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(共39张PPT)
DNA是主要的遗传物质
DNA是主要的遗传物质的证据
格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
艾弗里确定转化因子的体外转化实验
赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
烟草花叶病毒的侵染实验
孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状由
控制。
遗传因子
染色体
摩尔根通过果蝇实验证明了基因位于
上。
科学家发现：染色体主要组成成分____________
蛋白质和DNA
历史的步伐
DNA
染色体在遗传上的连续性和稳定性

蛋白质
1、储存大量的遗传信息；
2、可以准确地复制并传递给下一代；
3、结构比较稳定；
等等
什么结构或物质具备这些条件呢？
遗传物质应具备的特点:
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息
蛋白质是生物体的遗传物质
20世纪20年代：
挑战
？
20世纪30年代：
认识到：DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。意识到DNA的重要性！
但是，由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
脱氧
核糖
含氮碱基
A (T、C、G)
磷酸
实验材料：
两种肺炎链球菌
多糖类荚膜
R型菌
菌落:粗糙
无荚膜，无毒
S型菌
菌落:光滑(Smooth)
有荚膜，有毒，可致死
二、肺炎链球菌的转化实验
(Rough)
菌落和荚膜
菌落：在固体培养基上形成的肉眼可见的子细胞集团。
荚膜：是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。有保护细菌免受或少受多种杀菌、抑菌物质的损伤，抵抗干燥对其生存的威胁和不易被宿主的免疫系统杀死的作用。
问：S型肺炎链球菌的致病性是直接由多糖类荚膜引起的吗？
S型细菌的荚膜能够使S型细菌抵抗吞噬细胞的吞噬等，从而在小鼠体内存活并迅速繁殖，导致小鼠患病死亡；R型细菌没有荚膜，易被吞噬细胞吞噬并杀灭，不会导致小鼠患病。
R型活菌
小鼠不死亡
S型活菌
小鼠死亡，体内分离出S型活菌
加热致死的S型菌
小鼠不死亡
R型活菌与加热致死的S型菌
小鼠死亡，体内分离出S型活菌
（一）格里菲思的实验（肺炎链球菌的体内转化实验）
（1）R型活菌
小鼠不死亡
说明R型细菌无毒性
（2）S型活菌
小鼠死亡
说明S型细菌毒性
（3）S型活菌，加热杀死
小鼠不死亡
说明加热杀死S型细菌失去毒性
（4）加热杀死S型细菌+R型活菌
老鼠死亡
从中分离出了S型活菌
实验过程
注射
注射
注射
注射
说明加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化成S型细菌
思考
1.对比分析（1）、（2）说明什么？
2.在（3）中被加热杀死的S型细菌还有没有毒性？
S型细菌有毒使小鼠致死，R型细菌无毒不能使小鼠致死。
没有
4.在（4）中是谁导致小鼠死亡
5.在（4）中小鼠体内能分离出S型活细菌，它是开始注射进去的，还是混合后重新出现的？
S型活细菌
混合后重新出现的
3.对比分析（2）、（3）组说明什么？
加热杀死S型细菌，就会使其失去毒性。
7.实验先进行（1）、（2），与（3）、（4）相比，起________作用。
对照
6.对比分析（3）、（4）又说明什么？
R型活菌与S型死细菌混合后，S型死细菌可以利用R型活细菌体内的物质产生S型活细菌，使小鼠致死。
8. S型活细菌的后代也具有毒性，又说明了什么？
由R型细菌转化成了S型细菌,且这种转化是可以遗传的。
已经加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子
格里菲思实验的结论是什么
实验结论：
“转化因子”是什么？
在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？
必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
寻找转化因子：
但究竟哪一个才是转化因子呢？
　　20世纪40年代，美国科学家艾弗里在格里菲思的实验基础上继续进行实验。
　　通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战。
　 艾弗里和他的同事将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
（二）艾弗里的实验（肺炎链球菌的体外转化实验）
DNA是转化因子，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。蛋白质、RNA、脂质等不是转化因子。
S型菌细胞提取物
对照组
蛋白酶
RNA酶
酯酶
DNA酶
R型细菌+S型细菌
只长R型细菌
有R型细菌的培养基
实验分析
分析
（1）去除蛋白质、RNA、脂质后，细胞提取物仍具有转化活性；
（2）去除DNA后，细胞提取物失去转化活性；
转化因子很可能是DNA
推测
（进一步分析）结论
注意！
①艾弗里的实验证明了DNA是S型细菌的遗传物质，而多糖、蛋白质、RNA、脂质等不是S型细菌的遗传物质；
②并不是所有的R型细菌都转化为S型细菌，只有少数的R型细菌发生转化。
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。
　　与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
　　 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验。
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
科学方法
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，就利用了“减法原理”。
S型菌细胞提取物
对照组
蛋白酶
RNA酶
酯酶
DNA酶
R型细菌+S型细菌
只长R型细菌
有R型细菌的培养基
自变量控制中的“减法原理”
这个实验结论足以让所有科学家信服吗？
思考：
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。
1、实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌
三.噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体的结构
1、成分只有蛋白质（60%），DNA（40%）
2、仅能在大肠杆菌内繁殖。
3、繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在体外。
噬菌体侵染大肠杆菌的过程
所以，要证明噬菌体里面蛋白质和DNA谁是遗传物质，只需证明：
噬菌体要将谁导入细菌体内！
DNA：C、H、O、N、32P
蛋白质：C、H、O、N、35S
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
2、实验方法：放射性同位素标记法（同位素示踪法）
利用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接单独地去观察它们的作用。
（1）标记细菌
细菌+含35S的培养基
细菌+含32P的培养基
含35S的细菌
含32P的细菌
（2）标记噬菌体
噬菌体+含35S的细菌
噬菌体+含32P的细菌
含35S的噬菌体
含32P的噬菌体
（3）噬菌体侵染细菌
含35S的噬菌体+细菌
含32P的噬菌体+细菌
3、实验过程
实验步骤
标记细菌　　　
标记噬菌体
噬菌体侵染细菌（短时间保温）
搅拌离心　
观察放射性的分布
“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。
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。
内部DNA不存在了的噬菌体外壳
（3）噬菌体侵染细菌
　 结果分析：噬菌体侵染细菌时，DNA进入到了宿主细胞内，蛋白质外壳仍留在细胞外。子代噬菌体的性状是通过亲代的DNA遗传的。
结论：DNA是噬菌体的遗传物质。
噬菌体比大肠杆菌轻
上清液：
沉淀物：
噬菌体
细菌
（外壳
(被注入的DNA)
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
有放射性
无
无
有放射性
　上清液“放射性很高” 沉淀物“放射性很高”？
沉淀物也有放射性
上清液也有放射性
——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）
很高 很低
很低 很高
搅拌不充分
保温时间过短
、过长
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？
细菌或病毒作为实验材料具有以下优点：（1）个体很小，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。（2）繁殖快，细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
从控制自变量的角度，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）。
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？
思考·讨论
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：噬菌体的培养技术、同位素标记技术以及物质的提取和分离技术等。
启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
只有DNA是遗传物质吗？
　　有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA，它们的遗传物质是什么呢？
烟草花叶病毒
HIV病毒
新型冠状病毒
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？
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。
烟草花叶病毒感染和重建实验
实验证明：烟草花叶病毒（TMV）的遗传物质是RNA。
(TMV）
蛋白质
RNA
(TMV）
绝大多数生物的遗传物质是DNA。
少数RNA病毒只含RNA而不含DNA，在这些病毒中，RNA是遗传物质。
DNA是主要的遗传物质
思考
DNA或RNA
DNA
DNA
2、烟草的遗传物质是什么？
DNA
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、病毒的遗传物质是什么？
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
只含DNA的病毒：
只含RNA的病毒：
生物
总结
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
生物的遗传物质
4、噬菌体侵染细菌的实验中，在细菌内合成子代噬菌体蛋白质外壳——DNA可以指导蛋白质的合成。
1、肺炎链球菌转化实验中，对S菌加热处理，DNA仍具有生物活性——DNA分子结构具有相对稳定性。
2、肺炎链球菌转化实验中，R型细菌可以转化生成S型细菌——DNA可以发生可遗传的变异。
3、噬菌体侵染细菌的实验中，DNA在亲代与子代噬菌体中具有连续性——DNA可以发生复制，由亲代传递给子代。
能产生可遗传变异
具有相对稳定的结构
能自我复制,使亲子代具有一定的连续性
④能指导蛋白质合成，从而控制生物的性状
作为遗传物质所必须具备的特点:
能贮存大量的遗传信息

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