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(共30张PPT)
第三章
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
遗传物质是蛋白质还是DNA
染色体
蛋白质
DNA
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。
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
脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基、脱氧核糖。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。
一、对遗传物质的早期推测（阅读课本P42）
核酸的基本知识
核酸
脱氧核糖核酸
（DNA）
核糖核酸
（RNA）
基本组成单位
主要在细胞核的染色体上，少数在线粒体和叶绿体
主要在细胞质中
基本组成单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖：脱氧核糖
碱基：
磷酸
A、G、C 、T
脱氧
核糖
碱基
磷酸
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
脱氧核糖核苷酸
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
五碳糖：核糖
碱基：
磷酸
A、 G、C 、 U
核糖
碱基
磷酸
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
核糖核苷酸
C
胞嘧啶
U
尿嘧啶
肺炎链球菌的转化实验
格里菲斯
艾弗里
肺炎链球菌体内转化实验
肺炎链球菌体外转化实验
肺炎链球菌的体内转化实验
实验材料：
小鼠、R型和S型肺炎链球菌
S型细菌
R型细菌
两种肺炎链球菌特点
R型
菌落粗糙
细胞无荚膜
无毒
S型
菌落光滑
细胞有荚膜
有毒，可致死
第一组
不死亡
第二组
死亡
第三组
不死亡
第四组
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
1.第一、二两组实验在整个实验中起什么作用？
2.对比第二、三组实验，说明什么？
3.实验过程
4.第四组小鼠为何死亡？死亡小鼠体内能分离出S型活菌，说明什么？
从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以判断：
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
“谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质”
4.实验结论
该实验不能证明DNA是遗传物质。
已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。
S型细菌
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。
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA
奥斯瓦德·西奥多·艾弗里
艾弗里证明DNA是遗传物质实验（体外转化实验）
二、肺炎链球菌的转化实验（体外转化实验）
肺炎链球菌的体外转化实验
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
艾弗里的实验结论：
DNA是转化因子
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
“微生物中可以实验诱导、重复发生的、可遗传的特殊变化的最好例子是肺炎链球菌转化实验。”
（摘自1944年艾弗里论文）
有没有比细菌更为简单的实验材料？
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新技术，完成了另一个更具有说服力的实验。
思维碰撞
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
赫尔希 蔡斯
三、噬菌体侵染细菌的实验：
T2噬菌体：
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
DNA的模板 DNA的原料 蛋白质的原料 蛋白质的场所
T2噬菌体的DNA
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
大肠杆菌的氨基酸
大肠杆菌的核糖体
子代T2噬菌体的合成：
2.研究方法：
放射性同位素标记技术
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（标记35S ）
（标记32P）
思考：标记哪一种元素可以把DNA和蛋白质分开？为什么？
如何单独获得只有35S或32P标记的噬菌体？
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
标记噬菌体方法：
在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养细菌
分别用上述细菌培养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。
×
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
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
细菌裂解
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很高
检测
搅拌后离心
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体
3.实验过程
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌菌
混合：
搅拌：
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
离心:
结论---
蛋白质外壳没有进入宿主细胞，蛋白质不是联系亲代和子代噬菌体的物质
在新形成的部分噬菌体中检测到32P
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
检测
搅拌后离心
32P标记的噬菌体与细菌混合
32P标记的噬菌体
3.实验过程
结论---
噬菌体侵染细菌时，DNA进入宿主细胞中，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代DNA遗传的，DNA才是噬菌体的遗传物质
亲代噬菌体 上清液(主要是噬菌体外壳) 沉淀物(主要是被侵染的大肠杆菌) 细菌裂解释放出的子代噬菌体有无放射性
35S-蛋白质
32P-DNA
实验结果
放射性高
放射性低
没有检测到35S
放射性低
放射性高
检测到32P
A. 35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
B. 32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面
a. 保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内；
b. 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，后子代噬菌体释放出来；
DNA是唯一的遗传物质吗？
背景知识
烟草花叶病毒（TMV）是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。
烟草花叶病毒
左：正常烟叶 右：病叶
四、烟草花叶病毒侵染实验
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
结论：只有RNA而没有DNA的病毒中，________是遗传物质
RNA
实验过程
四、烟草花叶病毒侵染实验
结论
各种生物的遗传物质
生物类别 核酸种类 举例 遗传物质
细胞 生物 真核生物 DNA和RNA 变形虫、玉米、人 DNA
原核生物 DNA和RNA 细菌、蓝藻
非细胞生物 （以病毒为例） DNA 噬菌体、乙肝病毒
RNA 烟草花叶病毒、HIV(人类免疫缺陷病毒)、流感病毒、SARS病毒、新型冠状病毒等 RNA
综上所述，除RNA病毒外，其它（绝大多数）生物的遗传物质都是DNA，所以：
DNA是主要的遗传物质
（1）生物的遗传物质是DNA或RNA，即生物的遗传物质是核酸。
（2）既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。
（3）只含RNA的病毒中，RNA才是遗传物质。
（4）由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
课堂总结
对遗传物质
的早期推测
蛋白质是
遗传物质
DNA是
遗传物质
DNA是主要
的遗传物质
证明DNA是遗传物质的两个经典实验
绝大多数生物的
遗传物质是DNA
◇肺炎双球菌转化实验
◇噬菌体侵染细菌实验
五、练习与应用
概念检测 （P47）
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
4、下图是T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分步骤示意图，下列对此实验的有关叙述，正确的是(　　)
A．本实验使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的
B．本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C．实验中采用搅拌和离心等操作是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA，不是蛋白质
B
即时练习

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