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(共25张PPT)
3.1DNA是主要的遗传物质
思考：亲代和子代极其相似的原因是什么？
亲代将遗传物质遗传给子代
思考：遗传物质具有什么特点，其本质是什么？
3. 结构和性质比较稳定，稳定性
2. 可精确自我复制并遗传给后代，连续性
1. 可储存大量遗传信息，多样性
遗传物质的特点
4. 可以控制生物的性状（蛋白质的合成）
遗传物质的化学本质
蛋白质？
核酸？
思考：遗传物质是蛋白质还是核酸呢？
蛋白质
基本单位：常见的20种氨基酸
核酸
脱氧核糖
磷酸
含氮碱基
DNA基本单位：4种脱氧核苷酸
科学家通过实验探究：遗传物质是什么？
实验一：肺炎链球菌转化实验（格里菲斯和艾弗里）
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
实验三：烟草花叶病毒重建实验（弗伦克尔 ·康拉特
和 威廉姆斯）
肺炎链球菌体外转化实验
肺炎链球菌体内转化实验
实验一：肺炎链球菌转化实验（格里菲斯和艾弗里）
格里菲斯
艾弗里
实验一：肺炎链球菌转化实验（格里菲斯和艾弗里）
两种肺炎链球菌的特点
实验一：肺炎链球菌转化实验（格里菲斯和艾弗里）
肺炎链球菌体内转化实验（格里菲斯）
如何解释这一现象？
活的R型菌+死的S型菌→活的S型菌
加热杀死的
S型菌中的某种物质
R型活菌 S型活菌
转化
“转化因子”？
【思考】如何进一步通过实验确定加热杀死的S型菌中的哪种物质是“转化因子”？
实验一：肺炎链球菌转化实验（格里菲斯和艾弗里）
肺炎链球菌体外转化实验（艾弗里）
【实验结论】
“转化因子”是DNA，肺炎链球菌的遗传物质是DNA
【意义】首次证明了DNA可作为遗传物质
细胞提取物
＋
细胞提取物
蛋白酶
RNA酶
脂酶
DNA酶
去除大部分糖类、蛋白质和脂质
分别与R型活细菌混合培养
R+S
R+S
R+S
R+S
R
加热致死的S型细菌破碎
艾弗里的遗憾
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。艾弗里在1955年去世，最终无缘诺贝尔奖。
有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去研究它们的作用呢？
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
赫尔希
蔡斯
利用放射性同位素标记技术
另一个有说服力的实验
T2噬菌体
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
T2噬菌体结构模式图
T2噬菌体是一种寄生于细菌的DNA病毒
【思考】观察左图，说出T2噬菌体的化学成分？
认识细菌病毒——噬菌体
DNA 与 蛋白质
观看上述视频，观察进入大肠杆菌细胞内的是T2噬菌体的DNA还是蛋白质？
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
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、酶和核糖体合成出子代噬菌体的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
结论：亲代T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞，指导子代T2噬菌体的形成。
思考：该过程是微观的，无法直接观察。科学家们是如何知晓的？
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
蛋白质:
DNA：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
【思考】用哪种元素的同位素进行标记，才能更好地区分蛋白质与DNA，独立地研究它们的作用？为什么？
巧用放射性同位素标记技术（同位素标记法）
具体如何标记呢？
用放射性同位素35S标记噬菌体蛋白质
（未标记的蛋白质中为无放射性的32S）
用放射性同位素32P标记噬菌体DNA
（未标记的DNA中含无放射性的31P）
35S
31P
32S
32P
标记蛋白质，未标记DNA的T2噬菌体
标记DNA，未标记蛋白质的T2噬菌体
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
巧用放射性同位素标记技术（同位素标记法）
第一步：用35S和32P分别标记噬菌体蛋白质和DNA
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
实验过程
如何获得同位素标记的噬菌体？
1
标记大肠杆菌
2
标记T2噬菌体
大肠杆菌+含35S的培养基---含35S的大肠杆菌
大肠杆菌+含32P的培养基---含32P的大肠杆菌
T2噬菌体+含35S的大肠杆菌---含35S的T2噬菌体
T2噬菌体+含32P的大肠杆菌---含32P的T2噬菌体
第二步：用标记后的噬菌体分别侵染不含放射性同位素的大肠杆菌
和大肠杆菌混合培养
32P标记噬菌体
和大肠杆菌混合培养
35S标记噬菌体
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
实验过程
第三步：搅拌离心
和大肠杆菌混合培养
35S标记噬菌体
上清液：噬菌体未侵入细菌的部分
沉淀物：较重的、被侵染的大肠杆菌
第四步：测定上清液和沉淀物中的放射性
和大肠杆菌混合培养
35S标记噬菌体
上清液中放射性很高
沉淀物中几乎无放射性
子代噬菌体无35S
和大肠杆菌混合培养
32P标记噬菌体
上清液中几乎无放射性
沉淀物中放射性很高
子代噬菌体有32P
表明
噬菌体的蛋白质未进入细菌
表明
噬菌体的DNA进入细菌
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
实验过程
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
原因分析
蛋白质
很高
DNA
很低（几乎无）
蛋白质未进入细菌中
DNA进入细菌中
很高
很低（几乎无）
【实验结论】T2噬菌体的DNA进入了细菌，而蛋白质留在细菌外。因此T2噬菌体的遗传物质是DNA
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
实验过程
思考讨论实验过程中的问题
（1）噬菌体与大肠杆菌混合后为何要短时间保温？
使噬菌体充分侵染大肠杆菌。
实验二：T2噬菌体侵染细菌实验（赫尔希和蔡斯）
35S
32P 　
35S标记的
噬菌体
32P标记的
噬菌体
35S标记的噬菌
体与细菌混合
32P标记的噬菌
体与细菌混合
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很低
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很高
（2）搅拌的目的是？
（3）离心的目的是？
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
（4）可以标记C、H、O、N元素吗？
不可以，这些都是共有元素，看不到差异
艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验
处理方式
对照原则
实验结论
设计思路 直接分离提取
同位素标记法
S型菌中分离的物质分别与
R型细菌混合培养相互对照
分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照
设法将DNA与其他物质分开，
单独地直接研究各自不同的遗传功能
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内）
两个经典实验的比较
【思考】所有生物的遗传物质都是DNA吗？
SARS病毒
艾滋病病毒（HIV）
新冠病毒
流感病毒
埃博拉病毒
RNA（核糖核酸）可作为某些病毒的遗传物质
以RNA作为遗传物质的病毒称为RNA病毒，其化学成分包括RNA与蛋白质
实验三：烟草花叶病毒重建实验（弗伦克尔 ·康拉特和威廉姆斯）
【实验结论】烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
实验三：烟草花叶病毒重建实验（弗伦克尔 ·康拉特和威廉姆斯）
生物
细胞结构生物
非细胞结构生物
真核生物
原核生物
DNA病毒
（如T2噬菌体）
RNA病毒
（如烟草花叶病毒）
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
对于整个生物界而言，DNA是主要的遗传物质
总结与归纳

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