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(共23张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物质
——第三章 基因的本质
提出
基因
基因在哪儿？
基因是什么？
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。
蛋白质特点：
DNA特点：
蛋白质中氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
组成DNA的四种脱氧核苷酸
由于对DNA的结构不清楚，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
一、对遗传物质的早期推测
二、格里菲思——肺炎链球菌的体内转化实验
肺炎链球菌 菌落 荚膜 致病性
R型细菌菌落
S型细菌菌落
粗糙
光滑
无
有
无
有
1、两种肺炎链球菌(实验材料)的比较
（P43相关信息)
荚膜：某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质，主要成分是多糖。
S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡；
R型细菌不会使人或小鼠患病，因此无致病性。
R型
S型
注射S型活细菌
注射R型活细菌
注射加热致死
的S型细菌
注射加热致死的S型细菌＋活的R型细菌
分离出S型细菌
分离出S型细菌
2、实验过程
二、格里菲思——肺炎链球菌的体内转化实验
第一组
第三组
第二组
第四组
（1)一、二组对比说明什么？
（2)二、三组对比说明什么？
（3)对比前面，第四组说明什么？
（4)R型活菌在什么条件下变成S型活菌 ？
加热致死的S型细菌对小鼠没有致病性
S型细菌对小鼠有致病性
出现了活的S型细菌
存在转化因子
蛋白质失活，DNA双链解开，但降温时可恢复
步骤 方 法 现象(结果) 结论
1 R菌活菌注射 老鼠存活
2 S菌活菌注射 老鼠死亡
3 S菌高温灭活注射 老鼠存活
4 高温灭活S菌+ R活菌注射 老鼠死亡
3、实验结论
实验结论：已经被加热杀死的_____细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质（转化因子）。
R型细菌无毒
S型细菌有毒
死的S型细菌无毒
部分R型活细菌转
化为S型活细菌
S型
这种转化因子究竟是什么物质呢 如何设计实验来证明？
二、格里菲思——肺炎链球菌的体内转化实验
三、艾弗里——肺炎链球菌的体外转化实验
艾弗里
阅读44页，思考以下问题：
2、根据实验过程，思考：
（1)如何得到一组S型细菌的细胞提取物？
（2)二—五组与一组对照，提取物化学成分有什么不同？
（3)二、三、四组说明什么？
（4)五组加入DNA酶，结果不出现S型活细菌，说明？
1、从控制自变量的角度，艾佛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？
三、艾弗里——肺炎链球菌的体外转化实验
思考：如何去除细菌各组分？
蛋白酶 —— 去除蛋白质
RNA酶 —— 去除RNA
酯酶 —— 去除脂质和多糖
DNA酶 —— 去除DNA
从控制自变量的角度，艾佛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？
从控制自变量的角度，艾佛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)。
1、过程
三、艾弗里——肺炎链球菌的体外转化实验
（1)如何得到一组S型细菌的细胞提取物？
（3)二、三、四组说明什么？
（2)二——五组与一组对照，提取物化学成分有什么不同？
（4)五组加入DNA酶，结果不出现S型活细菌，说明？
RNA、蛋白质、糖类和脂质都不是转化因子
加热致死的S型细菌被破碎去除大部分的糖类、蛋白质和脂质后制成。
DNA是转化因子
2、艾弗里的肺炎链球菌转化实验过程和结论
组别 处理步骤 结果 结论
1 S型细菌的细胞提取物，不做处理 加入R型活细菌的培养基中，混合后培养
2 S型细菌的细胞提取物+蛋白酶
3 S型细菌的细胞提取物+RNA酶
4 S型细菌的细胞提取物+酯酶
5 S型细菌的细胞提取物+DNA酶
R+S
R+S
R+S
R+S
R
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
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”，人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。
思考：该实验的设计遵循哪些原理 其巧妙之处是什么？（P46科学方法）
三、艾弗里——肺炎链球菌的体外转化实验
四、赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌的实验
1、T2噬菌体
①一种专门寄生在___________体内的病毒。
大肠杆菌
②化学成分:
DNA和蛋白质
尾部
头部
DNA
蛋白质
思考：
如何特异性标记噬菌体的DNA和蛋白质，将它们分开分别观察其作用？
先标记大肠杆菌（分别培养在含32P或35S的培养基）——噬菌体侵染增殖——使噬菌体的蛋白质含有35S或DNA含有32P。
(C、H、O、N、P)
32
(C、H、O、N、S)
35
阅读教材45页噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程，思考一下能得出什么结论？
可以用14C和3H标志吗？
(放射性)同位素标记。
四、赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌的实验
1、赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部分组合是（ ）
A.①② B.①③ C.①④ D.③④
A
练一练
2、实验过程
四、赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染
大肠杆菌
搅拌
离心
搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
让上清液中析出较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
空壳噬菌体不含有遗传物质，不能产生子代噬菌体。
释放出子代噬菌体
保温
保持细菌活性，让噬菌体充分侵染细菌；
35S标记
的噬菌体
35S标记的噬菌体与细菌混合
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35S
①用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2、实验过程及结果
四、赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌的实验
2、实验过程及结果
32P标记
的噬菌体
32P标记的噬菌体与细菌混合
上清液的
放射性很低
沉淀物的
放射性很高
在新形成的噬菌体中检测到32P
②用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
四、赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌的实验
3、实验结论
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液 很高 很低
沉淀物 很低 很高
说明
蛋白质
DNA
蛋白质未进入细菌中
DNA进
入细菌中
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。
四、赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌的实验
四、噬菌体侵染细菌的实验
——赫尔希和蔡斯
4、实验误差分析：
① 35S标记的噬菌体侵染细菌时，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还吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
培养时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
或培养时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
② 32P标记的噬菌体侵染细菌时，发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？

讨论（P46)
1、艾佛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？
①个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒细胞结构，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。
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？
艾弗里实验 细菌的培养技术、物质的提纯与鉴定技术等
赫尔希实验 噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提取与分离技术等
只有DNA是遗传物质吗？
烟草花叶病毒示意图
图(左)和电镜照片(右)
RNA
蛋白质外壳
思考：
如何证明烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质是RNA
五、遗传物质是DNA（主要）或RNA
①烟草花叶病毒的感染实验
结论：_____才是烟草花叶病毒的遗传物质，______不是遗传物质
患病
不患病
A型
B型
RNA
蛋白质
②烟草花叶病毒的重组侵染实验
B型
五、遗传物质是DNA（主要）或RNA
总结
格里菲思——肺炎链球菌的体内转化实验
艾弗里——肺炎链球菌的体外转化实验
赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌的实验
烟草花叶病毒的感染实验
加热致死的S型细菌中存在某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。(酶解法去除单一的物质)
噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌中，而蛋白质外壳留在外面,DNA才是噬菌体的遗传物质。( 放射性同位素标记技术分别标记蛋白质与DNA )
RNA才是烟草花叶病毒的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质
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
D
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
A
练习与应用（P47）
练习与应用（P47）
二、拓展应用
1、噬菌体侵染大肠杆菌时，只注入了DNA进入大肠杆菌，为什么释放出的子代噬菌体数量大增，子代噬菌体的DNA与蛋白质外壳从哪里来？
DNA来源：以注入的噬菌体DNA为模板，利用细菌脱氧核苷酸复制而来；
蛋白质外壳来源：以注入的噬菌体DNA的遗传信息，利用细菌氨基酸合成而来。
练习与应用（P47）
二、拓展应用
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。
①能够精确的自我复制；
②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；
③具有储存遗传信息的能力；
④结构比较稳定。

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