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(共37张PPT)
第3章 基因的本质
第一节 DNA是主要的遗传物质
摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因位于
上。
孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状由
控制。
遗传因子
染色体
科学家发现：染色体主要组成成分
蛋白质和DNA
历史的步伐
DNA
染色体在遗传上的连续性和稳定性

蛋白质
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代：氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息，没有发现可能蕴含遗传信息的其他生物大分子————蛋白质是生物体主要的遗传物质
20世纪30年代：DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，但对DNA的结构没有清晰的了解————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
挑战
？
实验材料：
两种肺炎双球菌
多糖类荚膜
R型菌：菌落粗糙(Rough)
无荚膜，无毒
S型菌：菌落光滑(Smooth)
有荚膜，有毒，（人患肺炎，小鼠患败血症）
二、肺炎双球菌的转化实验
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。
2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。
3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。
4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合
后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
（一）格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
R型细菌无毒性
S型细菌有毒性
加热杀死的S型
细菌已失活
加热杀死的S型细菌内含有使
R型活细菌转化为S型细菌的物质
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
格里菲思实验的结论是什么
实验结论：
“转化因子”是什么？
△转化 是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（DNA或RNA）而表现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
寻找转化因子：
但究竟哪一个才是转化因子呢？
实验过程：
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA+DNA酶
分别与R型活细菌混合培养
R R R R R S R
R S
多数
少数
DNA
DNA纯度越高，转化越有效
（二）艾弗里的体外转化实验 ——证明DNA是遗传物质
S型活细菌
实验结论：“转化因子”是DNA，DNA才是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质。（纠正了一个生物界的错误的普遍共识）
思考：
1、加入DNA酶的组意图何在？
2、分析实验结果，能得出什么结论？
（三）肺炎双球菌实验分析
1、遵循了严格的对照原则和单一变量原则
2、科学的思路：
发现问题
→提出假设
→设计实验验证
→得出结论
①体内转化实验
②体外转化实验
探究实验的基本步骤
格里菲思，
体内转化实验
艾弗里，
体外转化实验
最关键的设计思路：
将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，确定究竟谁是遗传物质。
艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
思维碰撞
有没有比细菌更为简单的实验材料？
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验.
实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌
噬菌体的结构模式图
三.噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体中60%是蛋白质,
40%是DNA
对这两种物质的分析表明：
硫是蛋白质的特有元素，
磷几乎都存在于DNA分子中
T2 噬菌体的特点：P44
① 是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
② 头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA
③在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌
④ 子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。
噬菌体
大肠杆菌
噬菌体侵染细菌过程
吸附
注入
合成
组装
释放
噬菌体借尾丝吸附在细菌表面
把DNA注入到细菌细胞
利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌体的DNA、蛋白质
新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体
细菌解体，释放出噬菌体
1、实验设计思路：
3、实验过程：
把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用
(1)标记大肠杆菌
细菌+含35S的培养基
细菌+含32P的培养基
含35S的细菌
含32P的细菌
(2)用标记的大肠杆菌标记噬菌体
噬菌体+含35S的细菌
噬菌体+含32P的细菌
含35S的噬菌体的蛋白质外壳
含32P的噬菌体的DNA
(3)用标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌（短时间保温）
含35S的噬菌体+细菌
含32P的噬菌体+细菌
2、实验方法：放射性同位素标记法
三.噬菌体侵染细菌的实验
a、先标记细菌再标记噬菌体
b、不能标记共有元素15N、14C、3H、18O
c、不能同时对同一噬菌体标记32P和35S
实验步骤：
（1）标记大肠杆菌　　　
（2）用标记的大肠杆菌标记噬菌体
（3）用标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
（短时间保温）
（4）搅拌离心　
（5）观察放射性的分布
d、“短时间”：保证子代噬菌体正处于合成阶段，子代噬菌体还没有组装好，或已组装但并未释放
e、“保温”：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。
f、搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
g、离心的目的：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
内部DNA不存在了的噬菌体外壳
噬菌体比大肠杆菌轻
（6）检测结果及分析：
上清液：
沉淀物：
噬菌体
细菌
(外壳)
(被注入的DNA)
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液
沉淀物
蛋白质
DNA
有放射性
无
无
有放射性
　上清液“放射性很高” 沉淀物“放射性很高”？
沉淀物也有放射性
上清液也有放射性
——搅拌不充分，
噬菌体吸附在细菌表面
——（保温时间过长）释放出来的噬菌体、（保温时间过短）未侵染的噬菌体
/释放的/未侵染的)
很高 很低
很低 很高
h、搅拌离心应在什么时候？
h、搅拌离心应在噬菌体的DNA已经注入
细菌和在细菌没有裂解（释放）前进行
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
35 S标记蛋白质
32 P标记DNA
31P、32S
31P、32S
31P、32S
31P、32P、32S
DNA分子具有连续性，是遗传物质
标记 侵染 搅拌　 离心， 检测
实验表明：P45
35S标记的蛋白质外壳未进入宿主细胞，而是留在外面
32P标记的DNA进入到宿主细胞内，子代噬菌体的性状是通过亲代的DNA遗传的
实验结论：
DNA是（噬菌体）的遗传物质
该实验能不能证明蛋白质不是
遗传物质吗？
DNA
是遗传物质
1928年 格里菲思 ——体内转化实验
1944年 艾弗里——体外转化实验
1952年 赫尔希、蔡斯——噬菌体侵染细菌实验
经典实验
DNA是唯一的遗传物质吗？
流感病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
下面这些生物的遗传物质是什么？
［敢于质疑］
如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
背景知识：烟草花叶病毒TMV是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。
［课堂延伸］
烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，其遗传物质是什么？
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
思路:烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质
①仅RNA能使烟草产生原样病斑
②仅蛋白质能使烟草产生原样病斑
③RNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑
若出现①结果则仅RNA是遗传物质；
若出现②结果则仅蛋白质是遗传物质；
若出现③结果则RNA和蛋白质都是遗传物质
预测结果：
（现象）
提出问题：
作出假设：
设计实验：
课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
得出结论：
实验探究
蛋白质
RNA
分
离
感染
烟草
感染
烟草
实验
结果
出现病斑
不出现病斑
实验
结果
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
分离
分离
重组
重组
感染
新的病毒
产生
哪种
病毒？
RNA病毒的遗传物质是RNA
四.烟草花叶病毒重建实验
细胞结构生物
原核生物
真核生物
遗传物质是DNA
非细胞结构生物
遗传物质是RNA
只含DNA的病毒：
只含RNA的病毒：
生物
总结
4、由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。（但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。）
3、在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。
2、凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA
1、一切生物的遗传物质是核酸
4、噬菌体侵染细菌的实验中，在细菌内合成子代噬菌体蛋白质外壳——DNA可以指导蛋白质的合成。
1、肺炎双球菌转化实验中，对S菌加热处理，DNA仍具有生物活性——DNA分子结构具有相对稳定性。
2、肺炎双球菌转化实验中，R型细菌可以转化生成S型细菌——DNA可以发生可遗传的变异。
3、噬菌体侵染细菌的实验中，DNA在亲代与子代噬菌体中具有连续性——DNA可以发生复制，由亲代传递给子代。
能产生可遗传变异
具有相对稳定的结构
能自我复制,使亲子代具有一定的连续性
④能指导蛋白质合成，从而控制生物的性状
作为遗传物质所必须具备的特点:
能贮存大量的遗传信息
练习:
1、关于病毒的遗传物质的叙述正确的是
( )
A.
核糖核酸
B.
脱氧核糖核酸或核糖核酸
C.
脱氧核糖核酸
D.
脱氧核糖核酸和核糖核酸
B
2.生物的遗传物质是：( )
A.DNA B.RNA C.核酸 D. 蛋白质
C
2．赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤：①培养噬菌体(侵染细菌)，②35S和32P标记噬菌体，③放射性检测，④离心分离。实验步骤的先后顺序为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．①②④③ B．④②①③
C．②①④③ D．②①③④
3．在“噬菌体侵染细菌”的实验中，如果放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中，则获得侵染噬菌体的方法是(　　)
A．用含35S的培养基直接培养噬菌体
B．用含32P的培养基直接培养噬菌体
C．用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
D．用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
4．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
D
5、用噬菌体去侵染内含有32P的细菌，在细菌解体
后，含32P的应是( )
A、子代噬菌体DNA 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32P
6、用噬菌体去感染内含大量3H的细菌，待细菌解体后，3H应( )
A、随细菌的解体而消失
B、发现于噬菌体外壳和DNA中
C、仅发现于噬菌体的DNA中
D、仅发现于噬菌体的外壳中
A
B
7、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DNA的指导下，用细菌的物质合成的
B.在细菌DNA的指导下，用细菌的物质合成的
C.在噬菌体DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的
D.在细菌DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的
A
8,如图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建后形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是(　　)

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