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生物学（新人教版）
遗传与进化
第三章 第1节
DNA是主要的遗传物质
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？
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定等等。
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。
DNA
蛋白质
染色质
染色体
【问题探讨】
1. 20世纪20年代
——蛋白质是遗传物质
氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息
2. 20世纪30年代后
——是DNA？但错误了解其结构，蛋白质是遗传物质的观点仍占主流
基本单位：
脱氧核糖核苷酸
一、对遗传物质的早期推测
是蛋白质！
是DNA
格里菲思的肺炎链球
菌体内转化实验
20世纪40年代以后，科学家通过一系列实验，才以“确凿”的事实证明了生物体内遗传物质是DNA，而不是蛋白质。
格里菲思
艾弗里
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
【知识链接】
分别证明啥？
类型 R型肺炎链球菌 S型肺炎链球菌
菌体 无荚膜 有荚膜
菌落 粗糙（rough） 光滑（smooth）
毒性 不致病 可致病，使人和小鼠患肺
炎，小鼠并发败血症死亡
1. 实验材料：
两种肺炎链球菌
二、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
荚膜的化学本质是
多糖
（一）格里菲思 肺炎链球菌体内转化实验
二 肺炎链球菌的转化实验
1.肺炎链球菌的体内转化实验
无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌，而且这种性状的转化是可以遗传的。
（1）前两组实验的作用？
（2）第3组实验与哪一组形成对照？说明什么问题？
（3）第4组实验与哪一组结果相同？说明什么，如何验证？
（4）第4组结果出现的原因是什么？
对照。
与第二组，说明只有活的S型细菌可以使小鼠患败血症死亡。
与第二组，说明第四组产生了活的S型细菌，可以在尸体中分离到S型细菌。
（一）格里菲思 肺炎链球菌体内转化实验
R型活细菌
S型活细菌
（有荚膜，有致病性）
S型死细菌
某种活性物质
推断：已经被加热致死的S型细菌中，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
可以控制生物的性状
可以复制，并能传递给下一代
2.肺炎链球菌的体外转化实验
（艾弗里）
二 肺炎链球菌的转化实验
设法去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
第五组
（二）艾弗里 肺炎链球菌体外转化实验
该实验的设计遵循哪些实验原则？其巧妙之处是什么？
遵循单一变量原则和对照原则。
其巧妙之处在于：运用“减法原理”（P46），即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。
R型细菌
与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，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，这利用了“减法原理”。
加法原理
减法原理
在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”；
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”；
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技术，完成了另一个有说服力的实验。
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
（一）T2噬菌体的增殖特点
吸附
注入
合成
组装
释放
三、噬菌体侵染细菌的实验
（一）T2噬菌体的结构
元素组成:
C、H、O、N、P
元素组成：
C、H、O、N、S
三、噬菌体侵染细菌的实验
三 噬菌体侵染细菌实验
问题3:如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？能否直接用含35S、32P的普通培养基来培养？
不能。因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
35s标记
32P标记
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
侵染
噬菌体将遗传物质
注入大肠杆菌
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.用标记的噬菌体侵染未被标记的细菌
亲代噬菌体
搅拌
使吸附在大肠杆菌外
的噬菌体与细菌分离
离心
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
大肠杆菌
子代噬菌体
2.保温、搅拌、离心
噬菌体未注入到大肠杆菌的部分
“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。
三、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
35S标记的噬菌体
：
上清液放射性很高，
沉淀物放射性很低。
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中无35S
子代噬菌体中含32P
32P标记的噬菌体
实验结论：
1、T2噬菌体侵染细菌时，将 DNA 注入细菌的细胞内， 蛋白质外壳留在仍留在外面。
2、子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是噬菌体的遗传物质。
实验过程：
第一组
混合培养(保温)
搅拌后离心
（课本P45-图3-6）
实际：低
理论：无
沉淀物
原因？
搅拌不充分，少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
搅拌不充分
理论上
上清液
沉淀物
其中一个
大肠杆菌
实际上
实验过程：
第二组
搅拌后离心
思考：保温时间对实验有何影响？
实际低
理论无
上清液
原因？
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物
实际上
大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体也在上清液中
释放
含有32P的噬菌体还没有进入大肠杆菌
实际上
保温时间短
32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
流感病毒
SARS病毒
只有DNA是遗传物质吗？
烟草花叶病毒
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？
DNA是主要的遗传物质（艾弗里、蔡斯？）
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
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
蛋白质
小结
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
含DNA的病毒：
含RNA的病毒：
生物
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）一切生物的遗传物质是什么？
（5）病毒的遗传物质是什么？
核酸（DNA或RNA）
练习与应用
一、概念检测
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
练习与应用
二、拓展应用
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。
肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确的自我复制；能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，等等。

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