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第3章 基因的本质
DNA是主要的遗传物质
第1节
奥地利生物学家孟德尔提出基因分离定律、基因自由组合定律。
德国生物学家弗来明发现染色体及细胞的有丝分裂过程。
比利时生物学家范贝尔登发现性细胞在分裂时染色体的数目减少一半，而在受精后又恢复正常。
美国生物学家沃尔特·萨顿和鲍维里发现细胞的减数分裂时染色体与基因具有明显的平行关系，推测基因位于染色体上。
美国的生物学家与遗传学家摩尔根提出基因的连锁和交换定律。
一、课程导学--遗传学走上细胞水平历程
1854-1865年
1909-1911年
1879 -1882年
1883年
1902年
二十世纪中叶遗传学界出现关于谁是遗传物质的争论
科学家发现染色体主要组成成分：
蛋白质
DNA
一、课程导学--谁是遗传物质
同位素标记法
分离提纯法
1、遗传物质可能具有什么特点？
2、证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
思考：
性质稳定
贮存遗传信息
精准复制
传给后代
一、课程导学--谁是遗传物质
二、新课教学--对遗传物质的早期推测
20世纪20年代
观点
理由
①它是大约20种的　　　　　 组成的。
②氨基酸有多种的 ，可能蕴含有 。
遗传信息
大多数科学家认为， 是生物体的遗传物质。
蛋白质
基本氨基酸
排列顺序
二、新课教学--对遗传物质的早期推测
20世纪30年代
观点
对DNA分子的认识
①DNA分子是由许多 聚合而成的生物大分子。
②脱氧核苷酸有四种，化学组成包括 、碱基和 。
脱氧核糖
由于对DNA的结构没有清晰的了解,认为 是遗传物质的观点占主导地位。
蛋白质
脱氧核苷酸
磷酸
二、新课教学--对遗传物质的早期推测
DNA基本单位——脱氧核苷酸的化学组成
腺嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
O
脱氧
核糖
P
磷酸
腺嘌呤（A）
O
脱氧
核糖
P
磷酸
胸腺嘧啶（T）
O
脱氧
核糖
P
磷酸
鸟嘌呤（G）
O
脱氧
核糖
P
磷酸
胞嘧啶（C）
二、新课教学--肺炎链球菌体的转化实验
R型菌
（菌落粗糙、无荚膜、无毒性）
S型菌
（菌落光滑、有荚膜、有毒性）
多糖类荚膜
（具有保护作用）
不同类型的肺炎链球菌体
二、新课教学--肺炎链球菌体的转化实验
注射R型活细菌
小鼠不死亡
注射S型活细菌
注射热致死的S型细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
小鼠不死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
第一组
第二组
第三组
第四组
二、新课教学--肺炎链球菌体的转化实验
实验结论
实验组 方法 现象 实验结论
1 注射R型活菌 活 R型活菌无毒
2 注射S型活菌 死（体内有S型活细菌） S型活菌有毒
3 注射被加热杀死 的S型菌 活 加热杀死的S型菌无毒
4 注射R型活菌+加热杀死S型菌 死（体内有S型活细菌） S型菌存在“转化因子”
对比三、四组实验，能得出什么结论？
第四组实验小鼠死亡的原因是什么？
答：实验小鼠体内出现S型活细菌。
答：加热S型死菌体内有一种活性物（转化因子）质能引起R型活菌转化产生S型活菌，格里菲斯称这一现象为转化作用。
思考
…
二、新课教学--肺炎链球菌体的转化实验
思考1：S型细菌的主要组成成分是什么？其中能使R型细菌转化为S型细菌的物质（转化因子）是什么呢？
思考2：如何设计实验找出转化因子？
答：设法将S型菌的各成分分开，分别观察各种成分的作用。关键思路：将DNA与蛋白质等其他物质分开。
多糖
蛋白质
DNA
脂质
RNA
……
S型细菌的化学组分图
思考
二、新课教学--肺炎链球菌体的转化实验
蛋白质
多糖
脂质
RNA
DNA
DNA+DNA酶
分离提纯S型细菌的
分别与R型活细菌混合培养
R型
R型
R型
R型
R型
R型
S型
R型
S型
艾弗里证明DNA是遗传物质的实验
结论：
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。故DNA是遗传物质，而蛋白质等不是。
子代
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
1952年，美国遗传学家赫尔希（A.D.Hershey，1908—1997）和他的助手蔡斯（M.C.Chase , 1927—2003）以T2噬菌体为实验材料研究发现，噬菌体DNA的化学组成中含有磷元素而没有硫元素，蛋白质恰好相反。
因此赫尔希和蔡斯利用了这点微小的差别，设法用两种不同的放射性同位素---- 32P和35S分别标记了噬菌体的DNA和蛋白质。他们这项研究分享1969年诺贝尔生理学或医学奖。
阿尔弗雷德·赫尔希和助手玛莎·蔡斯
T2噬菌体DNA和蛋白质标记法
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
蛋白质
DNA
尾部
头部
T2噬菌体的模式图
成分只有蛋白质和DNA。
仅能在大肠杆菌内繁殖。
繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在体外。
T2噬菌体
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
由于T2噬菌体成分只有蛋白质和DNA，要想证明噬菌体里面蛋白质和DNA谁是遗传物质，只需证明：噬菌体要将谁导入细菌体内！
T2噬菌体侵染细菌实验
实验步骤
同位素标记法
02
分别标记噬菌体
03
标记的噬菌体分别侵染细菌
04
分析实验结果，得出结论
01
分别标记细菌
蛋白质的组成元素：
DNA 的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
（标记 35S ）
（标记 32P）
同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变，科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫同位素标记法。
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
在分别在含有放射性同位素32P和放射性同位素35S的培养基中培养大肠杆菌。再用上述大肠杆菌分别培养T2噬菌体，得到DNA含有32P标记和蛋白质含有35S标记的两种噬菌体。
与大肠杆菌混合，实现侵染
短时间保温、 搅拌、 离心
35S标记蛋白质
32P标记DNA
用35S标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在上清液（噬菌体外壳颗粒）中。
用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物（大肠杆菌细胞）中。
上清液
沉淀物
上清液
沉淀物
实验过程
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
进一步实验显示
在细菌裂解释放出的新的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但不能检测到35S标记的蛋白质。
（1）两组实验初代大肠杆菌内放射性的分布情况，说明：
实验结论：DNA是遗传物质。
亲代噬菌体的DNA传递给了子代噬菌体，蛋白质则没有。
蛋白质外壳未进入大肠杆菌中，DNA进入到细菌中。
（2）子代噬菌体有标记的DNA，却没有35P标记蛋白质，说明：
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
情况1： 在32P标记的实验组，为什么上清液中会含有较低的放射性？
答：在32P标记的实验组，由于保温时间过长或过短造成的。时间过短，噬菌体来不及侵入大肠杆菌，时间过长，噬菌体使细菌裂解，被释放出来了，均会使上清液放射性含量升高。
实验误差分析
情况2：在35S标记的实验组，为什么沉淀物中会含有较低的放射性？
答：在35S标记的实验组，由于搅拌不充分或者离心时间短，噬菌体吸附在大肠杆菌表面没有分开，沉淀物中会含有较低的放射。
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
在这些病毒中，没有DNA，仅有RNA和蛋白质等物质。
新型冠状病毒 （2019-nCoV）
艾滋病病毒
（HIV）
烟草花叶病毒（TMV）
甲型流感病毒
（IAV）
只有DNA是遗传物质吗
二、新课教学--烟草花叶病毒侵染烟草实验
蛋白A
蛋白B
TMV A
TMV B
蛋白A
蛋白B
RNA A
RNA B
RNA A
RNA B
烟草叶片的感染
烟草叶片的感染
A 型后代
B型后代
结论：
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
实验过程
二、新课教学--噬菌体侵染细菌的实验
动物
植物
细菌
真菌
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA
除了RNA病毒外，其他生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
生物的主要遗传物质
三、课堂反馈
2．下列有关噬菌体侵染细菌的实验的说法，不正确的是（ ）
A．赫尔希和蔡斯的实验方法是同位素示踪法
B．用含32P的培养基直接培养噬菌体，即可将32P标记至噬菌体的DNA
C．用32P标记的噬菌体与细菌混合一段时间后离心，结果沉淀物的放射性很高
D．噬菌体侵染细菌实验能将DNA与蛋白质分开,单独观察它们各自的作用
1．原核生物中DNA位于（ ）
A、细胞核 B、细胞质
C、核糖体 D、组蛋白
B
B
三、课堂反馈
4．格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（ ）
① DNA是遗传物质 ② RNA是遗传物质
③ DNA是主要的遗传物质 ④ 蛋白质不是遗传物质
⑤ 糖类不是遗传物质
A．①④⑤ B. ②④⑤
C．②③⑤ D. ③④⑤
3．噬菌体外壳的合成原料直接来自于（ ）
A．细菌 B．噬菌体
C．原噬菌体外壳降解 D．环境
A
A
三、课堂反馈
5．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是（ ）
D
A．a过程表示用TMV蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B．b过程表示用HRV的 RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用
C．c、d过程表示用TMV外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒
D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
四、课堂总结
生物的
遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是DNA
少数病毒的遗传物质是RNA
肺炎链球菌体的转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
烟草花叶病毒侵染烟草实验
证据
证据
结论
设计思路
设法把DNA ( RNA)与蛋白质等其他物质分开，单独地直接地观察各自的作用
① DNA是转化因子
②蛋白质等物质不是
DNA是遗传物质
RNA是遗传物质,蛋白质不是
结论
结论

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