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(共24张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
问题探讨
染色体主要由蛋白质和DNA组成，这两种物质都可能是遗传物质，你认为遗传物质应该有什么特点？这两种物质是否都符合呢？
①能储存大量的遗传信息（怎么储存？）
DNA
蛋白质
染色质
染色体
②能准确复制，并传递给下一代（3.3）
③分子结构相对稳定（3.2）
④可以控制生物的性状（第4章）
1920s，多数科学家认为蛋白质是遗传物质
1930s，人们认识到DNA的化学组成，但对其结构尚不清楚，多数也不认为它是遗传物质。
实验材料：
R型、S型肺炎链球菌和小白鼠
项目 S型细菌 R型细菌
菌落 表面光滑 表面粗糙
菌体
有无致病性 有 无
荚膜能让细菌抵抗免疫系统的攻击，提升了细菌的存活与致病能力
多糖
荚膜
R型菌落
肺炎链球菌的体内转化实验（1928，格里菲思）
实验材料：
R型、S型肺炎链球菌和小白鼠
粗糙型——R
存活
注射
光滑型——S
死亡
注射
分离培养
①
②
肺炎链球菌的体内转化实验（1928，格里菲思）
光滑型——S
粗糙型——R
死亡
存活
注射
加热
细菌碎片
R型、S型肺炎链球菌和小白鼠
实验材料：
混合注射
混合注射
分离培养
③
④
肺炎链球菌的体内转化实验（1928，格里菲思）
肺炎链球菌的体内转化实验（1928，格里菲思）
R型、S型肺炎链球菌和小白鼠
实验材料：
实验结论：
第①组实验说明：R型细菌没有致病性;
第②组实验说明：S型细菌具有致病性;
第③组实验说明：加热致死的S型细菌不具有致病性;
第④组实验说明：加热致死的S型细菌可以促进R型活菌转化为S型活菌；
已加热致死的S型细菌中应该存在某种转化因子，能促进R→S的转化，这种因子到底是什么物质呢？
补充：转化实验中，小鼠体内S菌、R菌含量的变化
ab段形成的原因是：
bc段形成的原因是：
S菌大量增加的原因：
小鼠体内形成大量的对抗R型细菌的抗体，导致R型细菌数量减少
转化形成的S型细菌降低了小鼠的免疫力，小鼠体内剩余的R型细菌大量繁殖
R型细菌转化形成的S型细菌大量繁殖
Q1：为什么一开始没有S型细菌？是不是所有的R型细菌都转化成了S型细菌？
Q2：死亡小鼠体内能不能分离出R型细菌？
Q3：如果给健康小鼠只注射R型细菌，小鼠体内细菌含量应该如何变化？
肺炎链球菌的体外转化实验（1940s，艾弗里）
加热杀死的S型细菌（碎片）中会含有哪些物质？
哪一个才是促进R→S转化的转化因子呢？如何研究？
思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接地观察它们的作用。
阅读书本P46“科学方法”，了解“加法原理” 和“减法原理”
肺炎链球菌的体外转化实验（1940s，艾弗里）
艾弗里用“减法原理”的思路设计了对照实验：
实验结论：使R型细菌
产生稳定遗传变化的
转化因子是________
DNA
自变量：
细胞提取物
的不同处理
因变量：
培养基中活
细菌的种类
对照组：
第一组
实验组：
第二至五组
补充：细菌转化的本质
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
R型细菌转化成S型细菌
注意：转化的实际成功率不高，只有少数幸运的R菌能转化为S菌
S型细菌控制荚膜的基因转移并保留到R型细菌中
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
T2噬菌体由蛋白质构成头部和尾部的外壳，DNA被包裹在头部中
有什么办法能标记蛋白质和DNA？
（放射性）同位素标记法、荧光标记法等
DNA中包含哪些元素？蛋白质中包含哪些元素？
DNA：C、H、O、N、P
蛋白质：C、H、O、N、S
为了区分DNA和蛋白质，可以用什么元素来标记？
DNA：32P
蛋白质：35S
都有放射性
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
T2噬菌体是病毒，不能独立存活，专门寄生在大肠杆菌中
T2噬菌体的尾部能吸附并将自身遗传物质注射到大肠杆菌中，合成新的DNA和蛋白质后，组装形成大量子代噬菌体。当子代噬菌体达到一定数量后，细菌会裂解并释放出大量噬菌体。
Q1：合成噬菌体DNA的原料来自？
Q2：合成噬菌体蛋白质的原料来自？
Q3：合成噬菌体蛋白质的酶（场所）
来自？
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
T2噬菌体只会将遗传物质注入细菌中，而其余物质留在细菌外
因此，趁被侵染细菌尚未裂解时，用搅拌器搅拌可以把细菌外的噬菌体空壳打落，再进行离心，可以让细菌（含有噬菌体遗传物质）落在离心管的沉淀中，而较轻的噬菌体空壳漂浮在上清液中。
最后，用放射性同位素标记的信号来判断噬菌体的遗传物质是哪种。
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
上清液的放射性很高，说明：
35S标记的T2噬菌体蛋白质没有进入大肠杆菌
沉淀物的放射性很低，而不是
完全没有放射性，说明：
还有少量T2噬菌体蛋白质吸附在大肠杆菌上（搅拌不充分）
沉淀物的放射性很高，说明：
32P标记的T2噬菌体DNA进入了大肠杆菌
上清液的放射性很低，而不是
完全没有放射性，说明：
未完全侵染（保温时间过短）
细菌已裂解（保温时间过长）
短时间的保温
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体
上清液 放射性高 放射性低
沉淀物 放射性低 放射性高
子代噬菌体 无放射性 有放射性
结论
蛋白质没有进入细菌，留在细菌外面
DNA进入到细菌的细胞中
DNA才是噬菌体的遗传物质，控制着子代噬菌体的性状
注意：该实验不能证明蛋白质不是遗传物质
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
怎么获得被标记的T2噬菌体，直接培养在无机培养基中吗？
1.先标记大肠杆菌
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
2.再标记T2噬菌体
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
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
思考·讨论：艾弗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细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，个体小，结构简单，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
②繁殖快，细菌20-30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
思考·讨论：从控制自变量的角度，艾弗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？
①艾弗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。（减法原理）
②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）。（利用酶的高效性和专一性）
T2噬菌体侵染细菌的实验（1952，赫尔希、蔡斯）
思考·讨论：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？两者的实验设计思路有什么相似之处？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
①艾弗里运用了细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等；
②赫尔希运用了噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。
③两者都是设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究各自不同的遗传功能
④启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
补充：噬菌体侵染实验的误差分析
保温和搅拌环节会影响侵染实验的结果：（大本P49）
Q1：保温时间过短会导致：
Q2：保温时间过长会导致：
Q3：搅拌力度太轻、搅拌时间太短会导致：
Q4：搅拌力度太重会导致：
RNA是遗传物质的实验证明
烟草花叶病毒仅由RNA和蛋白质组成，其中RNA是它的遗传物质
单链RNA
蛋白质外壳
分离实验
烟草花叶病毒
蛋白质
RNA
不产生花斑
产生花斑
重组实验
A品系
B品系
RNA
蛋白质
重组病毒
A花斑
A品系病毒
感染
感染
分离
分离
感染
子代
总结：
（1）细胞生物的遗传物质都是DNA
（2）病毒的遗传物质是DNA或RNA
注意：对某种生物而言，其遗传物质要么是DNA，要么是RNA，不能说DNA是它的主要遗传物质。
（3）因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。
例题：
噬菌体侵染细菌繁殖形成的子代噬菌体 （ ）
A.含有细菌的氨基酸，都不含亲代噬菌体的核苷酸
B.含有细菌的核苷酸，都不含亲代噬菌体的氨基酸
C.含有亲代噬菌体的核苷酸，不含有细菌的氨基酸
D.含有亲代噬菌体的氨基酸，不含有细菌的核苷酸
B
例题：
下列叙述中，正确的是（ ）
A.R型细菌的菌体表面粗糙，S型细菌的菌体表面光滑
B.将S菌碎片和R菌混合培养，培养基上最后存活的主要是R菌
C.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质
D.噬菌体侵染细菌实验证明，DNA是噬菌体的主要遗传物质
B

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