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第三章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
多糖类的荚膜
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
虽然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。另外，当时科学界普遍认为蛋白质是遗传物质。
如何获取单独的DNA或者蛋白质进行实验？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。
T2噬菌体
赫尔希和蔡斯
1969年诺贝尔生理学或医学奖
T2噬菌体
（细菌病毒，专一寄生于大肠杆菌）
大肠杆菌
选择T2噬菌体为实验材料的原因：
①结构简单，成分只有蛋白质和DNA
③繁殖时仅将遗传物质导入大肠杆菌，繁殖快
1. 实验者：
赫尔希和蔡斯
2. 实验材料：
T2噬菌体 大肠杆菌
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
侵入其它细菌
增殖场所在大肠杆菌细胞内，T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，增殖需要的原料：脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
注入
复制、合成
组装
释放
3.T2噬菌体病毒侵染细菌的过程：
→
→
→
→
思考：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？
吸附
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
主要组成元素
C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
同位素标记法
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
思考：
用14C和18O等标记行吗？
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
4、实验方法：
放射性同位素标记
（直接单独观察各自的作用）
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验-①培养带标记的噬菌体
5、实验过程：
思考-如何让噬菌体带上标记呢？
不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。
能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体
+
培养
培养
35S标记的 _______
32P标记的 _______
T2噬菌体
T2噬菌体
T2噬
菌
体
+
培养
含32P的
_________
大肠杆菌
含32P的细菌培养基
大肠杆菌
含35S的
_________
大肠杆菌
含35S的细菌培养基
+
培养
大肠杆菌
甲组
乙组
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验-②标记的噬菌体侵染细菌
标记的T2噬菌体
侵染大肠杆菌
搅拌
离心并检测放射性
检测子代噬菌体的放射性
短时间保温
无放射性标记的细菌
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
标记细菌→标记噬菌体→噬菌体侵染细菌→搅拌、离心→观察放射性分布　　
　
5、实验过程：
使噬菌体侵染大肠杆菌
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
35S标记的噬菌体
上清液放射性很高
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
甲组
说明：T2噬菌体中的蛋白质没有进入细菌
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能原因？
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，随细菌离心到沉淀物中。
6、实验结果：
用35S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
不能证明蛋白质不是遗传物质。
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能原因？
（1）保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内；
（2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代。
32P标记的噬菌体
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
子代噬菌体中含有32P
乙组
说明侵入大肠杆菌的遗传物质是DNA
6. 实验结果：
用35S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
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
6. 实验结果：
①噬菌体侵染细菌时， 进入细菌的细胞中，而 仍留在细胞外。
②子代噬菌体的各种性状是通过 遗传的。
7. 实验结论：
才是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质外壳
亲代的DNA
DNA
补充：不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌。
要证明蛋白质不是遗传物质还要做一个对比实验，即让蛋白质进入细菌而DNA留在外面
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
(2)实验过程中，两次涉及大肠杆菌，这两次涉及的大肠杆菌有什么区别？
提示　第一次是有标记的大肠杆菌，第二次是未被标记的大肠杆菌。
(1)本实验采用的对照方法是什么？
提示　对比实验(相互对照)。
(3)能否用3H、14C标记噬菌体？
提示不能，因为C、H是DNA和蛋白质的共有元素，无法确认被标记的是何种物质。
(4)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出关键之处？
提示　最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。
知识拓展
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
三个经典实验的比较
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
染细菌实验
实验者
思 路 分离方式
结 论
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。
酶解法:
分别加入到R型菌中
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
习题检测
1、T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解 ( )
X
2、未获得带有放射性标记的 T2噬菌体，可分别用带有35S和32P的如果培养基培养 ( )
3、细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点( )
X
√
五、生物的遗传物质
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。
五、生物的遗传物质
讨论：为了使实验更有说服力，需要加一个对照组，怎样设计？
用完整的烟草花叶病毒去侵染烟草叶，一段时间后观察烟草叶上是否有病斑。
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。
(2)实验过程(如何设计)
蛋白质
RNA
1. 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
RNA
蛋白质
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。
RNA
蛋白质
在感染烟草时，会出现致病斑。
五、生物的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是 ，只有极少数生物的遗传物质是 。
因此， 是主要的遗传物质。
DNA
RNA
DNA
2. DNA是主要的遗传物质
细胞生物（有DNA和RNA）
DNA
RNA：仅限于某些病毒的遗传物质
DNA病毒（只有DNA，无RNA）如噬菌体
真核和原核生物
DNA是主要的遗传物质
遗传物质
COVID--19
SARS病毒
艾滋病病毒
流感病毒
五、生物的遗传物质
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
含DNA的病毒：
含RNA的病毒：
生物
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。
总结
五、生物的遗传物质
遗传物质的探索思路
请总结：探索“遗传物质”的思路和方法，并完成填空：
(1)探究思路：探究哪种物质是遗传物质——__
____________________
________。
(2)三种方法
法将物质分开，单独看其作用
设
减法
同位素标记
技术
特定碱基
T
U
特有元素
方法规律
即时练习
DNA或RNA
DNA
DNA
（2）烟草的遗传物质是什么？
DNA
1. （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（DNA或RNA）
2.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是(　　)
A.DNA是绝大多数生物的遗传物质
B.有些生物的遗传物质是RNA
C.在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D.核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
C
五、生物的遗传物质
(1)肺炎链球菌活体细菌转化实验中，R型细菌转化为S型细菌是基因突变的结果。( )
(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA具有致病性。( )
(3)T2噬菌体可侵染肺炎链球菌，导致其裂解。 ( )
(4)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，32P标记组为实验组，35S标记组为对照组。( )
(5)豌豆的遗传物质主要是DNA。( )
(6)生物细胞核内的遗传物质为DNA，细胞质内的遗传物质为RNA。( )
×
×
×
×
×
×
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：
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
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：
未来得及侵染
习题检测
某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示。下列有关分析正确的是
A.理论上，b和c中不应具有放
射性
B.实验中b含少量放射性与①过
程中培养时间过长或过短有关
C.实验中c含有放射性与④过程
中搅拌不充分有关
D.该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
√
3.下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述，错误的是( )
A.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了S型细菌中存在一种转化因子
B.艾弗里及其同事的肺炎双球菌体外转化实验证明DNA是遗传物质
C.赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
D.烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明RNA是遗传物质
C
即时练习
4、下图是T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分步骤示意图，下列对此实验的有关叙述，正确的是(　　)
A．本实验使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的
B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C．实验中采用搅拌和离心等操作是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA，不是蛋白质
B
即时练习

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