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(共29张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
一、新课导入
二、对遗传物质的早期推断
三、肺炎双球菌的转化实验
四、噬菌体侵染细菌的实验
五、烟草花叶病毒的转化实验
一、新课导入
提出“遗传因子”，并总结遗传规律
孟德尔
把“遗传因子”命名为基因
约翰逊
提出基因在染色体上的假说
萨 顿
实验证明基因位于染色体上
摩尔根
一、新课导入
蛋白质
DNA
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。
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
①能贮存大量的遗传信息。
③具有一定的稳定性。
②可以复制，并能传递给后代。
讨论：
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
同位素标记法、分离提纯法等。
二、对遗传物质的早期推断
蛋白质是生命体的遗传物质？
DNA是生命体的遗传物质？
结构不同
种类不用
排列顺序不同
理由：
20世纪20年代，人们认识到人体内的蛋白质是由20种氨基酸通过脱水缩合而来，而且氨基酸多种多样的排列顺序中可能蕴藏着遗传信息。
20世纪30年代，科学家已经发现DNA由4种脱氧核糖核苷酸连接而成。但没有引起足够的重视。“蛋白质是遗传物质”的看法依然占主导地位。
艾弗里
赫尔希
格里菲思
……
向蛋白质是遗传物质的观点提出挑战的学者是谁呢？
三、肺炎双球菌的转化实验
类型 R型细菌 S型细菌
菌体
荚膜
菌落
毒性
无多糖类荚膜
有多糖类荚膜
表面粗糙
表面光滑
无毒性
人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡
败血症是指各种致病菌侵入血液循环，并在血中生长繁殖，产生毒素而发生的急性全身性感染。败血症伴有多发性脓肿而病程较长者称为脓毒血症。致病菌通常指细菌，也可为真菌、分枝杆菌等。临床表现一般为急性起病、寒战、高热、呼吸急促、心动过速，以及皮疹、关节肿痛、肝脾肿大和精神、神志改变等。严重者可出现急性器官功能障碍，称之为重型败血症。病情进一步加重后可发展为感染性休克、弥散性血管内凝血（DIC）和多器官功能衰竭。
第二组
肺炎链球菌体内转化实验—格里菲思
注射R型活细菌
小鼠不死亡
第一组
小鼠死亡，
分离出S型活细菌
注射S型活细菌
小鼠不死亡
第三组
注射加热致死的S型细菌
小鼠死亡，
分离出S型活细菌
第四组
R型活细菌+
加热致死S型细菌
对此实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成
了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1931年，道森和西亚成功地在体外进行了转化实验:只在培养皿中使R型菌转化成S型菌，不需要以小鼠为媒介。
一.遗传物质的探索
1.观察实验，提出问题：肺炎链球菌 体内 转化实验的分析
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
道森
西亚
×
——这否认了因小鼠体内免疫物质诱导的解释。
对此实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成
了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1933年，阿洛维将R型菌和S型菌的无细胞提取液（所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉）混合，培养皿上仍长出了S型菌。
一.遗传物质的探索
1.观察实验，提出问题：肺炎链球菌 体内 转化实验的分析
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
×
——这否认了R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
×
结论是S型菌细胞提取物中含有转化因子，而它的化学本质还是未知的。
20世纪20年代
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
当时没有发现其他生物大分子有类似的结构特点
蛋白质可以直接“控制”生物的性状和代谢。
（3）提出问题：转化因子是什么？
一.遗传物质的探索
1.观察实验，提出问题：肺炎链球菌 体内 转化实验的分析
DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
对DNA结构没有清晰认识
蛋白质是遗传物质
20世纪20年代
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位
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……”
（3）提出问题：转化因子是什么？
一.遗传物质的探索
1.观察实验，提出问题：肺炎链球菌 体内 转化实验的分析
肺炎双球菌的体外转化实验：
（20世纪40年代，艾弗里）
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质（转化因子）。
实验思路：
2. 实验过程：
3. 实验结论：
设法逐步去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
2.根据事实，提出假说：肺炎链球菌 体外 转化实验的分析
（2）实验过程：
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；
DNA酶可水解除去细胞提取物中的DNA，该组实验结果可推测DNA就是转化因子
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。
2.根据事实，提出假说：肺炎链球菌 体外 转化实验的分析
一.遗传物质的探索
（2）实验过程：
注意：
2.根据事实，提出假说：肺炎链球菌 体外 转化实验的分析
一.遗传物质的探索
（2）实验过程：
注意：
④该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？
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。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。
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。
实验表明，细胞提取物中含有前文所述的转化因子，而转化因子很可能就是DNA。
艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是艾弗里提出了不同于当时大多数科学家观点的结论∶DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
（3）提出假说：
一.遗传物质的探索
2.根据事实，提出假说：肺炎链球菌 体外 转化实验的分析
R型细菌转化为S型细菌的本质是什么？
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
属于基因重组
DNA
蛋白质
头部
尾部
32P
35S
噬菌体侵染过程
同位素标记
四、噬菌体侵染细菌的实验
2. 生活方式：
专门寄生于大肠杆菌中
3. 病毒侵染细菌的过程：
T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
吸附
注入
DNA复制和蛋白质合成
组装
释放
T2噬菌体侵染细菌的实验：
1. 实验方法：放射性同位素标记法。（分别标记蛋白质和DNA）
2. 实验过程：
32P
35S
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
结果应该是怎样？
（1952年，赫尔希与蔡斯）
噬菌体侵染细菌的实验
标记的噬菌体
35S
离心后
标记的噬菌体与细菌混合
搅拌后离心
上清液的放射性很高
沉淀物的放射性很低
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
离心后
标记的噬菌体与细菌混合
搅拌后离心
上清液的放射性很低
沉淀物的放射性很高
标记的噬菌体
32P
在新形成的噬菌体中检测到32P
噬
菌
体
侵
染
细
菌
的
实
验
DNA才是噬菌体的遗传物质
五、烟草花叶病毒的转化实验
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
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
烟草花叶病毒重建实验示意图
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
拓 展
在自然界，所有的动物、植物以及细菌、蓝细菌等具细胞结构的生物均含有DNA，其遗传物质都是DNA。病毒没有细胞结构，通常由核酸与蛋白质外壳构成。依据病毒体内核酸的种类，可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒。大多数病毒是DNA病毒，如T2噬菌体；少数病毒不含有DNA，而含有RNA，如烟草花叶病毒、流感病毒和艾滋病病毒（HIV)。
结论：DNA是主要的遗传物质，极少数病毒的遗传物是RNA。
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
生物的遗传物质
遗传物质
DNA是主要遗传物质的证据
RNA是遗传物质的证据
肺炎链球菌的转化实验（格里菲思）
肺炎链球菌的转化实验（艾弗里）
噬菌体侵染细菌的实验（ 赫尔希、蔡斯）
烟草花叶病毒侵染烟草的实验
DNA是主要的遗传物质的
新冠肺炎和疫苗
课程小结
感谢聆听！

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