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(共42张PPT)
　人类对遗传物质的探索过程
格里菲思的体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯的实验
烟草花叶病毒感染实验
肺炎双球菌的转化实验
蛋白质是遗传物质的猜测
人类对遗传物质的探索过程
一.遗传物质的推测
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
①在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地自我复制，使得前后代具有一定的连续性。
②能控制生物体的性状和新陈代谢的过程。
③具有储存大量遗传信息的潜在能力
④结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
一.遗传物质的推测
2.20世纪20年代认为蛋白质是生物体的遗传物质
①蛋白质中氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
②当时没有发现其他生物大分子有类似的结构特点
③蛋白质(特别是)可以直接“控制”生物的性状和代谢。
一.遗传物质的推测
3.20世纪30年代人们认识了DNA的组成。
①只是认识到了DNA分子的组成
②由于对DNA的结构不清楚，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
二、对遗传物质的探索过程
1.肺炎双球菌的转化实验
①格里菲思肺炎球菌体内转化实验
a.两种肺炎链球菌的比较
肺炎链球菌 菌落 荚膜 毒性
R型细菌菌落
S型细菌菌落
粗糙
光滑
无
有
无
有
菌落
是指由单个微生物细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成以母细胞为中心的一团肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。
直径0.5～1.5微米
小鼠不死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠不死亡
注射
R型
活细菌
注射
S型
活细菌
注射加热致死的S型细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
格里菲思：肺炎链球菌的(体内)转化实验示意图
第一组
第二组
第三组
第四组
①实验a、b对比说明__________________________。
②实验b、c对比说明__________________________。
③实验b、c、d对比说明_____________________。
④综合以上实验得出的结论是_______________________________
_________________________。
R型细菌无毒，S型细菌有毒
加热杀死的S型细菌无毒性
R型细菌转化为S型细菌
S型细菌中含有一种“转化因子”，能使
R型细菌转化为S型细菌
二、对遗传物质的探索过程
例：将加热杀死的S型细菌和R型
细菌相混合后，注射到小鼠体内，
在小鼠体内S型菌和R型菌含量变化
如图所示．下列有关叙述不正确
的是（　　）
A. 在死亡的小鼠体内可分离出S型菌和R型菌
B. 曲线A-B段下降的原因是R型菌被小鼠的免疫系统所消灭
C. 曲线B-C上升与S型菌使小鼠的发病后免疫能力降低有关
D. S型菌由O开始增多是由于R型菌基因突变的结果
理解实验过程中的细菌数量变化特点
D
理解实验过程中的细菌数量变化特点
③适量的混合菌被注入小鼠体内，数量都会增加，因为S型细菌的存在，导致小鼠免疫力下降，使R型细菌的数量也增加。
④加热杀死的S型细菌与正常的R型细菌被混合注入小鼠体内，R型细菌数量会暂时下降，一旦S型细菌的DNA将R型细菌转化成有活性的S型细菌，小鼠的免疫力会崩溃，接下来两种细菌的数量都会增加。
①适量的R型细菌被注入小鼠体内，数量会减少，最后几乎降为0，原因是小鼠具有免疫系统，能将少量的R型细菌清除。
②适量的S型细菌被注入小鼠体内，数量会增加，因为S型细菌有毒，会使小鼠的免疫力大大降低。
考点一 肺炎双球菌的转化实验（应试|对接高考）
【考向1】结合肺炎双球菌转化实验，考查科学思维能力
1.(2017·经典高考)肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的
B.S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活
C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌
D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的
解析　S型肺炎双球菌的菌落为光滑的，R型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，A错误；S型菌加热后蛋白质变性，导致细菌死亡，所以注射S型菌后的小鼠仍能存活，B错误；转化的效率不是100%，所以从病死小鼠中可分离得到S型菌和R型菌，C错误；本实验是肺炎双球菌体内转化实验，实验结论是S型菌中存在某种转化因子，促使R型菌转化为S型菌，但未证明转化因子是DNA，D正确。
答案　D
D
蛋白质失活，DNA可复性
可同时分离出R型菌和S型菌
二、对遗传物质的探索过程
1.肺炎双球菌的转化实验
②艾弗里肺炎球菌体外转化实验
S型肺炎球菌
蛋白质
多糖
RNA
脂质
DNA
分 别 与 R 型 活 菌 混 合 培 养，单 独 观 察
R
型
活
菌
S
型
活
菌
DNA＋DNA酶
R
型
活
菌
R
型
活
菌
R
型
活
菌
R
型
活
菌
R
型
活
菌
c.实验结论：
DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质
结合艾弗里的体外转化实验,思考回答问题:
(1)肺炎双球菌体外转化实验的思路是什么
提示:直接分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,单独研究它们各自的作用。
(2)设置“S型细菌的DNA加DNA酶”的实验组的目的是什么
提示:起对照作用。用DNA酶水解S型细菌的DNA,结果不能发生转化,说明起转化作用的是DNA。
【思考探究】
实验 格里菲思的实验 艾弗里的实验
培养细菌 小鼠(体内) 培养基(体外)
实验对照
观察指标
结论 S型细菌细胞内有“转化因子” 转化因子是DNA
联系 所用实验材料都是R型和S型肺炎双球菌;体内转化实验是基础;都遵循对照原则、单一变量原则 格里菲思实验与艾弗里实验的比较
R型细菌和S型细菌毒性对照
S型细菌各成分作用的相互对照
小鼠是否死亡
培养基中菌落的类型
1.肺炎链球菌转化实验的实质
①转化：
从细菌的培养物提取的DNA可以在体外转移到受体细胞中，这一过程称为转化。即转化就是细菌细胞摄取周围游离的外源DNA片段，与受体菌DNA实现基因重组。
【总结】
2.加热致死的作用原理
蛋白质、多糖等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、多糖等变性失活，DNA变性后双链解开；
当温度恢复后，DNA双链能够重新恢复，但是蛋白质、多糖等空间结构无法恢复，其活性也就无法恢复。
1.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（ ）
A．存活、存活、存活、死亡
B．存活、死亡、存活、死亡
C．死亡、死亡、存活、存活
D．存活、死亡、存活、存活
D
艾弗里的实验设计有什么巧妙之处？
①把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA的作用；
②设计对照实验，用DNA酶处理，观察DNA的作用。
艾弗里的实验有什么不足之处？
受技术限制DNA无法100%提纯，总含少量蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
三 噬菌体侵染细菌的实验
——赫尔希、蔡斯（1952）
实验材料：大肠杆菌、T2噬菌体
大肠杆菌
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 _________________
噬菌体
大肠杆菌
大肠杆菌的氨基酸
大肠杆菌的核糖体
1.如何将噬菌体的DNA和蛋白质区分开，单独进行研究？
实验方法：
放射性同位素标记法
2.用35S和32P分别标记噬菌体的哪一种组分？为什么？用14C和18O等同位素可行吗，为什么？
用35S标记蛋白质；用32P标记DNA，因为仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
不能，因为C和O这两种元素在DNA和蛋白质中都存在，不能把二者分开。
3:如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？能否直接用含35S、32P的普通培养基来培养？
不能。因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
先培养细菌
含35S的培养基+大肠杆菌 含35S的大肠杆菌
含32P的培养基+大肠杆菌 含32P的大肠杆菌
再培养噬菌体
含35S的大肠杆菌 +T2噬菌体 含35S T2的噬菌体
含32P的大肠杆菌 +T2噬菌体 含32P T2的噬菌体
实验步骤:
标记细菌　　　
标记噬菌体
噬菌体侵染未标记的细菌（短时间保温）
搅拌离心　
观察放射性的分布
（一组用32 P标记DNA，一组用35S标记蛋白质)　　　
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
内部DNA不存在了的噬菌体外壳
离心的目的：让上清液中析出重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。
“短时间”：保证子代噬菌体的DNA和蛋白质在大肠杆菌中正处于合成阶段，子代噬菌体还没有组装好，或虽已经组装但并未使细菌发生裂解
“保温”：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。
三 噬菌体侵染细菌的实验
上清液：
沉淀物：
噬菌体
细菌
(外壳)
(被注入的DNA)
35S标记的实验
32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液
沉淀物
蛋白质
DNA
——分离不完全
(噬菌体蛋白质外壳)
——释放出来的、未侵染的噬菌体
/释放的/未侵染的)
有放射性
无
无
有放射性
很高 很低
很低 很高
第二组实验
实验结果及结论：
第一组 实验
亲代
噬菌体
32P标记DNA
35S标记蛋白质
大肠杆菌内
有32P标记DNA
无35S标记蛋白质
子代
噬菌体
DNA有32P标记
外壳蛋白质无35S
实验结论
DNA分子具有连续性，是遗传物质
噬菌体侵染细菌实验中操作不规范造成的误差分析
噬菌体侵染细菌实验中操作不规范造成的误差分析
比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
项目 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
设计思路 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能 处理方法 直接分离：分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等分别与R型细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
检测方式 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置
结论 证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
1.烟草花叶病毒侵染烟草实验
蛋白质
RNA
分
离
感染
烟草
感染
烟草
实验
结果
出现病斑
不出现病斑
实验
结果
结论：
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
生物体内遗传物质的分析
2.病毒的重建实验
RNA病毒的遗传物质是RNA
生物体内遗传物质的分析
【考向1】巧借噬菌体侵染细菌实验，考查科学探究能力
1.(2017·全国卷Ⅱ，2)在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是(　　)
A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D.人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
解析　T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，不能侵染肺炎双球菌，所以不可以在肺炎双球菌中复制和增殖，A错误；病毒没有细胞结构，不能独立生活，所以在T2噬菌体病毒颗粒内不可以合成mRNA和蛋白质，需要借助宿主细胞来合成mRNA和蛋白质，B错误；噬菌体侵染细菌时，其DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，复制及表达需大肠杆菌提供原料、酶和ATP，所以培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人体免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程不相同，前者是RNA病毒，后者是DNA病毒，D错误。
C
专一侵染大肠杆菌
RNA病毒
【考向1】巧借噬菌体侵染细菌实验，考查科学探究能力
2.(2019·广东江门一模)1952年，赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质。该实验的其中一个步骤如下图所示，则下列关于混合培养的描述正确的是(　　)
A.将已被35S标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养
B.将已被32P标记的噬菌体和未标记的细菌混合培养
C.将已标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养
D.将未标记的噬菌体和已标记的细菌混合培养
解析　噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌中，而蛋白质外壳仍留在细菌外，经过离心后，蛋白质外壳在上清液中，DNA在沉淀物中。题中实验结果是上清液有放射性，沉淀物无放射性，故该实验是用35S标记的噬菌体去侵染未标记的细菌，A正确。
答案　A
A
噬菌体被标记，细菌无标记
35S
实验总结
(1)生物体内遗传物质的分析
真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA。
提醒：具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
不同生物的遗传物质
生物类型 病毒 原核生物 真核生物
体内核酸种类 _____________ ___________ DNA和RNA
体内碱基种类 ____种 _____种 ____种
体内核苷酸种类 _____种 _____种 ____种
遗传物质 ______________ ________ ________
实例 噬菌体、烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝藻 玉米、小麦、人
提醒　常见的RNA病毒有：烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。
DNA或RNA
DNA和RNA
4
5
5
4
8
8
DNA或RNA
DNA
DNA
朊病毒 Prions
其胞外形式只含有蛋白质而无核酸
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c(正常型)改变折叠状态为PrP sc（致病型）所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。
朊病毒蛋白（PrP）有两种构象：一种是PrPc，另一种是PrPsc，其性质对比如下，由此可以推知，这两种蛋白质表现出不同性质的原因可能是
A. 溶解度不同
B. 氨基酸的种类不同
C. 空间结构不同
D. 氨基酸的数量不同
C
（2015年新课标1高考试题）人或动物PrP基因编码一种蛋白（PrPc），该蛋白无致病性。 PrPc的空间结构改变后成为PrPSc （朊粒），就具有了致病性。PrPSc可以诱导更多PrPc的转变为PrPSc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是
A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D．PrPc转变为PrPSc的过程属于遗传信息的翻译过程
C
下图1中的噬菌斑(白色区域)是在长满大肠杆菌(黑色)的培养基上，由一个T2噬菌体侵染细菌后不断裂解细菌产生的一个不长细菌的透明小圆区，它是检测噬菌体数量的重要方法之一。现有噬菌体在感染大肠杆菌后形成噬菌斑数量的变化曲线(图2)，下列叙述不正确的是
A.培养基中加入含35S或32P
　的营养物质，则放射性
　先在细菌中出现，后在
　噬菌体中出现
B.曲线a～b段，细菌内正旺盛地进行噬菌体DNA的复制和有关蛋白质的合成
C.曲线b～c段所对应的时间内噬菌体共繁殖了10代
D.限制c～d段噬菌斑数量增加的因素最可能是绝大部分细菌已经被裂解
√
(1)噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等(　　)
(2)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体(　　)
(3)赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部位组合为①② (　　)
(4)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S(　　)
(5)噬菌体侵染细菌的实验能够表明DNA控制蛋白质的合成(　　)
×
×
√
×
正误辨析
√
用DNA双链均被32P标记的一个T2噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌，一段时间后释放出了M个子代T2噬菌体。下列有关叙述正确的是(多选)
A.用32P标记T2噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法不相同
B.这M个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为
C.若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代
D.经过培养，得到的M个子代T2噬菌体中有　含有35S
√
√
热点拓展
某科研小组搅拌、离心后的实验
数据如图所示，则：
①图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是________________________________。
②细胞外的32P含量有30%，原因是_______________________________。
作为对照组，以证明细菌未裂解
有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌

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