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(共18张PPT)
基因的本质
第3章
第1节 DNA是主要的遗传物质
本节聚焦
科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？
为什么说DNA是主要的遗传物质？
你对科学发现的过程和方法有哪些领悟
推荐阅读
《赫尔希-蔡斯实验能否证明“蛋白质不是遗传物质”？》
三 噬菌体侵染细菌实验
赫尔希、蔡斯
实验材料：大肠杆菌、T2噬菌体
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
三 噬菌体侵染细菌实验
问题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
问题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。
三 噬菌体侵染细菌实验
问题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
三 噬菌体侵染细菌实验
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
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 噬菌体侵染细菌实验
上清液：
沉淀物：
噬菌体
细菌
(外壳)
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
三 噬菌体侵染细菌实验
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
吸附
注入
合成
组装
释放
噬菌体借尾丝吸附在细菌表面
把DNA注入到细菌细胞
利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的DNA、蛋白质
新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体
细菌解体，释放出噬菌体
噬菌体侵染过程
噬菌体侵染过程
三 噬菌体侵染细菌实验
思考·讨论
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？
2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
个体小，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，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。
最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）
艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。
流感病毒
SARS病毒
只有DNA是遗传物质吗？
烟草花叶病毒
如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
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
RNA病毒的遗传物质是RNA
小结
细胞结构生物
原核生物
真核生物
遗传物质是DNA
非细胞结构生物
遗传物质是RNA
含DNA的病毒：
含RNA的病毒：
生物
4.由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。
3.在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。
2.凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA。
1.一切生物的遗传物质是核酸。
练习与应用
一、概念检测
1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ）
A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D. DNA
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ）
A.DNA是遗传物质
B.遗传物质包括蛋白质和DNA
C.病毒中有DNA，但没有蛋白质
D.细菌中有DNA，但没有蛋白质
D
A
练习与应用
二、拓展应用
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。
肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确的自我复制；能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，等等。
拓展
如何设计实验利用同位素标记法确认某病毒的遗传物质是DNA还是RNA？
备用素材

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