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(共23张PPT)
第3章 基因的本质
第一节 dna是主要的遗传物质（一）
01
科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？
02
为什么说DNA是主要的遗传物质？
03
什么是“加法原理”和“减法原理”？
04
你对科学发现的过程和方法有哪些领悟
问题探讨
20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。
1.你认为遗传物质应该具有什么特点？
2.你认为要想说明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
① 储存大量的遗传信息
② 结构比较稳定
③ 可以准确地复制并传递给下一代等
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。
P42
遗传物质是DNA还是蛋白质？
一、对遗传物质的早期推测
染色体主要组成成分蛋白质和DNA
染色体能连续和稳定的遗传
孟德尔提出性状由遗传因子控制
摩尔根证明基因位于染色体上
请预习教材P42-46相关内容，并完成金榜新学案P47-P48基础知识梳理及概念检测
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一、对遗传物质的早期推测
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
人们认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
20世纪20年代
20世纪30年代
没发现其他大分子有类似的结构特点
蛋白质是生物体的遗传物质
对DNA结构没有清晰认识
蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
蛋白质形成过程示意图
一、对遗传物质的早期推测
“我们表示怀疑！”
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的是谁？他做了什么实验？
二、肺炎链球菌菌转化实验
体内转化实验
格里菲思
实验材料：
小鼠
肺炎链球菌
肺炎链球菌特点
多糖荚膜 菌落表面特征 毒性
S型细菌
R型细菌
有
光滑（Smooth）
有
无
粗糙（Rough）
无
S型菌电镜图
S型光滑菌落
R型粗糙菌落
二、肺炎链球菌菌转化实验
体内转化实验
格里菲思
小鼠死亡
分析实验现象，提出小鼠之死的可能假说，设计实验验证假说
假说：
①R型活细菌导致小鼠死亡。
②加热杀死的S型菌导致小鼠死亡。
③R型活细菌与加热致死的S型共同起作用导致小鼠死亡。
验证：
用R型活细菌或热杀死的S型菌分别注射小鼠，观察现象。
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
加热致死的原理：
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80~ 100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开;当温度降至55 ℃以下时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性不能恢复。
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌
第四组
加热致死的S型细菌
小鼠不死亡
第三组
S型
活细菌
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
第二组
R型
活细菌
小鼠不死亡
第一组
二、肺炎链球菌菌转化实验
体内转化实验
格里菲思
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌
第四组
加热致死的S型细菌
小鼠不死亡
第三组
S型
活细菌
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
第二组
R型
活细菌
小鼠不死亡
第一组
二、肺炎链球菌菌转化实验
体内转化实验
格里菲思
无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌，而且这种性状的转化是可以遗传的。
（1）前两组实验的作用？
（2）第3组实验与哪一组形成对照？说明什么问题？
（3）第4组实验与哪一组结果相同？说明什么，如何验证？
（4）第4组结果出现的原因是什么？
对照。
与第二组，说明只有活的S型细菌可以使小鼠患败血症死亡。
与第二组，说明第四组产生活的S型细菌，可以在尸体中分离到S型细菌
从格里菲思的实验中，对我们设计实验有什么启示？
实验中要控制单一变量和设置对照组
二、肺炎链球菌菌转化实验
推论：
格里菲思体内转化实验
加热杀死S型菌
加热杀死的S型菌含有促成转化的活性物质—“转化因子”
R型活菌 S型活菌
转 化
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
加热杀死的S型菌体内含有多种物质，
究竟谁是转化因子？
二、肺炎链球菌菌转化实验
艾弗里体外转化实验
实验材料：
肺炎链球菌
细菌培养基
艾弗里
究竟谁是转化因子？
如何设计实验来证明？
实验思路分析：
如果你是艾弗里， 想知道转化因子究竟是什么物质， 你有什么思路吗
如果能够获得S 型菌的各组分获得纯净物， 你又如何设计这个实验 请写出实验设计图解。
实际上由于技术手段的限制，很难人为得到S型菌各组分的纯净物，又该怎么办呢？
将 S 型菌各种组分提纯后，再分别去研究它们的作用
采用控制单一变量法，分别研究他们各自的作用
减法原理，每个实验组利用酶解法特异性的去除某种物质，研究去除的这种物质对实验结果的影响
（加法原理）
二、肺炎链球菌菌转化实验
科学方法 P46
自变量控制中的”加法原理”和“减法原理”
1.加法原理
与常态比较，人为增加某种影响因素。
在”比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加热、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。
2.减法原理
与常态比较，人为去除某种影响因素。
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。
二、肺炎链球菌菌转化实验
艾弗里体外转化实验
关键思路：设法去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
实验结果分析：
① 只有提取物中含有DNA才发生转化
② DNA纯度越高，转化效率越高
③ 用DNA酶处理DNA后，停止转化
二、肺炎链球菌菌转化实验
艾弗里体外转化实验
实验结果分析：
① 只有提取物中含有DNA才发生转化
② DNA纯度越高，转化效率越高
③ 用DNA酶处理DNA后，停止转化
艾弗里等人进一步分析细胞提取物的理化特性（如N/P比值，酶学分析、电泳分析等），发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
艾弗里的肺炎链球菌实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
二、肺炎链球菌菌转化实验
艾弗里体外转化实验
为什么 S 型菌的DNA 能使 Ｒ 型菌发生转化 这种转化的实质是什么
实验过程归纳：
S 型菌的基因整合到了Ｒ 型菌的 DNA 中，并且表达出来。
转化的实质是基因重组。
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
艾弗里的实验不被人接受主要有以下几方面的原因：
受技术手段限制，提取的DNA纯度不高。
当时科学界深信蛋白质是遗传物质。
20世纪初，生物化学家列文提出“四核苷酸假说”，认为DNA是单调重复的分子（如ATCGATCG……），这一结构很难承载复杂的遗传信息，由21种氨基酸为基本单位构成的蛋白质似乎含有无数复杂且不重复的遗传信息。而艾弗里的实验中含有微量的蛋白质，因此，很多科学家不接受艾弗里的实验结论。
二、肺炎链球菌菌转化实验
艾弗里体外转化实验
O.Avery
艾弗里等人不仅揭开“格里菲思之谜”，并且在世界上第一次用实验结果确切地证明遗传基因就在DNA上，具有划时代的意义。但遗憾的是，由于种种原因，艾弗里未获得诺贝尔奖。这不是艾弗里的遗憾，而是诺贝尔奖的遗憾。
准诺贝尔奖获得者
项目 体内转化实验 体外转化实验
实验者
培养细菌
实验对照
实验结果
实验结论
两个实验
的联系 格里菲思
艾弗里及其同事
用小鼠(体内）
用培养基(体外）
R型细菌与S型细菌的致病性对照
加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
加热致死的S型细菌体内有转化因子
S型细菌各成分作用的相互对照
S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA是遗传物质，而蛋白质不是
①所用材料相同,都是肺炎链球菌(R型和S型）
②体内转化实验是基础,仅说明加热致死的S型细菌体内有转化因子,体
外转化实验进一步证明转化因子是 DNA
③两个实验都遵循对照原则、单一变量原则
拓展训练
在肺炎链球菌的转化实验中,将加热致死的S型细菌与R型细菌混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡,则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是( )
B
拓展训练
下列关于肺炎链球菌转化实验的说法,正确的是 ( )
A.格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明了DNA是遗传物质
B.艾弗里实验中S型细菌的细胞提取物+DNA酶+R型细菌一起培养，培养基上生存的细菌都是S型细菌
C.肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
D.已加热致死的S型细菌中,蛋白质已经失去活性,而DNA仍具有活性
D
THANKS
谢谢聆听

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