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(共36张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
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孟德尔通过豌豆实验证明
生物的性状由遗传因子控制
染色体在遗传上的
连续性和稳定性
摩尔根通过果蝇实验
证明基因位于染色体上
科学家发现：染色体主要
组成成分蛋白质和DNA
遗传物质是DNA
还是蛋白质？
一、对遗传物质的早期推测
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.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
问题探讨
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？
问题探讨
遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定，等等。
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。
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
问题探讨
例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现，等等。
一、对遗传物质的早期推测
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
没发现其他大分子有类似的结构特点。
20世纪20年代
蛋白质是生物体的
遗传物质。
20世纪30年代
人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基、脱氧核糖。意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。
大多数科学家认为——蛋白质是遗传物质
“我们表示怀疑！”
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
二 肺炎链球菌的转化实验
实验材料：
比较 菌体特点 菌落特点 毒性
（动物实验）
S型细菌
R型 细菌
无毒
有毒
人肺炎
小鼠败血症
无荚膜
有荚膜
粗糙
Rough
光滑Smooth
R型 和 S型肺炎链球菌
荚膜的化学本质是_______
多糖
1.格里菲思，体内转化实验
肺炎链球菌
R型细菌
（菌落粗糙）
S型细菌
（菌落光滑）
第一组
不死亡
说明R型细菌无毒
第二组
死亡
说明S型细菌有毒
第三组
不死亡
说明加热致死的S型细菌无毒
第四组
死亡
说明R型细菌转化成了S型细菌
注射R型
活细菌
注射S型
活细菌
注射加热致死的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
实验过程：
二 肺炎链球菌的体内转化实验
从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以判断：已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
“谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质”
二 肺炎链球菌的体内转化实验
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？
但究竟哪一个才是转化因子呢？
关键思路：
把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
三、肺炎链球菌体外转化实验
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
S型细菌
R型细菌
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
S型细菌
R型细菌
混合
混合
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
混合
只长R型细菌
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。
对照原则、单一变量原则
三、肺炎链球菌体外转化实验
4、实验结论
三、肺炎链球菌体外转化实验
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
注意：
4.S型细菌的DNA不能使小鼠致死。
1.艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
2.被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数。
3.该实验不能证明DNA是主要的遗传物质。
体内转化实验 体外转化实验
培养场所
巧妙构思
实验结论
小鼠体内
培养基
将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化
将物质分离提纯后，
直接、单独的观察各物质的作用
存在某种转化因子让R→S
DNA才是使R型菌
产生稳定遗传变化的物质
体内转化实验和体外转化实验的区别
为什么加热杀死的S型细菌还能使R型活细菌转化为S型活细菌？
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；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。
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
二.肺炎链球菌的转化实验
艾佛里体外转化实验
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
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：只是少数R型细菌转化为S型细菌
与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。
加法原理
在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”；
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”；
减法原理
S型细胞提取物
去掉蛋白质
去掉RNA
去DNA
①常温放置
H2O2溶液
②90℃加热
③加2滴FeCl3溶液
④加2滴H2O2酶
思考：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？
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的技术，完成了另一个有说服力的实验。
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。
三 噬菌体侵染细菌实验
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，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，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
T2噬菌体
四、噬菌体侵染细菌的实验
DNA
蛋白质外壳
三.噬菌体侵染细菌的实验
吸附
注入
复制、合成
组装
释放
噬菌体借尾丝吸附在大肠杆菌表面
把DNA注入到大肠杆菌细胞
利用大肠杆菌的化学成分、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
大肠杆菌解体，释放出噬菌体
噬菌体侵染过程
噬菌体侵染过程
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
放射性同位素标记
组成元素
蛋白质:
DNA：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
35S
32P
可以直接标记噬菌体吗？
不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体
四、噬菌体侵染细菌的实验
2、实验过程
四、噬菌体侵染细菌的实验
（1952年，赫尔希与蔡斯）
1）实验方法：
32P
35S
思考:
如何标记T2噬菌体的DNA和蛋白质？
提示问题：
1、能不能单独培养噬菌体？
2、在培养噬菌体之前先培养什么？怎么培养？
第一步：获得被标记的T2噬菌体
放射性同位素标记法。（分别标记蛋白质和DNA）
实验过程
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
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
赫尔希和蔡斯
四、噬菌体侵染细菌的实验
三.噬菌体侵染细菌的实验
：
上清液放射性很高，
子代噬菌体中无35S
35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌
搅拌
使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
离心
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
沉淀物放射性很低。
说明蛋白质未进入大肠杆菌
三.噬菌体侵染细菌的实验
32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌
搅拌
使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
离心
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
说明DNA进入了大肠杆菌
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中含32P
3、实验结果
四、噬菌体侵染细菌的实验
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液
沉淀物
子代噬菌体有无放射
蛋白质
很高
DNA
很低
无
有
很高
很低
4、实验结论
四、噬菌体侵染细菌的实验
注意：
A. 不能证明蛋白质不是遗传物质（其蛋白质没有进入细菌）
B. 不能证明：DNA是主要的遗传物质。
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。因此，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、噬菌体侵染细菌的实验
用35S标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
噬菌体侵染细菌的实验
回看
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。
肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验 噬菌体侵
染细菌实验
实验者
思路
分离方式
结论以及各实验的关系
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
放射性同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
更有力地说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”,是体外转化实验的基础。
能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？
三个经典实验对比
四.RNA也可作为遗传物质
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？
五、RNA是遗传物质的实验证据
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
实验：烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
四.RNA也可作为遗传物质
RNA病毒还有：
新冠病毒
艾滋病毒
流感病毒
SARS病毒
六、生物的遗传物质
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
噬菌体在增殖过程中利用的原料是A．细菌的核苷酸和自己的氨基酸 B．自己的核苷酸和细菌的氨基酸C．细菌的脱氧核苷酸和氨基酸 D．自己的氨基酸和细菌的核苷酸
课堂练习
格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了（ ）
A．DNA是遗传物质
B．RNA是遗传物质
C．蛋白质不是遗传物质
D．加热杀死的S型菌中含有“转化因子”

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