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(共32张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
对遗传物质的早期推测
科学家发现：染色体主要组成成分蛋白质和DNA。
DNA
染色体在遗传上的连续性和稳定性

蛋白质
孟德尔通过豌豆实验证明生物的性状由遗传因子控制
摩尔根通过果蝇实验证明基因位于染色体上
DNA

蛋白质
例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等
对遗传物质的早期推测
问题探讨：1.你认为作为遗传物质可能需要具备哪些条件？
①储存大量的遗传信息
②结构比较稳定，可以准确地复制并传递给下一代
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
问题探讨：2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
对遗传物质的早期推测
20世纪20年代
——蛋白质是遗传物质
20世纪30年代
——蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
蛋白质的单体氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含遗传信息
认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，但对DNA结构没有清晰认识
DNA基本单位
——脱氧核苷酸
对遗传物质的早期推测
化学组成：磷酸+脱氧核糖+碱基（A 、G、C、T）
A
G
C
T
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
20世纪30年代：DNA有重要作用
一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
1、实验材料：肺炎链球菌、小鼠
种类 菌体特点 菌落特点 毒性
S型 细菌
R型 细菌
无毒
有毒
人和小鼠患肺炎
小鼠并发败血症死亡
无荚膜
有荚膜
光滑（Smooth）
粗糙 (Rough)
一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
2、实验步骤
注射R型活细菌
第一组
R型菌+加热杀死的S型细菌
第四组
注射S型活细菌
第二组
注射加热杀死的S型细菌
第三组
R型细菌无毒
S型细菌有毒
加热致死的
S型细菌无毒
R型细菌转化
成了S型细菌
一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
3、实验结果及分析
(1）第一组与第二组的实验现象，说明了什么？
R型活细菌不会使小鼠死亡，S型活细菌会使小鼠死亡
(2)第二、三组实验对比说明了什么？
加热致死的S型细菌无致病性
(3）第四组小鼠S型活细菌怎么出现的？
加热杀死的S型细菌使R型活细菌转化成S型活细菌
实验结论：加热致死的S型细菌中，存在某种活性物质（转化因子），可以促使R型活细菌转化为S型活细菌
R型菌
S型菌中的
转化因子
S型菌
那么转化因子到底是什么？你认为找出转化因子的关键思路是什么？
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
注意：格里菲斯的体内转化实验 证明DNA是遗传物质
不能
将DNA与蛋白质等其他物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
二、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
多糖
脂质、蛋白质
RNA、DNA等
实验设计思路
由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质。因此可用酶解法，将物质单个排除，观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。
含R型细菌的培养基
分别加入
R型细菌？
S型细菌？
观察菌落产生情况
加法原理
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
多糖
脂质、蛋白质
RNA、DNA等
含R型细菌的培养基
提取液
全部加入
加入酶除去特定物质
R型细菌？
S型细菌？
观察菌落产生情况
减法原理
二、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
混合
混合
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
S型细菌
R型细菌
只长R型细菌
第一组
第二至四组
第五组
S型细菌
R型细菌
二、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
酶解法
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
体内转化实验 体外转化实验
科学家 格里菲思 艾弗里及其同事
培养场所
对照设置
实验结论
联系 小鼠体内
培养基
将R型与S型细菌的毒性对照
S型细菌各成分的作用进行对照
S型细菌中存在某种转化因子让R→S
DNA才是使R型菌
产生稳定遗传变化的物质
材料相同；体内转化实验是体内转化实验的基础
比较两个肺炎链球菌的转化实验
二、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
加热能杀死S型细菌，为何“杀不死”DNA
蛋白质和核酸对高温的耐受力不同
①加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的，温度降低后蛋白质活性也不可恢复。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，因而导致细菌死亡。
②加热时，DNA双链会解旋，加热结束后，随温度的降低DNA双链可恢复双螺旋结构，恢复活性。
易混点：1、转化的实质是基因重组而非基因突变
2、并非所有的R型细菌都被转化
3、加热并没有使DNA完全失去活性
有没有更好的材料、更好的方法
能够将DNA和蛋白质分开，单独去
观察它们的作用呢
二、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
但是，仍有人对实验结论表示怀疑。因为艾弗里实验中无法真正去除DNA，可能仍存在少量的DNA。（提纯DNA纯度最高时还有0.02%的蛋白质）
三、噬菌体侵染细菌的实验
1、实验材料：T2 噬 菌 体、大肠杆菌
DNA
蛋白质
噬菌体：细菌病毒，专一性寄生在大肠杆菌体内，侵入细菌后，在自身遗传物质的作用下，以细菌内的物质为原料进行增殖的病毒。
1952年赫尔希（A.Hershey)和蔡斯（M.Chase)
T2噬菌体模式图
DNA
蛋白质外壳
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
噬菌体成分：
噬菌体侵染细菌实验（视频）
侵入别的细菌
注入
合成
吸附
组装
释放
吸附：噬菌体利用尾部的末端吸附在大肠杆菌的表面
注入：噬菌体将遗传物质注入大肠杆菌细胞内
合成：在大肠杆菌体内噬菌体以自身的遗传物质为模板，利用大肠杆菌的化学成分合成自身的DNA和蛋白质
组装：新合成的DNA和蛋白质组装出很多个与亲代相同的子代噬菌体
释放：子代噬菌体由于大肠杆菌的解体而被释放出来，再去侵染其他的大肠杆菌
噬菌体侵染细菌过程
三、噬菌体侵染细菌的实验
DNA（主要元素是C、H、O、N、P）
蛋白质（主要元素是C、H、O、N、S）
放射性同位素标记技术
（标记32p）
（标记35s ）
2、实验方法：
标记T2噬菌体方法：
直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体。
T2噬菌体噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须寄生在活细胞中。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
×
三、噬菌体侵染细菌的实验
3、噬菌体侵染大肠杆菌的实验：
（1）获得被标记T2噬菌体：
大肠杆菌
含35S的培养基
含32P的培养基
含 .
大肠杆菌
35S
含 .
大肠杆菌
32P
培养
培养
噬菌体
得到
得到
标记的噬菌体
35S
标记的噬菌体
32P
噬菌体侵染被标记的大肠杆菌
三、噬菌体侵染细菌的实验
（2）再用已标记的含35S、32P的噬菌体分别侵染细菌：
①已标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
搅拌后离心
上清液
沉淀物
细菌裂解
离心后
短时间保温
②搅拌：使吸附在大肠杆菌上的_________与___________分离开。
大肠杆菌
噬菌体
③离心：
使上清液中析出质量较轻的_________________，
而离心管沉淀物中留下被侵染的_____________。
T2噬菌体颗粒
大肠杆菌
④放射性检测
上清液：蛋白质外壳
沉淀物：大肠杆菌（内含子代噬菌体）
三、噬菌体侵染细菌的实验
(3)实验过程（图3—6）：
蛋白质未进入细菌
DNA进入细菌
（搅拌不充分）
（保温时间过长、过短）
原因
原因
三、噬菌体侵染细菌的实验
（4）实验结果及分析
标记部位 35S标记的蛋白质 32P标记的DNA
放射性情况 上清液 很高 很低
沉淀物 很低 很高
子代噬菌体 没有检测到35S 检测到32P
DNA是T2噬菌体的遗传物质
1、两组实验大肠杆菌内放射性的分布情况说明？
亲代噬菌体的DNA传递给了子代噬菌体，蛋白质则没有
蛋白质外壳未进入大肠杆菌中，DNA进入到大肠杆菌中
2、子代噬菌体有标记的DNA，却没有标记的蛋白质。说明？
格外注意：没有证明蛋白质不是遗传物质！
三、噬菌体侵染细菌的实验
（4）实验结果及分析
分析1：用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中也含有少量放射性，为什么
搅拌不充分。有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面,随大肠杆菌离心到沉淀物中
分析2：用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性的可能的原因是什么
提示:
①保温时间过短,部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。
②保温时间过长,部分噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代，经离心后分布于上清液中。
四、烟草花叶病毒的转化实验
只有DNA是遗传物质吗？
科学家发现许多病毒中只含有蛋白质和RNA，没有DNA，比如烟草花叶病毒。
烟草花叶病毒示意图和电镜照片
左：正常烟叶 右：病叶
为了弄清这种病毒中遗传物质是蛋白质还是RNA，科学家进行了烟草花叶病毒的感染实验。
四、烟草花叶病毒的转化实验
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
得到病毒
RNA
蛋白质
蛋白质
不患病
不能得到
病毒
分离出RNA和蛋白质
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
结论：
四、烟草花叶病毒的转化实验
RNA也可作为遗传物质: 常见的RNA病毒
新冠病毒
SARS病毒
艾滋病病毒
埃博拉病毒
流感病毒
小结：DNA是主要的遗传物质
具有细胞结构的生物
真核生物的遗传物质
原核生物的遗传物质
DNA
多数病毒的遗传物质是DNA
少数病毒的遗传物质是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
4种
5种
5种
4种
8种
8种
DNA或RNA
DNA
DNA
噬菌体(DNA)
烟草花叶病毒(RNA)
乳酸菌、蓝藻
玉米、小麦、人
生物类型 病毒 原核生物 真核生物
核酸种类
碱基种类
核苷酸种类
遗传物质
实例
1.格里菲思： 肺炎链球菌的转化实验（体内转化）
存在转化因子
2.艾弗里： 肺炎链球菌的转化实验（体外转化）
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
3.赫尔希和蔡斯 ：T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
DNA才是真正的遗传物质
4.有些病毒不含DNA，只含RNA
RNA是遗传物质
DNA是主要的遗传物质
课堂小结
判断正误：
(1)艾弗里所做的实验既能证明DNA是遗传物质，也能证明蛋白质不是遗传物质。(　　)
(2)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体。(　　)
(3)32P、35S标记的噬菌体侵染实验说明DNA是主要的遗传物质
(　　)
(4)用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(　　)
×
×
√
√
√
×
×
√
×
√
思考:
DNA或RNA
DNA
DNA
2、烟草的遗传物质是什么？
DNA
1、动物和人体的遗传物质是什么？
3、细菌的遗传物质是什么？
4、一切生物的遗传物质是什么？
5、病毒的遗传物质是什么？
核 酸

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