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(共24张PPT)
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
1
提出“遗传因子”，并总结遗传规律
孟德尔
2
把“遗传因子”命名为基因
约翰逊
3
提出基因在染色体上的假说
萨 顿
4
实验证明基因位于染色体上
摩尔根
科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质
5
遗传物质的探索
DNA

蛋白质
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
没发现其他大分子有类似的结构特点。
20世纪20年代
蛋白质是生物体的
遗传物质。
一、对遗传物质的早期推测
20世纪30年代
人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。
“我们表示怀疑！”
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯

粗糙（Rough)
无多糖荚膜
无毒性
1928年，格里菲思用两种不同类型的 肺炎链球菌 去感染小鼠，做了肺炎链球菌的体内转化实验。
光滑（Smooth）
有多糖荚膜
有毒性
多糖
荚膜
S型细菌
R型细菌
二、肺炎链球菌转化实验——格里菲思体内转化
注射
R型
活细菌
小鼠不死亡
第一组
注射
S型
活细菌
小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
第二组
注射加热致死的S型细菌
小鼠不死亡
第三组
小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
第四组
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
二、肺炎链球菌转化实验——格里菲思体内转化
①对比第一、二组的实验现象，这说明了什么？
S型活细菌会使小鼠死亡。
体内有活的S型细菌。
②第四组小鼠为什么会死亡呢？
活的R型细菌转变成了活的S型细菌。
③第四组活的S型细菌如何出现？
④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。
加热杀死的S型细菌中，含有某种促使R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——“转化因子”
这种转化因子究竟是什么物质呢？
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
要确定“转化因子”是什么，关键思路是什么？
关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
第一组
+
S型细菌
R型细菌
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
第二至四组
+
S型细菌
R型细菌
混合
混合
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
第五组
+
混合
只长R型细菌
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
二、肺炎链球菌转化实验——艾弗里体外转化
实验过程归纳
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；
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”。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）
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技术，完成了另一个有说服力的实验。
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？
艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑
蛋白质的组成元素：
DNA的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（含S）
（含P）
——用32P标记
——用35S标记
噬菌体结构模式图
三、噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。
1.噬菌体的结构
侵入别的细菌
注入
复制、合成
吸附
组装
释放
吸附
注入
复制、合成
组装
释放
2.噬菌体侵染细菌的过程
与未标记的
细菌混合，保温
上清液：
沉淀物：
未进入细菌的噬菌体
被侵染的大肠杆菌
标记噬菌体
搅拌后离心
检测上清液和沉淀中的放射性
思考：1.搅拌和离心的目的分别是什么？
2.上清液和沉淀物中分别是什么？
3.如何获得35S或32P标记的T2噬菌体？
3.赫尔希和蔡斯的实验过程
搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的是让未进入细菌的噬菌体和被侵染的大肠杆菌分别进入上清液和沉淀物。
标记T2噬菌体方法：
在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养大肠杆菌
分别用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体
1、先培养细菌
2、再培养噬菌体
直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体。
×
原因：噬菌体只能寄生在活细胞中，不能在培养基上存活。
实验能否用32P和35S同时标记噬菌体？
不能，因为放射性检测时只能检测到放射部位，不能确定是哪种元素的放射性；若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。
②用35S（蛋白质）标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌
被35S标记的噬菌体
35S标记的噬菌体与细菌混合
搅拌器
搅拌
后离心
上清液的
放射性很高
沉淀物中的
放射性很低
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
说明：T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
①用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA
3.赫尔希和蔡斯的实验过程
②用32P（DNA）标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌
在新形成的噬菌体中检测到32P
搅拌
后离心
被32P标记的噬菌体
32P标记的噬菌体与细菌混合
搅拌器
上清液的
放射性很低
沉淀物中的
放射性很高
说明：T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
赫尔希和蔡斯的实验表明：
实验结论
DNA才是噬菌体的遗传物质。
噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。
注意：这个实验不能证明蛋白质不是遗传物质。
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.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，可能是什么原因造成的？
(1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
1.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，可能是什么原因造成的？
思考.讨论
两个经典实验的比较
艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验
处理方式
对照原则
实验结论
设计思路
减法原则
同位素标记法
S型细菌的细胞提取物加酶与
R型细菌混合培养相互对照
分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照
设法将DNA与其他物质分开，
单独地直接研究各自不同的遗传功能
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，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内）
目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。
思考： 只有DNA是遗传物质吗？
下面这些生物的遗传物质是什么？
流感病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
新型冠状病毒
RNA是遗传物质的实验证明
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
烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA
患病
不患病
【归纳】不同生物体内遗传物质的区别
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
有细胞结构的生物 真核生物 DNA和RNA DNA 玉米、小麦、人
原核生物 乳酸菌、蓝藻
无细胞结构的生物 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 ，只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。
DNA
RNA
注意：没有一个实验能直接证明DNA是主要的遗传物质
小结：
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）
课堂练习：
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

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