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(共41张PPT)
生 物 学
（新苏教版）
必修2 遗传与进化
第二章 遗传的分子基础
第1节 DNA是主要的遗传物质
遗传物质的探索
孟德尔
约翰逊
萨顿
摩尔根
提出“遗传因子“，并总结遗传规律
把“遗传因子”命名为基因
提出基因在染色体上的假说
实验证明:
基因位于染色体上
科学家发现：染色体的主要组成成分的DNA和蛋白质
DNA
蛋白质
肺炎链球菌透射电镜照片
肺炎链球菌模式图
积极思维：肺炎链球菌有哪些主要特征？
1、肺炎链球菌（又称肺炎双球菌）是一种细菌，它结构简单、繁殖速度快，是生物学研究常用的实验材料。
2、肺炎链球菌多数不致病，
致病菌株在菌体外一般有多糖
构成的荚膜，可引起人患肺炎，
鼠患败血病。
肺炎链球菌作为实验材料，主要特征包括：
S型
R型
菌落光滑
有多糖荚膜
有毒性
菌落粗糙
无多糖荚膜
无毒性
粗糙(Rough)
光滑(Smooth)
肺炎链球菌类型
01
02
03
04
DNA是遗传物质的证据的几个实验
格里菲斯的肺炎链球菌实验
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验
艾弗里的肺炎链球菌转化实验
噬菌体侵染大肠杆菌的实验
那么，是荚膜导致了病症吗？
有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
格里菲斯的肺炎链球菌实验
注射
R型
活细菌
注射
S型
活细菌
死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
正常生活
患败血症而死亡
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验说明了什么？
说明：
不是荚膜而是S型活细菌导致了小鼠死亡
说明有部分R型活细菌转化为S型活细菌导致了小鼠死亡，而且转化后的S型活细菌的后代也是有致病性的。
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验
注射加热致死的S型细菌
死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
也有R型活菌
患败血症而死亡
正常生活
——体内转化
被加热杀死的S型活细菌中可能含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，而且这种转化是可以遗传的。
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验
“谁在转化实验中起作用”“转化因子”是什么？
格里菲斯实验结论
——体内转化
R
+
S
活R
死S
小鼠死亡
S
活S
S中的转化因子
艾弗里（O.Avery）
必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是转化因子（设计思路）。
艾弗里的肺炎链球菌转化实验
多糖？ 蛋白质？ DNA？……
S 型细菌的化学成分分析
多糖
脂质
蛋白质
DNA
RNA
……
多糖
脂质
DNA
蛋白质
RNA
艾弗里的肺炎链球菌转化实验说明了什么？
S 型+R型
R 型
R型
R 型
积极思维：
多糖
蛋白质
DNA
S型菌
RNA
脂质
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
R 型
艾弗里的肺炎链球菌转化实验说明了什么？
思 考
1.概括 分别概括几组实验的结论。
2.分析 上述几组实验结果能说明DNA是转化因子吗？
积极思维：
在构成S型活细菌的DNA RNA 蛋白质中，只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌。
质疑：
虽然该实验证明DNA酶破坏了转化作用，但是仍有人提出质疑，认为提纯的DNA中含有极少量的蛋白质，因此实验不能说明DNA一定就是遗传物质。
多糖+多糖酶
蛋白质+蛋白酶
DNA+DNA酶
S型菌
RNA+RNA酶
脂质+酯酶
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
R型
R 型
R型
R 型
R 型
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
第一组
+
S型细菌
R型细菌
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
第二至四组
+
S型细菌
R型细菌
混合
混合
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
第五组
+
混合
只长R型细菌
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
——体外转化
艾弗里的肺炎链球菌转化实验
第一组：
第二至四组：
第五组：
实验结果可推测除去的大部分糖类、蛋白质和脂质不是转化因子；
蛋白酶、RNA酶和脂酶可水解细胞提取物中剩余的少量蛋白质、RNA和脂质；
三组实验结果可推测蛋白质、RNA和脂质不是转化因子；
DNA酶可水解除去细胞提取物中的DNA，该组实验结果可推测：
① DNA的水解产物不是转化因子；
② DNA就是转化因子；
艾弗里的肺炎链球菌转化实验
——体外转化
思考延伸拓展 强化素养
请从以下角度来说明肺炎链球菌的体内转化实验与体外转化实验的关系：
(1)区别
(2)联系
①体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验则是前者的延伸。
②实验设计都遵循 和 原则。
对照
单一变量
项目 体内转化实验 体外转化实验
科学家
细菌培养
实验构思
观察指标
实验结论
格里菲思
艾弗里
小鼠体内
体外培养基
用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验说明发生转化
在S型细菌的提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
已经加热致死的S型细菌体内有转化因子
转化因子是DNA
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的实质：
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
DNA具有热稳定性。加热使蛋白质变性失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。
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。
例如在必修一酶一节中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别做了加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”；
与常态相比，人为去除某种影响因素的称为减法原理。
例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。
艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
那么，有没有比细菌更为简单的实验材料，还能够把蛋白质和DNA彻底分开？
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技术，完成了另一个有说服力的实验。
赫尔希 蔡斯
噬菌体侵染大肠杆菌的实验
认识T2噬菌体和细菌
T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
吸附
侵入
合成（增殖）
组装（成熟）
释放（裂解）
侵入别的大肠杆菌
合成（增殖）
组装（成熟）
释放（裂解）
吸附
侵入
T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程
(1)合成子代病毒的模板：
亲代噬菌体病毒的DNA
(2)合成子代病毒DNA的原料：
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
(3)合成子代病毒蛋白质外壳的原料及场所：
原料：大肠杆菌的氨基酸
场所：大肠杆菌的核糖体
想一想？
蛋白质外壳
DNA
组成：
蛋白质外壳和DNA
2. 生活方式：
专门寄生于大肠杆菌中
（含C、H、O、N、S）
（含C、H、O、N、P）
T2噬菌体——DNA病毒
用哪些同位素标记DNA和蛋白质
用35S标记噬菌体的蛋白质，
用32P标记噬菌体的DNA。
——同位素标记技术
蛋白质的组成元素：
DNA 的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
（标记 35S ）
（标记 32P）
噬菌体侵染大肠杆菌的实验
研究方法：同位素标记法
在分别含有32P和35S的培养基中培养大肠杆菌
分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体
标记噬菌体方法：
直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体。
×
1、先培养大肠杆菌
2、再培养噬菌体
制备含有放射性标记噬菌体过程示意图
离
心
含35S培养基
含35S大肠杆菌
噬菌体侵染含35S大肠杆菌
含35S噬菌体
含32P培养基
含32P大肠杆菌
噬菌体侵染含32P大肠杆菌
含32P噬菌体
研究方法：同位素标记法
分别用35S或32P标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
：
上清液放射性很高，
沉淀物放射性很低。
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中无35S
子代噬菌体中含32P
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
有无放射性原因
蛋白质
很高
DNA
很低
蛋白质未进入细菌中
DNA进入细菌中
很高
很低
实验结果：
实验结论：
子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是真正的遗传物质。
用35S标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
实验中采用搅拌和离心等手段，目的是：
仅有图上的实验过程， (能或不能)说明蛋白质不是遗传物质，原因是 。
让噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离。
不能
蛋白质外壳没有进入细菌体内
噬菌体侵染细菌的实验拓展
用35S标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
噬菌体侵染细菌的实验拓展
肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵
染细菌实验
实验者
思路 分离方式
结论以及各实验的关系
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
直接分离:
分别加入到R型菌中
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
更有力地说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲斯
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”,是体外转化实验的基础。
三个经典实验对比
噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。可见，在噬菌体的生活史中，只有DNA是在亲、子代间具有连续性的物质。
为什么说噬菌体侵染细菌的实验更有说服力？
能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？
有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含有DNA, 只含有蛋白质和RNA。 在这种情况下，RNA就起着遗传物质的作用。
流感病毒
艾滋病病毒
SARS病毒
RNA是某些病毒的的遗传物质
RNA是遗传物质的实验证据
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
TMV
HRV
降解
降解
病毒重建
TMV
HRV
病毒后代类型
实验结论：RNA是烟草花叶病毒及车前草病毒的遗传物质。
RNA是遗传物质的实验证据
真核生物
原核生物
病毒
DNA病毒（只含DNA）
RNA病毒（只含RNA）
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
生物的遗传物质
DNA和RNA
例：T2噬菌体，乙肝病毒等
例：流感病毒、脑炎病毒，新冠病毒等
含有：
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？
4、细菌的遗传物质是什么？
5、一切生物的遗传物质是什么？
6、病毒的遗传物质是什么？
核酸
3、烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
RNA
思考延伸拓展 强化素养
DNA
是主要的遗传物质
格里菲斯 ——肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里—肺炎链球菌体外转化实验
烟草花病毒侵染烟草实验
对遗传物质的早期探索
赫尔希、蔡斯—噬菌体侵染细菌实验
本堂小结
1.格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（ ）
① DNA是遗传物质 ② RNA是遗传物质
③ DNA是主要的遗传物质 ④ 蛋白质不是遗传物质
⑤ 糖类不是遗传物质 ⑥ DNA能产生可遗传的变异
A.①④⑤⑥ B.②④⑤⑥
C.②③⑤⑥ D.③④⑤⑥
A
课堂小练
2.噬菌体在细菌体中合成自己的蛋白质需要（ ）
A.噬菌体的DNA和氨基酸
B.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
C.细菌的DNA和氨基酸
D.细菌的DNA和噬菌体的氨基酸
B
课堂小练
3．生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，如下图。下列有关分析不正确的是(　　)
A．理论上，b中不应具有放射性
B．b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C．b中是否含有放射性，与①过程中培养时间的长短有关
D．上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
C
课堂小练

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