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(共43张PPT)
DNA是重要的遗传物质
19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的
性状是由 基因 控制的？
20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：
基因位于 染色体 上。
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由
蛋白质和DNA（成分）组成。
蛋白质
DNA
染色体
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代：
蛋白质是由多种氨基酸连接而成的大分子。
20世纪30年代：
DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
但由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，
人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
蛋白质和DNA，谁是遗传物质？
20种
4种
实验材料：
两种肺炎双球菌
R型细菌
菌落：粗糙，无荚膜，无毒
多糖类荚膜
S型细菌
菌落：光滑，有荚膜，有毒，可致死
1.肺炎双球菌体内转化实验——格里菲思
二、肺炎双球菌转化实验
格里菲斯
相关信息
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。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。
肺炎链球菌
注射
R型
活细菌
小鼠不死亡
A组
注射
S型
活细菌
小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
B组
注射加热致死的S型细菌
小鼠不死亡
C组
小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
D组
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
所谓的死只是它没有了独立的感染能力，并不代表转化因子被彻底破坏。
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化，变成了活的S型细菌。
S型细菌使小鼠死亡
A. R活 小鼠不死亡
B. S活 小鼠死亡，分离出S活
C. S死 小鼠不死亡
D. R活+S死 小鼠死亡，分离出S活
（1）对比A.B组的实验现象，说明了？
（2）你如何理解C组中的加热杀“死”？
［过程探究1］肺炎双球菌体内转化实验：
（3）为什么D组会出现S型细菌？
(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
为什么不是R型菌的基因突变？
怎么排除呢？
重复试验1、4组，获得相同的实验结果
S型细菌和R型细菌转化的实质
（4）在肺炎链（双）球菌的转化实验中，将加热杀死的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（ ）
(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
B
S型细菌和R型细菌转化的实质
【解析】体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
①ab段R型细菌数量减少的原因是_____。
②bc段R型细菌数量增多的原因是______________。
③后期出现的大量S型细菌是由____________________________而来的。
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
b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，造成R型细菌大量繁殖
R型细菌转化成的S型细菌繁殖
S型细菌和R型细菌转化的实质
被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种“转化因子”，能将无毒性的R型活细菌转化成为有毒性的S型活细菌。
？
哪种物质是转化因子？
［知识建构1］
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
多糖 脂类 蛋白质 DNA
加热杀死的S型细菌
但究竟哪一个才是转化因子呢？
格里菲思推论：
蛋白质不能作为遗传物质的证据：
①蛋白质不能进行自我复制
②蛋白质在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定
③蛋白质不能遗传给后代
“是蛋白质！”
“是DNA……”
转化因子是什么？
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
第一组
+
S型细菌
R型细菌
第二至四组
+
S型细菌
R型细菌
混合
混合
第五组
+
混合
只长R型细菌
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
2.肺炎双球菌体外转化实验——艾弗里
艾弗里
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；
②被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数；
注意：
①艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
③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；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
只是少数R型细菌转化为S型细菌
该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
遵循单一变量原则和对照原则。
其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。
最大的困难是：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等）
科学方法：自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。如：与常态比较，人为增加某种影响因素。
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
应用场景：对照实验
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。
（eg. 比较过氧化氢在不同条件下的分解实验）
减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。
（eg. 艾弗里的肺炎链球菌转化实验）
［过程探究2］艾弗里的实验过程与结果：
S型活细菌
多糖
脂类
蛋白质
DNA
DNA+DNA水解酶
分别与R型活细菌混合培养
R
R
R
R
R
S
多数
少数
DNA的纯度越高，转化就越有效。
只在加了DNA的组中出现S型细菌，说明了什么？
只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌
有没有可能是DNA上仍沾有的0.02%蛋白质是转化因子呢？
有没有比细菌更为简单的实验材料？
［过程探究2］艾弗里的实验分析：
［知识建构2］
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
三、噬菌体侵染细菌的实验：
赫尔希
蔡斯
1952年
噬菌体
利用放射性同位素标记技术
1.T2噬菌体的结构模式图
三、噬菌体侵染细菌的实验：1952年
⑴个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。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。细菌20~30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
以细菌或病毒作为实验材料具有的优点？
同位素标记法
2.研究方法：
？
DNA和蛋白质，应分别标记哪一种元素？
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32P）
（标记35S）
32P标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、P
35S标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、S
T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程
1、吸附
2、注入
3、合成
4、组装
5、释放
T2噬菌体的增殖
增殖需要的条件 内容
模板 的DNA
合成T2噬菌体DNA原料 提供的4种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质 原料 _________________
场所 _________________
T2噬菌体
大肠杆菌
大肠杆菌的氨基酸
大肠杆菌的核糖体
3.T2噬菌体侵染大肠杆菌实验过程
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细菌
噬菌体侵染含35S细菌
含35S噬菌体
含32P培养基
含32P细菌
噬菌体侵染含32P细菌
含32P噬菌体
离
心
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
侵染
噬菌体将遗传物质
注入大肠杆菌
亲代噬菌体
离心
搅拌
使吸附在大肠杆菌外
的噬菌体分离
使亲子代噬菌体分离
获得含有子代噬菌体
的大肠杆菌
大肠杆菌
子代噬菌体
蛋白质含35S
的噬菌体
细菌
（未标记）
上清液（含T2噬菌体颗粒）
沉淀（被感染的细菌和新形成的噬菌体）
说明蛋白质外壳并没有进入到细菌内
离心
搅拌
①用放射性同位素35S标记噬菌体外壳蛋白质
—含放射性物质35S
—未检测到35S
第三步：实验过程
+
DNA含32P
的噬菌体
细菌
（未标记）
离心
搅拌
——未检测到32P
——检测到32P
②用放射性同位素32P标记噬菌体内部DNA
+
上清液（含T2噬菌体颗粒）
沉淀（被感染的细菌和新形成的噬菌体）
说明DNA进入到细菌内去了
［过程探究3］赫尔希和蔡斯的实验：
第一组
实验
第二组
实验
亲代噬菌体
35S
标记蛋白质
32P
标记DNA
子代噬菌体
外壳蛋白质
无35S标记
DNA有32P
标记
实验结论
DNA分子才
是真正的
遗传物质
①②两组实验结果：
结论：DNA才是真正的遗传物质
主要技术手段：噬菌体培养技术、放射性同位素标记技术、物质的分离和提纯技术等。
搅拌不充分
理论上
上清液
沉淀物
其中一个
大肠杆菌
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
实际上
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
未来及侵染
实际上
保温时间短
②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
证明DNA是遗传物质的实验
格里菲思体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
肺炎链球菌的转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
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
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”
三个经典实验对比
提醒：
几个实验均不能证明DNA是主要的遗传物质。
针对自然界所有生物
所有生物的遗传物质都是DNA吗？
病叶
正常叶
烟草花叶病毒
（TMV）
蛋白质
RNA
（TMV）
背景：烟草花叶病毒是由RNA和蛋白质
知识：组成的，在感染烟草时，会出
现致病斑。
［过程探究4］烟草花叶病毒重建实验
［知识建构4］
烟草花叶病毒（TMV）的遗传物质是RNA
流感病毒
艾滋病病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
埃博拉病毒
DNA
DNA
DNA
1.大多数生物以 为遗传物质
核酸
DNA或RNA
2.烟草的遗传物质是_______
3.细菌的遗传物质是_______
4.一切生物的遗传物质是 ______
5.病毒的遗传物质是_________
[知识建构5]
核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的，因此DNA是主要的遗传物质。
细胞核遗传物质是DNA，细胞质遗传物质是RNA！
易错提示：
一种生物遗传物质只有一种。
细胞生物：（细胞核、细胞质）
DNA
RNA：仅限于某些病毒的遗传物质（烟草花叶病毒、艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒）、
DNA病毒（只有DNA，无RNA）
DNA、RNA同时存在
DNA是主要的遗传物质
遗传物质

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