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(共35张PPT)
第3章 第1节
人教版 生物(高中)
DNA是主要的遗传物质
孟德尔
通过豌豆杂交实验，揭示了遗传规律，提出遗传因子概念。
1866年
约翰逊
1903年
通过观察蝗虫细胞减数分裂提出假说：基因（遗传因子）位于染色体上。
萨 顿
命名“遗传因子”为基因。
1909年
摩尔根
1909-1933年
通过果蝇杂交实验证明：基因位于染色体上。
遗传物质的追寻记
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。
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
②可以准确地复制,并传递给下一代
①储存大量的遗传信息
③结构比较稳定,等等
情景材料一
认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子
20世纪20年代
蛋白质是生物体的遗传物质
当时认为
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
一.对遗传物质的早期推测
但是
对DNA的结构没有清晰的了解
蛋白质是遗传物质
主导地位
认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
20世纪30年代
二.肺炎链球菌的转化实验
美.艾弗里
观点:遗传物质是 蛋白质
英.格里菲斯
二.肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲斯---小鼠体内转化实验
S型
R型
有荚膜(主要为多糖）
（有致病性）
无荚膜
（无致病性）
菌落表面光滑（Smooth）
菌落表面粗糙
（Rough）
思考：实验材料？实验目的？
二.肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲斯---小鼠体内转化实验
小组活动1【问题探讨】
（1)加热致死的S型细菌会不会导致小鼠死亡？
（3)为什么第四组实验的小鼠死亡，并从其体内分离出S型活细菌？
（4)实验遵循了哪些原则？能得出什么结论？
不会
单一变量原则和对照原则
（2)加热对蛋白质和DNA的作用有何不同
二.肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲斯---小鼠体内转化实验
加热杀死S型菌
R型活菌 S型活菌
转化
格里菲斯推断：
加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子”
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？究竟什么物质是转化因子？
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？究竟什么物质是转化因子？
如何设计实验？
实验思路：
设法把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
二.肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里---体外转化实验
实验方法：
实验流程：
酶解法
（已加热致死）
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
（1a)第一组实验说明什么问题？
S型细菌的细胞提取物中含有该转化因子
（1b)本实验起什么作用？
对照作用
二.肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里---体外转化实验
小组活动2【问题探讨】
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
(2a)加酶的目的？
分别去除S型细菌的细胞提取物中的蛋白质、RNA、脂肪
(2b)第二三四组说明什么问题？
说明蛋白质、RNA、脂肪不是
转化因子
二.肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里---体外转化实验
小组活动2【问题探讨】
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
只长R型细菌
混合
DNA酶
二.肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里---体外转化实验
小组活动2【问题探讨】
(3a)加DNA酶的作用是什么？
去除S型细菌的细胞提取物中的DNA
(3b)加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？实验结论是什么？
转化因子很可能就是DNA。
艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
二.肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里---体外转化实验
小组活动2【问题探讨】
(4)实验遵循了哪些实验原则？本实验采用的原理是什么？
单一变量原则和对照原则
科学方法：自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
“减法原理”：与常态比较，人为去除某种影响因素。
拓展：“加法原理”：与常态比较，人为增加某种影响因素
常温
90℃
FeCl3
H2O2酶
有的人获得诺贝尔奖，是为自己增辉，
有的人获奖却是为诺贝尔奖增辉。
艾弗里没有获得诺贝尔奖，是诺贝尔奖的遗憾，不是艾弗里的遗憾。
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？？
T2噬菌体
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体的模式图
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
阅读材料一：T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,繁殖比较迅速。T2噬菌体侵染大肠杆菌体后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量繁殖。
（1a）噬菌体的宿主是？可以不依靠宿主增殖？
T2噬菌体
侵染
大肠杆菌
注入
遗传物质
裂解
大肠杆菌
释放
侵染下一个大肠杆菌
？
噬菌体侵染细菌的
电镜照片
思考：
（1b）噬菌体进入大肠杆菌体内的物质可能是什么？
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
假说一：只有DNA进入
假说二：只有蛋白质进入
假说三：DNA和蛋白质都进入
选择T2噬菌体作为实验材料的原因：
①结构简单，只含有DNA和蛋白质
②T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中DNA和蛋白质可能会分开
(2a).追踪物质转移途径的常用方法是什么？
(2c).分别标记DNA和蛋白质还是同时标记？能不能标记C、H、O、N？
35S
32P
放射性同位素标记法
阅读材料二：在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
(2b).我们该采用什么元素“追踪”它的DNA和蛋白质呢？
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
思考：
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
35S
32P
35S噬菌体
32 P噬菌体
+
+
35S
含35S的培养基
含32P的培养基
大肠杆菌
大肠杆菌
含35S的大肠杆菌
含32P的大肠杆菌
思考:(3).如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？
不可以，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。
实验过程：（一）标记噬菌体
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
实验过程（二）被标记的噬菌体侵染未被标记 的大肠杆菌
35S噬菌体
32 P噬菌体
被标记的噬菌体感染未被标记的大肠杆菌
保温
短时间
使大肠杆菌内的噬菌体有适宜条件增殖
T2噬菌体在37℃下只需40min就可以产生100-300个子代噬菌体
思考：保温时间为什么不能过长？
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
实验过程（三）将噬菌体与其吸附的大肠杆菌分离
35S组:
32 P组:
上清液
沉淀物
搅拌
离心
被感染的大肠杆菌
被标记的噬菌体与大肠杆菌的混合物
检测放射性
质量较轻的T2噬菌体
小组活动：【构建模型】根据以上假说预测放射性会如何分布？
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
实验过程（四）检测放射性的分布
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
组别 T2噬菌体进入的物质 35S组放射性分布
32P组放射性分布
上清液： 沉淀物： 上清液：
沉淀物：
√
√
实验过程（五）结果分析得出结论
赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。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
假说一
只有DNA进入
35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
思考：
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
35S标记的实验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吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
思考：
三.赫尔希和蔡斯---噬菌体侵染细菌的实验
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
①35S标记的实验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吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物
若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入
实际上
部分释
放出来
释放
未来及侵染
实际上
保温时间短
②32P标记的实验发现上清液中也有放射性，
可能是什么原因造成的？
三.噬菌体侵染细菌的实验
通过赫尔希和蔡斯的实验，现在你清楚噬菌体侵染细菌的步骤了吗？
吸附
注入
合成
组装
释放
噬菌体借尾丝吸附在细菌表面
把DNA注入到细菌细胞
利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的DNA、蛋白质
新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体
细菌解体，释放出噬菌体
所有生物的遗传物质都是DNA吗？
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？
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
四.RNA也可作为遗传物质
DNA是主要的遗传物质
RNA病毒还有：
新冠病毒
艾滋病病毒
流感病毒
SARS病毒
......
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
总结
概念检测
1. 枯草杆菌具有不同的类型，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
谢谢聆听！

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