资源简介

(共23张PPT)
第1节
DNA是主要的遗传物质
第3章 基因的本质
1891年
1866年
1909年
孟德尔发现遗传定律
科学家描述减数分裂全过程
摩尔根证明基因在染色体上
20世纪中叶
染色体主要由蛋白质和DNA组成
对遗传物质的早期推测
遗传物质是蛋白质还是DNA
遗传信息储存在哪儿？
蛋白质是由多种氨基酸连接而成
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含遗传信息
20世纪20年代
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
对DNA结构没有清晰的了解
蛋白质是遗传物质
蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
对遗传物质的早期推测
艾弗里
赫尔希
蔡斯
“我们表示怀疑！”
大多数科学家认为——蛋白质是遗传物质
肺炎链球菌
体外转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
格里菲思
肺炎链球菌
体内转化实验
DNA是噬菌体的遗传物质
DNA是肺炎链球菌的遗传物质
比较 菌落特点 菌体特点 毒性
S型 细菌
R型 细菌
无毒
有毒
人和小鼠患肺炎
小鼠并发败血症死亡
光滑Smooth
粗糙 Rough
肺炎链球菌的转化实验
1
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
多糖类的荚膜
（1）实验材料：肺炎链球菌
不死亡
死亡
不死亡
结果
注射R型活细菌+加热致死的S型菌
注射加热致死的S型细菌
注射S型活细菌
注射R型活细菌
死亡
第一组
第二组
第三组
第四组
过程
肺炎链球菌的转化实验
1
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
（2）实验过程和结果：
说明R型细菌
无毒
说明S型细菌
有毒
说明加热致死的S型细菌无毒
？
分离出S型活细菌
分离出S型活细菌
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
加热杀死的 S型菌
已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为 的活性物质—“ ” 。
肺炎链球菌的转化实验
1
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
（3）实验结果分析：
3.这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，又说明了什么？
1. 第四组小鼠为什么会死亡？
2.第四组小鼠体内分离出的S型细菌从哪里来？
由于体内有活的S型细菌的作用
转化的性状可以遗传（即遗传物质）
（3）实验结论：
S型活细菌
转化因子
肺炎链球菌的转化实验
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
多糖
脂质、蛋白质
RNA、DNA等
由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质。
含R型细菌的培养基
分别加入
R型细菌？
S型细菌？
观察菌落产生情况
加法原理
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
多糖
脂质、蛋白质
RNA、DNA等
含R型细菌的培养基
提取液
全部加入
加入酶除去特定物质
R型细菌？
S型细菌？
观察菌落产生情况
减法原理
因此可用酶解法，将物质单个排除，观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。
减法原理
加法原理
含义：与常态比较，人为增加某种影响因
素的称为“加法原理”。
举例：“比较过氧化氢在不同条件下的
分解”
含义：与常态比较，人为去除某种影响因
素的称为“减法原理”。
举例：“艾弗里的肺炎链球菌转化实验”
每个实验组特异性去除了一种物质，
从而鉴定出DNA是遗传物质。
对照组
实验组
实验组
实验组
对照组
实验组
实验组
科学方法 p46
肺炎链球菌的转化实验
1
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
组别 S型细菌细胞提取物的处理方法 实验结果
第一组
第二组 第三组 第四组 第五组
不作处理
蛋白酶
RNA酶
酯酶
DNA酶
加入有R型活细菌的培养基中
S型细菌细胞提取物
R型细菌
思考：1.分析实验自变量： ；
因变量： 。
R型细菌
S型细菌
是否加入酶及酶的种类
培养基中是否有活的S菌
2.哪组是对照组？哪组是实验组？
第一组为空白对照组。第二至五组为实验组。
3.该实验的设计遵循哪些原则
遵循单一变量原则和对照原则。
4.实验结论是什么
转化因子是DNA，
即DNA是肺炎链球菌的遗传物质
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。
1、在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；
R型细菌转化为S型细菌的本质：
基因重组
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
2、当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
为什么格里菲斯第4组实验中加热杀死的S菌的DNA还具有转化能力？
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，完成了另一个更具有说服力的实验，说明DNA是遗传物质。
赫尔希 蔡斯
他们因此获得了诺贝尔奖！
有没有比细菌更好的材料，只含DNA和蛋白质，且可将DNA和蛋白质彻底分开，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。
噬菌体侵染细菌的电镜照片
讨论：噬菌体侵染细菌的过程是怎样的？
细菌为噬菌体繁殖提供了什么
1
实验材料：
T2噬菌体
大肠杆菌
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
T2噬菌体模式图
尾部
头部
DNA
蛋白质外壳
选用T2噬菌体做实验材料的优点？
2、严格寄生生物：
专门寄生在大肠杆菌体内
1、结构简单：
无细胞结构，只有核酸（DNA）和蛋白质外壳
2
实验方法：
放射性同位素标记
哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
DNA：主要组成元素C、H、O、N、P
蛋白质外壳：主要组成元素C、H、O、N、S
同位素标记法
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
1、能否直接用含35S、32P的培养基分别培养噬菌体？
不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，需要寄生在大肠杆菌细胞内，应用含 培养噬菌体。
3
实验过程
2、如何获得被35S、32P标记的大肠杆菌？
+
培养
含32P的
_________
大肠杆菌
含32P的细菌培养基
大肠杆菌
含35S的
_________
大肠杆菌
含35S的细菌培养基
+
培养
大肠杆菌
+
培养
培养
35S标记的 _______
32P标记的 _______
T2噬
菌
体
甲组
乙组
T2噬菌体
T2噬菌体
第一步：获得被标记的噬菌体：
被标记的大肠杆菌
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
标记细菌
标记
噬菌体
标记噬菌体侵染未标记细菌
（短时间保温）
搅拌
离心
观察放射性的分布
“短时间”：促使噬菌体充分侵染细菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
上清液
沉淀物
轻：T2噬菌体颗粒
重：被感染的大肠杆菌
3
实验过程
第二步：标记的噬菌体侵染细菌：
“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
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
上清液
沉淀物
子代噬菌体
放射性很高
无放射性
4
实验结果
放射性很低
35S（蛋白质）标记的噬菌体
上清液
沉淀物
子代噬菌体
放射性很高
放射性很低
部分有放射性
32P（DNA）标记的噬菌体
35S标记的蛋白质没有进入到大肠杆菌内
32P标记的DNA进入到大肠杆菌内
蛋白质不是噬菌体的遗传物质
DNA是噬菌体的遗传物质
搅拌不充分
理论上
上清液(35S标记的蛋白质外壳）
沉淀物
无放射性
其中一个
大肠杆菌
实际上
35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
沉淀物
少量放射性
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物(32P标记的DNA）
部分释放出来
未来得及侵染
实际上
释放
实际上
保温时间短
32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
b. 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，后子代噬菌体释放出来；
a. 保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内；
噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯
烟草花叶病毒(TMV)
被烟草花叶病毒感染的烟草
有些病毒不含DNA，只含蛋白质和RNA，如新冠病毒、艾滋病毒和烟草花叶病毒。
请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么。
问题探讨
这类病毒的遗传物质是什么？
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：
是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是烟草花叶病毒的遗传物质。
RNA
蛋白质
RNA是遗传物质的实验证据
细胞结构生物
非细胞结构生物（病毒）
（含有DNA和RNA）
（含有DNA或RNA）
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质为
RNA
遗传物质为
DNA
真核生物
原核生物
生物
生物界中绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
注意：
对整个生物界来说，DNA是主要的遗传物质
对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA，不能加“主要”二字
小结

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