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(共33张PPT)
§3-1 DNA是主要的遗传物质
基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
学习目标
1.遗传物质的探究历程：①科学史；②遗传物质的特点；
③对遗传规律的早期推测
2.肺炎链球菌的转化实验：
①体内转化（格里菲思）；②体外转化（艾弗里）
3.噬菌体侵染细菌的实验
4.烟草花叶病毒侵染烟草的实验
课堂引入——遗传物质的探究历程
遗传学的大佬们（约300年前）
1866年
1900年
科学家甲
大佬说得对！孟粉永相随!
科学家乙
大佬说得对！孟粉永相随!
我发现生物的性状由遗传因子决定！
我还发现了他们的遗传规律
孟德尔
我就很牛啊朋友们！！！
大佬说得对！孟粉永相随!
科学家丙
1900年
我觉得基因在染色体上，但我证明不了。。。。。。
萨顿
楼上大神们说的对，但我准备把遗传因子改名叫基因，这样顺多了。
约翰逊
课堂引入——遗传物质的探究历程
1908年
我觉得你们都在瞎扯，直接把群名改成“孟德尔粉丝群”吧
摩尔根
遗传学的未来还得是看我摩尔根的
1910年
嘿嘿嘿 怪不好意思的 ~,孟大神我直接路转粉！！！
课堂引入——遗传物质的探究历程
孟德尔：发表《植物杂交实验》
1866年
1891年
科学家
1903年
1910年
1928~1944年
格里菲思和艾弗里
1952年
赫尔希和蔡斯
人们就已经观察到了染色体、细胞的有丝分裂和减数分裂。
萨顿：提出基因在染色体上的假说
摩尔根：证明了基因在染色体上
格里菲斯和艾弗里：证明遗传物质是DNA，而非蛋白质
赫尔希和蔡斯：用噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质
课堂引入——遗传物质的探究历程
通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子控制。
通过对蝗虫细胞观察得出假说
通过果蝇实验证明
　　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。
你认为遗传物质可能具有什么特点？
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？
讨论
问题探讨——遗传物质的特点
①能够自我复制，使前后代保持一定的连续性 ；
②能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程；
③能贮存大量遗传信息；
④结构比较稳定，但又能产生可遗传的变异。
DNA

蛋白质
一.对遗传物质的早期推测——①蛋白质是生物体的遗传物质
20世纪20年代
多种氨基酸
蛋白质
(生物大分子)
不同排列顺序
不同蛋白质
可能蕴含着遗传信息
蛋白质是生物体的遗传物质
连接
形成
推测
一.对遗传物质的早期推测—②DNA是生物体的遗传物质（占少数）
20世纪30年代
脱氧核苷酸的化学组成
DNA
聚合
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位
对DNA结构了解不清晰
“我们表示怀疑！”
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
过渡
二.肺炎链球菌的转化实验——①格里菲思的体内转化实验
类型 R型细菌 S型细菌
菌体 无多糖类荚膜 有多糖类荚膜
菌落 粗糙（rough） 光滑（smooth）
毒性 不致病 可致病，使人和小鼠患肺
炎，小鼠并发败血症死亡
1. 实验材料：
小鼠和两种肺炎链球菌
拓展：菌落、荚膜
菌落：是由单个细菌在适宜固体培养基表面生长繁殖到一定程度，形成的肉眼可见的子细胞种群。
荚膜：某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质，主要成分是多糖。
无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物后，容易被吞噬细胞吞噬消灭，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。
第一组 第二组 第三组 第四组
不死亡
死亡,小鼠体内分离出S型活细菌
不死亡
方法
现象
？
注射R型活细菌+加热致死的S型菌
注射加热致死的S型细菌
注射S型活细菌
注射R型活细菌
死亡,小鼠体内分离出S型活细菌
二.肺炎链球菌的转化实验——①格里菲思的体内转化实验
对于第4组的实验结果你怎么解释，你会做出怎样的假设？
思考
Thinking
假说2：R菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”
假说3：在死亡的S菌作用下，R菌突变为S菌
假说5：死亡S型菌的“某物质”进入R型菌，使其转化为活S菌 合成出荚膜
假说1：少量残余S菌大量繁殖
假说4：Ｓ死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ菌突变成了Ｓ菌
×
×
建立假说要注意一定的有效性
高温使蛋白质结构破坏不可逆
假说……
二.肺炎链球菌的转化实验——①格里菲思的体内转化实验
资料：格里菲思了解到肺炎双球菌有很多类型，S菌有Ⅰ-S、Ⅱ-S、Ⅲ-S，R菌有Ⅰ-R、Ⅱ-R、Ⅲ-R,且自然状态下会有S菌突变为同型R菌，
假说3：在死亡的S菌作用下，R菌突变为S菌
假说5：死亡S型菌的“某物质”进入R型菌，使其转化为活S菌 合成出荚膜
假说4：Ｓ死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ菌突变成了Ｓ菌
×
×
推断：已经被加热杀死的S型细菌中，含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子。
二.肺炎链球菌的转化实验——①格里菲思的体内转化实验
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
　 如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是
哪一种物质，你该如何设计这个实验？
思考
Thinking
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
但是当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质，因此，可以通过酶解法，将物质一个个的特异性排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子，这就是实验设计的“减法原理”
S型细菌
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
加法原理
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“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”。
减法原理
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”。
科学方法
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
第一组 第二～四组 第五组
R型细菌
S型细菌
混合
R型细菌
S型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
混合
DNA酶
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
R型细菌
二.肺炎链球菌的转化实验——②艾弗里的体外转化实验
结论：转化因子很可能是DNA， DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
作空白对照
质疑
Question
细胞提取物不够纯；
当时科学界深信蛋白质是遗传物质。
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。
有没有比细菌更为简单的实验材料？
三、噬菌体的侵染细菌实验
赫尔希(右，A.D.Hershey，1908-1997)和蔡斯(左，M.C.Chase，1927-2003)
1952年
时 间
美国遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯
科学家
放射性同位素标记技术
实验技术
定义：是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
结构：头部和尾部
成分：头部和尾部的外壳由蛋白质构成，头部含有DNA。
T2噬菌体的模式图
实验材料——T2噬菌体
头部
尾部
DNA
蛋白质
噬菌体侵染细菌的电镜照片
三、噬菌体的侵染细菌实验
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？
思考
Thinking
⑴个体很小，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。⑵繁殖快。
要求2：利用T2噬菌体、大肠杆菌等实验材料设计实验探究T2噬菌体注入大肠杆菌的成分(遗传物质)。提出的问题和作出的假设分别是什么？
要求：利用T2噬菌体、大肠杆菌等实验材料设计实验探究T2噬菌体注入大肠杆菌的成分(遗传物质)。提出的问题和作出的假设分别是什么？
假设1：只有DNA注入
假设2：只有蛋白质注入
假设3：DNA和蛋白质都注入
三、噬菌体的侵染细菌实验
放射性同位素标记技术
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
1. DNA和蛋白质是分开标记还是同时标记？
2. 标记哪种元素才能单独标记T2噬菌体的DNA(或蛋白质)？
要求：阅读教材，思考以下问题：
三、噬菌体的侵染细菌实验
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
不可以
噬菌体是DNA病毒，无法单独在培养基上存活。必须寄生在活的宿主细胞内才能繁殖。
思考1.可以直接标记噬菌体吗？如何单独获得只有35S或32P标记的T2噬菌体？
三、噬菌体的侵染细菌实验
（1）分别用35S和32P标记噬菌体
①标记大肠杆菌
②标记T2噬菌体
大肠杆菌+含35S的培养基 → 含35S的大肠杆菌
大肠杆菌+含32P的培养基 → 含32P的大肠杆菌
T2噬菌体+含35S的大肠杆菌 → 含35S的T2噬菌体
T2噬菌体+含32P的大肠杆菌 → 含32P的T2噬菌体
（2）侵染：已标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
（3）搅拌：使吸附在大肠杆菌上的_________与___________分离开。
大肠杆菌
噬菌体
（4）离心：
使上清液中析出质量较轻的_________________，而离心管沉淀物中留下被侵染的_____________。
T2噬菌体颗粒
大肠杆菌
（5）放射性检测
2.过程
三、噬菌体的侵染细菌实验
思考2.保温、搅拌、离心的作用是什么？
T2噬菌体
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
T2噬菌体
吸附
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
？
复制
子代噬菌体
组装
三、噬菌体的侵染细菌实验
侵染：分别用35S或32P标记噬菌体与未标记大肠杆菌混合
经适宜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。
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中含32P
请根据实验设计思路，小组合作推理出理论实验结果，填写在表格中。
35S标记的T2噬菌体 （蛋白质组） 32P标记的T2噬菌体（DNA组） 上清液 沉淀物 上清液 沉淀物
假说1:DNA
假说2:蛋白质
假说3：DNA +蛋白质
有放射性
无放射性
无放射性
有放射性
无放射性
有放射性
有放射性
无放射性
无放射性
有放射性
无放射性
有放射性
三、噬菌体的侵染细菌实验
1、用含35S 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌后，经搅拌、离心后， 上清液中的放射性很高，而沉淀物为什么仍然有很低的放射性？
2、用含 32 P 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌后，经搅拌、离心后，沉淀物中的放射性很高，而为什么上清液仍然有很低的放射性？
可能是由于还有少量的含35S 的噬菌体仍吸附于大肠杆菌上，未从中分离出来。
可能是由于少量含32 P 的噬菌体还未吸附于大肠杆菌上
或含有32 P 的子代噬菌体已经从大肠杆菌中释放出来
——培养（保温）时间过短，
——培养（保温）时间过长，
——搅拌不充分
三、噬菌体的侵染细菌实验
小结：DNA是遗传物质的研究历史
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染大肠杆菌的实验
（加热致死的S型细菌含有某种促使R型活细菌的活性物质——转化因子）
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
证明DNA是遗传物质
，证明(间接）蛋白质不是遗传物质
进一步证明DNA是遗传物质，但未证明蛋白质不是遗传物质
积极思考：
DNA是唯一的遗传物质吗？以下生物的遗传物质是什么呢？
流感病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
新型冠状病毒
过渡
有些病毒不含DNA，只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病毒。
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
患病
不患病
得到病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白质
四.烟草花叶病毒侵染烟草的实验
各种生物的遗传物质
生物类别 核酸种类 举例 遗传物质
细胞 生物 真核生物 DNA和RNA 变形虫、玉米、人 DNA
原核生物 DNA和RNA 细菌、蓝藻 非细胞生物 （以病毒为例, 遗传物质只有一种） DNA 噬菌体 RNA 烟草花叶病毒、HIV等 RNA
综上所述，除RNA病毒外，其它（绝大多数）生物的遗传物质都是DNA
DNA是主要的遗传物质
四.烟草花叶病毒侵染烟草的实验

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