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(共46张PPT)
第三章 基因的本质
第一节 DNA是主要的遗传物质
科学家发现：染色体主要组成成分:
。
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 上
基因的追寻记
染色体
蛋白质和DNA
谁是遗传物质
？
你认为遗传物质可能具有什么特点？
①储存大量的遗传信息
②分子结构具有相对的稳定性
③能够自我复制，保持前后代的连续性
④能通过指导蛋白质合成，控制生物性状
⑤能产生可遗传的变异
你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
可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。
思考:
通过这节课的学习,我们能总结出作为遗传物质应具备什么样的特点
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
⑤具有储存大量遗传信息的潜能
DNA具备作为遗传物质的条件吗？噬菌体侵染细菌实验证明了DNA具备了上述哪些特点
P46思考与讨论1、3
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质
20世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质
20世纪30年代：
意识到DNA的重要性，但蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
染色体
DNA
: 氨基酸)
: 四种脱氧核糖核苷酸
DNA基本单位
脱氧
核糖
碱基
磷酸
A
G
C
T
20世纪30年代：
——脱氧核苷酸
1′
2′
3′
4′
5′
脱氧核苷酸的种类
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
肺炎链球菌体内转化实验
肺炎链球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
烟草花叶病毒的转化实验
二、实验探究过程
(一)肺炎链球菌体内转化实验 —— 格里菲思
多糖类荚膜
R型菌：菌落粗糙(Rough)、无毒性
S型菌：菌落光滑（Smooth）、有毒性 ,使小鼠得肺炎、败血病
1.肺炎链球菌种类：
R活细菌
S活细菌
S死细菌
R活细菌+S死细菌
说明加热致死的S型细菌无毒
说明S型细菌有毒
说明R型细菌无毒
说明少数R型活细菌转化成了S型活细菌
2、实验步骤
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
［实验设计］寻找转化因子：
在加热致死的S型细菌中含有哪些物质？
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热致死的S型细菌
但究竟哪一个才是转化因子呢？
(二)艾弗里的体外转化实验
关键：利用酶的专一性特异地去除某种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，R型菌能不能发生转化
(二)艾弗里的肺炎链球菌的体外转化实验(视频)
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
DNA酶
酶解法
(二)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
结论：
DNA是使R型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。
科学方法：
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
加法原理：
与常态比较，人为增加某种影响因素。
减法原理：
与常态比较，人为去除某种影响因素。
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验——减法原理
例.体内转化实验中,小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示,回答下列问题:
①ab段R型细菌数量减少的原因是　　　　　　。 ②bc段R型细菌数量增多的原因是　　　　　　。 ③后期出现的大量S型细菌是由　　　　　　而来的。
答案:
①小鼠免疫系统杀死了R型细菌,致使R型细菌数量减少　
②b点之前,已有少量R型细菌转化为S型细菌,S型细菌能降低小鼠的免疫力,造成R型细菌大量繁殖　
③R型细菌转化成的S型细菌繁殖
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
二、肺炎链球菌的转化实验
材料相同；体内转化实验是体内转化实验的基础
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。
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
T2噬菌体模式图
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)
(三)噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染细菌实验（视频）
思考：噬菌体的DNA还是蛋白质进入了大肠杆菌体内？
T2噬菌体模式图
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 ）
思考：为什么要用35S和32P标记？
用14C和18O等标记行吗？
因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于 DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的，因为 T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。
(三)噬菌体侵染细菌的实验
怎么标记噬菌体呢？
一组培养基含放射性同位素35S
培养大肠杆菌
含35S的大肠杆菌
蛋白质外壳含35S的噬菌体
培养噬菌体
一组培养基含放射性同位素32P
含32P的大肠杆菌
培养大肠杆菌
(三)噬菌体侵染细菌的实验
培养噬菌体
DNA含32P的噬菌体
蛋白质外壳含35S
DNA含32P
1.实验步骤:
1.实验步骤:
用标记的大肠杆菌标记噬菌体
噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
保温、搅拌、离心　
观察放射性的分布
（一组用32 P标记DNA，一组用35S标记蛋白质)　　　
目的是什么？
：
搅拌：让吸附在细菌上的噬菌体和细菌分离
离心：让上清液析出质量较轻的大肠杆菌，而离心管的沉淀物留下被侵染的大肠杆菌。
（1）用含35S的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。
（2）用含32p的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。
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）
离心
离心
标记蛋白质
标记DNA
蛋白质未进入细菌
DNA进入细菌
保温
保温
搅拌、
搅拌、
无标记
目的是什么？
取上清液和沉淀物分别检测其放射性，结果如下：
分组 噬菌体的标记 上清液 沉淀物
A 35S
B 32P
结论： 才是噬菌体真正的遗传物质
DNA
很高
很低
很低
很高
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
【实验分析】
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
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
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
烟草花叶病毒，其基本成分是蛋白质和RNA，体内无DNA。为查明其遗传物质，1957年格勒和施拉姆进行了如下实验：
只有DNA是遗传物质吗？
RNA
蛋白质
感染
不感染
烟草花
叶病毒
烟叶
烟叶
得花叶病
不得花叶病
（四）烟草花叶病毒的转化实验
RNA是遗传物质的证据
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
RNA病毒还有：
新冠病毒
艾滋病病毒
流感病毒
SARS病毒
......
四. RNA也可作为遗传物质
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
小结：DNA是主要的遗传物质
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
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
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。(　　)
×
×
√
√
√
×
×
√
×
√
例1、格里菲斯的肺炎双球菌转化实验证明了
A、DNA是遗传物质
B、RNA是遗传物质
C、蛋白质不是遗传物质
D、加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”
D
1、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：
① 上清液和沉淀物中的成分分别是 和 ，原因是： 。
② 进入细菌体内的是噬菌体的 ,依据是： 。
③ 该实验能否证明DNA是遗传物质？能否证明蛋白质不是物质？
噬菌体外壳
细菌
两者密度不同
DNA
放射性32P只存在于沉淀物中
只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳未进入细菌。
例2：
2、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：
④ T2噬菌体复制所需原料来自 ，子代T2噬菌体蛋白质外壳合成场所是 。
大肠杆菌
大肠杆菌的核糖体
练习：
1、如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染未标记的细菌，在产生的子代噬菌体的结构成分中，能够找到的放射性元素为（ ）
A. 可在外壳中找到3H、15N、35S
B. 可在DNA中找到32P、15N、3H
C. 可在外壳中找到15N、35S
D. 可在DNA中找到15N、 32P、35S
B
2、如果用未标记的噬菌体侵染用3H、15N、32P、35S标记的细菌，则在产生的子代噬菌体的外壳中找__________________，
DNA中找到___________________。
3H、15N、35S
3H、15N、32P
3、某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；
②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；
③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。
一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是（ ）
A. 沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B. 沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C. 沉淀物、上清液、沉淀物
D. 上清液、上清液、沉淀物和上清液
B
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
3.填表比较噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验
比较 项目 噬菌体侵染 细菌实验 肺炎双球菌体
外转化实验
设计 思路 设法将 和 分开,单独研究它们各自不同的功能 处理 方法 放射性同位素标记法:分别标记 和 的特殊元素 直接分离法 :分离S型细菌的 ,分别与R型细菌混合培养 检测结 果的方式 检测 。 观察 . 结论 DNA是遗传物质 DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质 DNA
其他物质
DNA
蛋白质
多种组成物质
放射性位置
菌落的类型
败血症
败血症（septicemia），是指细菌进入血液循环，并在其中生长繁殖、产生毒素而引起的全身性严重感染。临床表现为发热、严重毒血症状、皮疹瘀点、肝脾肿大和白细胞数增高等。分革兰阳性球菌败血症、革兰阴性杆菌败血症和脓毒败血症。以抗生素治疗为主，辅以其他治疗方法。预防措施为避免皮肤粘膜受损，防止细菌感染。
知识拓展
败血症　是指正常人体的血液里含有许多白细胞,有的具有吞噬功能,少量的细菌进入人体后,会被它们及时地破坏或吞噬掉;但当侵入人体的细菌过多或人体的抵抗力很差,不能将入侵的细菌消除时,细菌便在人体血液中大量生长繁殖,并造成全身性的感染,称为败血症。典型的临床表现：畏寒、发热、全身酸痛、肝脾肿大,并出现各种皮疹等症状;严重者可能出现神志不清、甚至休克等。引起败血症的病原菌主要有葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等,所以败血症的治疗措施一般是:病原菌未明确者,首选青霉素与氨基甙类(链霉素、庆大霉素、卡那霉素等)联合用药,开始时剂量宜偏高;病原菌已确定者,可有针对性地选用抗生素治疗。

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