资源简介

(共62张PPT)
第一章
第二章
第三章
遗传因子的发现
→孟德尔
提出“遗传因子”，并总结遗传规律
→约翰逊
把“遗传因子”命名为基因
基因在染色体上
→萨 顿
提出基因在染色体上的假说
→摩尔根
实验证明基因位于染色体上
基因的本质
第一节
DNA是主要的遗传物质
第三章 基因的本质
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。
作为遗传物质，应该具备哪些特点？
①能贮存大量的遗传信息（多样性）
③具有一定的稳定性等等
②可以复制，并能传递给后代。
染色体在 遗传 中起到重要的作用
20世纪20年代，人们认识到人体内的蛋白质是由各种氨基酸通过脱缩合可以按照不同的排列顺序形成不同的蛋白质。
对遗传物质的早期推测
→氨基酸多种多样的排列顺序中可能蕴藏着遗传信息
→蛋白质是遗传物质
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。但对DNA的结构没有清晰的了解。
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
G
C
T
对遗传物质的早期推测
→ “蛋白质是遗传物质” 依然占主导地位。
“我们表示怀疑！”
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的是谁？他做了什么实验？

肺炎链球菌转化实验
项目 S型细菌 R型细菌
菌体
菌落
有无毒性
表面光滑(Smooth)
表面粗糙(Rough)
有
无
多糖类的荚膜
→ 小鼠和两种肺炎链球菌（细菌）
可使人得肺炎，使小鼠得败血症死亡
1.肺炎链球菌的体内转化实验：
（1928年，格里菲思）
注射
R型活细菌
小鼠不死亡
第一组
注射
S型活细菌
小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
第二组
注射
加热致死的S型细菌
小鼠不死亡
第三组
小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
第四组
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
R型
活细菌
S型
活细菌
小鼠不死亡
（第一组）
小鼠死亡
（第二组）
S型
活细菌
加热杀死的
S型细菌
小鼠不死亡
（第三组）
R型活细菌+加热
杀死的S型细菌
小鼠死亡
（第四组）
S型
活细菌
二、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
R型细菌无毒
S型细菌有毒
加热杀死的S型细菌已经失活
结论
S型活细菌怎么来的？
R 型活细菌 + S 型死菌
S 型活细菌
↓ 转化
（某种物质）
S 型活细菌
↓繁殖
加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子
格里菲思的实验结论:
转化因子
1.3.4形成对照
（此性状可以遗传下去）
转化因子是什么物质呢？
加热杀死的S型细菌中，含有某种促使R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——“转化因子”
②第1、2两组实验所起的作用是什么第3、4实验得出什么结论？第1、3、4组实验能得出正确的结论？.
如果将S型细菌的DNA注入小鼠体内小鼠会死吗？
③格里菲思根据实验结果得出了怎样的推论？
结论
1.肺炎链球菌的体内转化实验：
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
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。
要确定“转化因子”是什么，关键思路是什么？
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
艾弗里关键思路
(二)艾弗里的实验
（体外转化实验）
一、肺炎链球菌的转化实验
把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用
“酶解法”：
将物质一个个排除，观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
第一组
+
S型细菌
R型细菌
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
第二至第四组
+
S型细菌
R型细菌
混合
混合
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
第五组
+
混合
只长R型细菌
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
思考
(1)分析实验的自变量和因变量
自变量：是否加入酶及酶的种类；
因变量：培养基中是否有活的S菌。
(2)分析该实验的实验组和对照组
第一组为空白对照组。第二至五组为实验组。
遵循单一变量原则和对照原则。
第五组
+
DNA酶
思考
(3)分析每组的实验结果及结论
第五组：
②结论：用DNA酶处理后，细胞提取物失去转化活性，可推测：
① DNA就是转化因子
② DNA的水解产物不是转化因子；
(二)艾弗里的实验
（体外转化实验）
2. 实验结论
“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
D N A 是 遗 传 物 质
艾弗里的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等物质不是遗传物质。
艾弗里实验可以证明蛋白质不是遗传物质吗？
可以
一、肺炎链球菌的转化实验
→向蛋白质是遗传物质提出挑战的第一人
应用场景：对照实验
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。
（eg. 比较过氧化氢在不同条件下的分解实验）
减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。
（eg. 艾弗里的肺炎链球菌转化实验）
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
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；而格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。　
[注意]
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的原理：
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
X基因控制R型细菌形成荚膜
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
转化率极低
加热杀死S型细菌是指破坏了细菌的结构，蛋白质等大分子失去活性，
但是DNA分子没有失活。
原因：由于DNA的热稳定性比蛋白质高 ①蛋白质永久变性失活，
②DNA在加热过程中，结构也会被破坏（双螺旋解开,氢键断）但随温度的降低又逐渐恢复其结构和活性
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；而格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。　
3.S型细菌的DNA不能使小鼠致死。
R型活细菌+加热
杀死的S型细菌
小鼠死亡
（第四组）
S型
活细菌
只注入s型细菌的DNA到小鼠体内会引起死亡吗？
B
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌
实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化
实验结论
联系
在小鼠体内
体外培养基
S型细菌各组成成分的作用进行对照
每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质
已经加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质
①所用材料相同
②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
格里菲斯
艾弗里
思考：有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？
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（纯度最高的时候也有0.02%的蛋白质）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
1. 实验者：
赫尔希和蔡斯
2. 实验材料：
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
尾部
头部
DNA
蛋白质外壳
赫尔希（A.D.Hershey）
蔡斯（M.C.Chase）
3. 实验方法：
放射性同位素标记法
T2噬菌体和大肠杆菌
DNA病毒
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒(生活方式）
T2噬菌体侵染大肠杆菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的原料（氨基酸、脱氧核苷酸等）、酶、蛋白质合成场所（核糖体）来合成自身的组成成分,进行大量的繁殖.
噬菌体侵染细菌过程
噬菌体侵染细菌过程
T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程
吸附
注入
合成
组装
释放
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
遗传物质
思考：如何才能知道噬菌体的DNA和蛋白质进入到大肠杆菌呢？
放射性同位素标记法
尾部
头部
DNA
蛋白质
(C、H、O、N、P )
(C、H、O、N、S )
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
3. 实验方法
（ 35S标记）
（ 32P标记）
可不可以标记14C、3H、18O、15N某个呢？
→ 只能检测到放射部位
思考：同时标记蛋白质和DNA还是分别标记？
分别
思考：标记哪一种元素呢？
不能，因为T2噬菌体都含有这四种元素
C、H、O、N、P
C、H、O、N、S
（标记32p）
（标记35S）
能直接利用含有32p 和35S培养基能直接培养噬菌体吗？
不能，因为病毒寄生于活细胞（大肠杆菌）才能生存，普通培养基中无法生存
思考：如何去标记？
① 先标记细菌；在含有放射性同位素的培养基中培养细菌
标记的步骤
含放射性同位素35S培养基
培养大肠杆菌
大肠杆菌（含35S）
T2噬菌体（含35S）
培养噬菌体
含放射性同位素32P培养基
培养大肠杆菌
大肠杆菌（含32P）
T2噬菌体（含32P）
培养噬菌体
② 再标记噬菌体；用上述细菌培养噬菌体，制备有放射性的噬菌体
追踪噬菌体的蛋白质
追踪噬菌体的DNA
实验步骤；
短时间保温→搅拌→离心→检测放射性
实验是如何分开亲子代噬菌体的？
通过搅拌和离心
通过搅拌和离心之后，上清液和沉淀物是什么？
上清液为噬菌体（亲代外壳） 沉淀物为细菌（内含子代）
二、噬菌体侵染细菌的实验
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
用35S标记的噬菌体与未标记大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
子代噬菌体中无35S
35S标记的噬菌体
为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性
亲代噬菌体的蛋白质外壳
大肠杆菌(含亲代遗传物质、子代)
上清液放射性很高
沉淀物放射性很低
二、噬菌体侵染细菌的实验
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
上清液放射性很高
沉淀物放射性很低
实验分析
为什么上清液放射性很高？
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌
实验结论
证明蛋白质未进入细菌
但不能证明蛋白质不是遗传物质
35S标记的噬菌体
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放射性35S
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，没有进入到细菌中。
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放射性32P
四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
噬菌体侵染细菌时，DNA 进入到细菌中。
部分子代噬菌体中含32P
用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和
沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
32P标记的噬菌体
二、噬菌体侵染细菌的实验
亲代噬菌体的蛋白质外壳
大肠杆菌(含亲代DNA、子代噬菌体)
沉淀物放射性很高
上清液放射性很低
离心检测上清液和
沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
32P标记的噬菌体
亲代噬菌体的蛋白质外壳
沉淀物放射性很高
上清液放射性很低
二、噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌
为什么沉淀物放射性很高？
实验分析
实验结论
DNA进入细菌，DNA是真正的遗传物质
3、实验结果
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
有无放射性原因
蛋白质
很高
DNA
很低
蛋白质外壳留在细胞外
噬菌体DNA进入细菌的细胞中
很高
很低
35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
理论上
上清液
沉淀物
实际上
搅拌不充分
32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物
实际上
部分释放出来
释放
未来及侵染
实际上
保温时间短
4、实验结论
1）子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。
DNA才是真正的遗传物质。
2）DNA能进行自我复制，DNA可以控制蛋白质的合成。
注意：
A. 不能证明蛋白质不是遗传物质
B. 不能证明：DNA是主要的遗传物质。
（其蛋白质没有进入细菌）
2.如果用3H、15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染未被标记的细菌,在产生的子代噬菌体中,能够找到的放射性元素为(　　)
A.在外壳中找到3H、15N和35S
B.在DNA中找到3H、15N和32P
C.在外壳中找到15N和35S
D.在DNA中找到15N、32P和35S
B
肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵
染细菌实验
实验者
思路
分离方式
结论以及各实验的关系
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
直接分离:
分别加入到R型菌中
放射性同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
更有力地说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”,是体外转化实验的基础。
能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？
三个经典实验对比
小结：DNA是遗传物质的研究历史
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染大肠杆菌的实验
（加热致死的S型细菌含有某种促使R型活细菌的活性物质——转化因子）
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
证明DNA是遗传物质（转化因子）
能证明蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质
不能证明蛋白质不是遗传物质
只有DNA才是遗传物质吗？
烟草花叶病毒
左：正常烟叶 右：病叶
1、烟草花叶病毒侵染实验
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
得到病毒
不能得到病毒
：
RNA是遗传物质的实验证据
实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
TMV 2
RNA2
蛋白质2
蛋白质1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA1
蛋白质1
蛋白质2+RNA1
TMV 1
2、烟草花叶病毒重建实验
：
进一步实验证明：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
TMV A
TMV B
（三）烟草花叶病毒感染和重建实验
结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
侵染
侵染
四、RNA是遗传物质的实验证据
DNA是主要的遗传物质
生物的遗传物质
具有细胞结构（真核与原核）生物含有DNA和RNA
真核生物的遗传物质为DNA；原核生物的遗传物质为RNA
细胞核中的遗传物质为DNA；细胞质中的遗传物质为RNA
人的遗传物质主要DNA
不具细胞结构病毒
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
×
×
×
1.真核生物和原核生物的遗传物质均为DNA；
2.细胞核和细胞质中的遗传物质均为DNA；
3.某生物的遗传物质是唯一的。
不同生物体内遗传物质的区别
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
有细胞结构的生物 真核生物 DNA和RNA DNA 玉米、小麦、人
原核生物 乳酸菌、蓝藻
无细胞结构的生物 DNA病毒 DNA DNA 噬菌体
RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒、HIV、
SARS等
种 种
只含 种 种
只含 种 种
DNA
RNA
8
5
ATGCU
DNA
DNA
RNA
4
4
ATGC
AUGC
DNA
RNA
4
4
原核生物、真核生物
病毒
生物类别
核酸
核苷酸
碱基
遗传物质
举例
细菌、人、植物等
噬菌体等大多数病毒
烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒、流感病毒等
不同生物核酸、核苷酸、碱基种类及遗传物质的判断
COVID—19新冠
SARS病毒
艾滋病病毒
少数病毒的遗传物质是RNA
流感病毒
埃博拉病毒
【知识链接】
2.判断有关生物遗传物质叙述的正误
（1）生物遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸（ ）
（2）真核生物的遗传物质是DNA、原核生物的遗传物质是RNA ( ）
（3）细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA（ ）
（4）小麦的遗传物质主要是DNA（ ）
（5）乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上（ ）
课堂检测
√
×
×
×
×
C
C
C
B
2.如果用3H、15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染未被标记的细菌,在产生的子代噬菌体中,能够找到的放射性元素为(　　)
A.在外壳中找到3H、15N和35S
B.在DNA中找到3H、15N和32P
C.在外壳中找到15N和35S
D.在DNA中找到15N、32P和35S
B
1.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验,进行了以下3个实验:
①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌;
②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌;
③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌。
短时间保温后离心,以上3个实验中放射性出现的位置依次是(　　)
A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
B.沉淀物、上清液、沉淀物
C.上清液、上清液、沉淀物和上清液
D.沉淀物、沉淀物、沉淀物
D

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