提取物+酯酶：R型细菌+S型细菌；

⑤细胞提取物+DNA酶：只长R型细菌；

结论：DNA是转化因子，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。蛋白质、RNA、脂质等不是转化因子。

【科学方法】自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”：在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验。与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如艾弗里的肺炎链球菌转化实验。

三、噬菌体侵染细菌的实验

1952年，美国遗传学家赫尔希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.C.Chase）以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。

1.噬菌体侵染大肠杆菌的过程

吸附?注入?生物合成?组装?释放

2.噬菌体侵染细菌的实验

（1）实验方法：放射性同位素标记法（同位素示踪法）

蛋白质：C、H、O、N、35S；DNA：C、H、O、N、32P。利用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接单独地去观察它们的作用。

（2）标记噬菌体：

用含放射性同位素35S（32P）的培养基培养大肠杆菌?含35S（32P）的大肠杆菌?用含35S（32P）的大肠杆菌培养噬菌体?含35S（32P）标记的T2噬菌体

（3）实验过程：

搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；

离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。

结果分析：噬菌体侵染细菌时，DNA进入到了宿主细胞内，蛋白质外壳仍留在细胞外。子代噬菌体的性状是通过亲代的DNA遗传的。

结论：DNA是噬菌体的遗传物质。

【思考·讨论】

1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？

细菌或病毒作为实验材料具有以下优点：（1）个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。（2）繁殖快，细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。

2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？

从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）。

3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？

艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体的培养技术、同位素标记技术以及物质的提取和分离技术等。

启示：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，因此，科学与技术是相互支持、