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(共28张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物(第2课时)
第三章基因的本质
本节重难点
1.理解遗传的物质性及其与染色体的关系
2.分析肺炎双球菌转化实验及噬菌体侵染细菌实验，理解实验的具体过程
3.通过设计相关实验，探究遗传物质的本质
思维碰撞
思考：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？
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。
阿尔弗雷德·赫尔希（Alfred Hershey）和助手玛莎·蔡斯（女）（Martha Chase）的这项研究分享1969年诺贝尔生理学或医学奖。
三. 噬菌体侵染细菌实验
1. 实验者：
赫尔希和蔡斯
2. 实验材料：
T2噬菌体
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
三. 噬菌体侵染细菌实验
T2噬菌体的结构
（含C、H、O、N、P ）
组成：
（含C、H、O、N、S ）
蛋白质和DNA
生活方式：
专门寄生于大肠杆菌中
3.噬菌体侵染细菌的实验过程（视频）：
三. 噬菌体侵染细菌实验
侵入别的细菌
③合成
④组装
⑤释放
①吸附
②注入
3、噬菌体侵染大肠杆菌过程
三. 噬菌体侵染细菌实验
T2噬菌体
侵染
大肠杆菌
注入
遗传物质
裂解
大肠杆菌
释放
侵染下一个大肠杆菌
T2噬菌体增殖的场所是哪里？增殖所需原料有哪些？由谁提供？
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。
在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
噬菌体侵染细菌实验
三. 噬菌体侵染细菌实验
实验方法：放射性同位素标记法
35S（蛋白质：C、H、O、N、S（Se、Fe)）（仅蛋白质含有S）
32P（DNA：C、H、O、N 、P） (磷几乎只存在于DNA中)
用14C和18O同位素标记可行吗？
①标记细菌　　　
②标记噬菌体
③噬菌体侵染细菌
（短时间保温）
④搅拌、离心　
⑤观察放射性的分布
短时间保温的目的：让T2噬菌体的DNA刚好进入大肠杆菌
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
离心的目的：让上清液中析出质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。
3.实验过程
用含35S和32P的培养基分别培养大肠杆菌
用上述大肠杆菌培养T2噬菌体
用上述T2噬菌体分别侵染没有被标记的大肠杆菌
如何获得被标记的噬菌体？
三. 噬菌体侵染细菌实验
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
经短时间保温
后用搅拌器
搅拌
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
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很高
35S标记的噬菌体
三. 噬菌体侵染细菌实验
(1)35S标记的噬菌体侵染细菌：
3.实验过程
保证噬菌体的DNA进入大肠杆菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体。
离心
蛋白质外壳
大肠杆菌
子代噬菌体
实验分析
①为什么上清液放射性很高？
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
②沉淀物出现放射性原因？
搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面。
实验结论
不能证明蛋白质不是遗传物质。
三. 噬菌体侵染细菌实验
(1)35S标记的噬菌体侵染细菌：
3.实验过程
搅拌不充分
理论上
上清液
沉淀物
其中一个
大肠杆菌
实际上
35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
(1)35S标记的噬菌体侵染细菌：
三. 噬菌体侵染细菌实验
3.实验过程
用32P标记的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
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
32P标记的噬菌体
三. 噬菌体侵染细菌实验
离心
蛋白质外壳
大肠杆菌
子代噬菌体
3、实验过程
(2)32P标记的噬菌体侵染细菌：
实验表明:噬菌体侵染细菌时，DNA 进入到细菌中。
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物
若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入
实际上
部分释
放出来
释放
未来得及侵染
实际上
保温时间短
32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
三. 噬菌体侵染细菌实验
实验误差原因分析
（1）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因？
由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
（2）为什么用32P标记的实验中，上清液中也有少量放射性？
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。
②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
三. 噬菌体侵染细菌实验
实验结论
三. 噬菌体侵染细菌实验
3、实验过程
(2)32P标记的噬菌体侵染细菌：
在噬菌体中,亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA, 也就是说,子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的,因此DNA才是噬菌体的遗传物质。
DNA的模板：
DNA的原料：
蛋白质的原料：
蛋白质的场所：
进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的DNA
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
大肠杆菌的氨基酸
大肠杆菌的核糖体
合成T2噬菌体的
1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
思考·讨论
三. 噬菌体侵染细菌实验
2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？
艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。
3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
思考·讨论
启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。
三. 噬菌体侵染细菌实验
肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
相同点 对照原则 实验思路 不同点 处理方式
检测结果的方式
实验结论
酶解法
同位素标记法
相互对照
设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究各自的作用。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
肺炎链球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较
观察菌落的类型
检测放射性的位置
三. 噬菌体侵染细菌实验
烟草花叶病毒
左：正常烟叶 右：病叶
烟草花叶病毒
如果让你设计证明RNA也是遗传物质，你会怎么做？
四. RNA是遗传物质的实验证据
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
得到全新病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白质
患病
不患病
(1)烟草花叶病毒侵染烟草实验
四. RNA是遗传物质的实验证据
1. 实验过程
1. 实验过程
RNA也是遗传物质
2. 实验结论
轮状病毒
(2)烟草花叶病毒与轮状病毒重建实验
四. RNA是遗传物质的实验证据
COVID--19
SARS病毒
艾滋病病毒
流感病毒
RNA病毒是遗传物质是RNA
DNA是主要的遗传物质
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
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
生物遗传物质小结
§3.1 DNA是主要的遗传物
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
细胞结构 生物 真核生物 DNA和RNA DNA 玉米、小麦、人
原核生物 乳酸菌、蓝细菌
病毒 DNA病毒 DNA DNA T2噬菌体
RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒
绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质
§3.1 DNA是主要的遗传物
你还能说出运用”减法原理“的实验吗？
烟草花叶病毒侵染烟草实验
§3.1 DNA是主要的遗传物
格里菲斯的体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
转化因子是什么
加热杀死的S型细菌中含有转化因子
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质
RNA是TMV的遗传物质
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
RNA是RNA病毒的遗传物质
更多实验证据
更多实验证据
DNA是主要的遗传物质
小结
§3.1 DNA是主要的遗传物
1.(2017全国高考题）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出⑴实验思路，⑵预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）
⑴思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
⑵结果及检测：若甲组收集的病毒含有放射性而乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
§3.1 DNA是主要的遗传物
当堂训练
1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌种提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是 （ ）
A。多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明 （ ）
A.DNA是遗传物质
B.遗传物质包括蛋白质和DNA
C.病毒中有DNA，但没有蛋白质
D.细菌中有DNA，但没有蛋白质
D
A
一、概念检测
§3.1 DNA是主要的遗传物-练习与应用P47
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。
作为遗传物质至少要具备以下几个特点：
①能够精确的自我复制；②能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程；③具有储存遗传信息的能力；④结构比较稳定，等等。
二、拓展应用
§3.1 DNA是主要的遗传物-练习与应用P47
（1）ab段：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，ab时间段内，小鼠体内还没形成大量的R型细菌的抗体，故该时间段内R型细菌数量增多。
（2）bc段：小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。
（3）cd段：c点对应的时间点之前，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，导致R型细菌大量繁殖，所以cd段R型细菌数量增多。
§3.1 DNA是主要的遗传物-练习与应用P47
转化实验中，小鼠体内S型细菌和R型细菌的含量变化曲线如下图所示：

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