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第三章 遗传的分子基础
第一节 核酸是遗传物质
1865年，孟德尔：发现遗传的两大基本定律，
提出遗传因子的概念。
1875年，减数分裂过程染色体行为的观察
1902年，萨顿等：发现基因行为与染色体行为的平行
关系，提出遗传的染色体学说。
1910年，摩尔根：首次发现遗传的染色体学说的实验证据。
科 学 史 背 景
少量RNA
DNA
蛋白质
谁是遗传物质呢？
染色体
一、格里菲斯活体细菌转化实验
1、活体细菌转化实验的实验材料
肺炎链球菌
问题1、阅读课本P48，比较R型和S型菌株差异，完成如下表格
肺炎链球菌类型 R型菌 S型菌
有无多糖类荚膜
菌落形态
是否有毒
对人和小鼠的影响
问题1、阅读课本P48，比较R型和S型菌株差异，完成如下表格
肺炎链球菌类型 R型菌 S型菌
有无多糖类荚膜
菌落形态
是否有毒
对人和小鼠的影响
无
有
粗糙
光滑
无毒
有毒
人类肺炎、小鼠败血症
2、肺炎链球菌的“活体转化实验”过程
问题2、根据这些实验结果，你能得出什么结论？
实验方法
实验结果
实验结论
活的S型菌有毒性
活的R型菌无毒性
加热杀死的S型菌无毒性
加热杀死的S型菌和活的R型菌混合后有毒性
①无论活的R型菌还是死的S型菌，分别注射到小鼠体内都不能使小鼠患败血症。
②把加热杀死的S型菌和活的无毒R型菌混合后一起注射到小鼠体内，发现很多小鼠患败血症致死。令人惊奇的是，从患病致死的小鼠血液中竟然分离出活的S型菌。
问题3、大胆推测，患病小鼠血液中分离出的活S型菌是如何产生的？
猜想1：加热杀死的S型菌在小鼠体内复活
猜想2：R型菌发生变异（基因突变）从而转化为S型菌
猜想3：S型菌中的某种物质把某些R型菌转化为S型菌
加热杀死的S型细菌中含有一种物质——“转化因子”，能把R型菌转化为S型菌。
实验结论：
问题4、为了进一步弄清“转化因子”是S型菌的哪种物质，我们应如何操作？
设计方法：把活的S型菌中的各种物质区分开来，单独与R型细菌混合培养。
二、艾佛里离体细菌转化实验
问题5、如何判断各组是否成功转化出S型菌？
菌落特征（光滑型还是粗糙型）
问题6、设置组别“S型菌的DNA+DNA酶”的目的是什么？
反证法证明DNA是转化因子
问题7、根据实验结果，你能得出什么结论？
实验结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
加热杀死的S型菌，蛋白质已经完全变性，但DNA仍然有活性，当R型菌群数量增长达到高峰时，细菌会出现失去局部细胞壁的现象，S型菌DNA分子片段能进入R型菌体，S型菌DNA进入R型菌中，并与R型菌DNA基因重组，转化形成S型菌，从而控制形成荚膜。
开拓视野：
转化的原理：基因重组
对点训练1：（16年10月学考）用R型和S型肺炎双球菌进行实验，其过程和结果如图所示
据图分析可知A.RNA是转化因子 B.荚膜多糖具有生物活性C.DNA是转化因子 D.DNA是主要的遗传物质
C
对点训练2：（19年4月选考）为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述正确的是
A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA
D．该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA
C
实验缺陷：艾弗里提取的DNA最高时，还含有少量的蛋白质（至少含0.02％）。
有没有更好的材料，可以不用经过人工提纯DNA，就能单独地去观察DNA或蛋白质的作用呢？
三、噬菌体侵染细菌实验
1、实验材料：T2噬菌体
噬菌体侵染细菌过程（动画）
①吸附——用尾部的末端（六根尾丝）吸附在大肠杆菌表面
②注入——释放出溶菌酶,破坏大肠杆菌菌体表面的局部,噬菌体
的_________通过尾管进入大肠杆菌，________留在外面
③复制、合成——在噬菌体DNA 的指导下,以大肠杆菌内的
______________为原料合成___________的DNA,以大肠杆菌内的____________为原料合成 噬菌体的________
④组装—— 一个蛋白质外壳装入一个噬菌体DNA 分子,组成一个新
的噬菌体
⑤释放——大肠杆菌细胞破裂,释放出几十个至几百个子代噬菌体
DNA
蛋白质
脱氧核苷酸
噬菌体
氨基酸
蛋白质外壳
活动：噬菌体侵染细菌具体过程
1、实验材料：T2噬菌体
问题8、你觉得利用噬菌体作为实验材料的优点？
噬菌体只有DNA和蛋白质两种成分，侵染过程中DNA和蛋白质完全分开，可以不用经过人工提纯DNA，就能单独地去观察DNA或蛋白质的作用？
2、实验方法：
C、H、O、N、S
问题9、如何区分噬菌体的DNA和蛋白质？
C、H、O、N、P
C、H、O、N、S
放射性同位素标记
（标记32P）
（标记35S ）
问题10、是否可以用含放射性同位素35S或32P的培养基直接培养噬菌体，为什么？
不能，噬菌体是病毒，需要寄生于宿主细胞内才能完成各项生命活动。
2、实验方法：
放射性同位素标记
离心
3、实验过程
检测
标记
混合培养
搅拌→
离心
3、实验结果和结论
噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内
噬菌体的DNA进入细菌体内
实验结论：DNA是噬菌体的遗传物质。
问题11：若检测结果中35S组的沉淀物、32P组的悬浮液中发现了较强放射性，原因可能是什么？
所有生物的遗传物质都是DNA吗？
烟草花叶病毒
艾滋病病毒
冠状病毒
流感病毒
四、烟草花叶病毒的感染和重建实验
烟草花叶病毒不含DNA，由一条RNA链和蛋白质外壳组成。在感染植物时，会出现致病斑。
结果：TMV的RNA具有感染效力，蛋白质不具备。
1、烟草花叶病毒感染实验
2、烟草花叶病毒重建实验
实验结论：在新病毒类型取决于所提供的RNA。
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
细胞 生物 真核生物 DNA和RNA DNA 动物、植物、真菌
原核生物 DNA和RNA DNA 细菌、蓝藻、放线菌
非细 胞生 物 DNA病毒 DNA DNA 噬菌体、乙肝病毒
RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒、流感病毒、HIV、SARS病毒、小儿麻痹病毒、脑炎病毒等。
课堂小结

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