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(共34张PPT)
DNA是主要的遗传物质
第1节
1. 能够阐明探索DNA是主要遗传物质的过程。
2. 能够说明DNA是主要遗传物质。
3. 能够说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞。”这句谚语体现了遗传是生物的基本特征之一。
1、那么遗传物质是什么呢？
2、遗传物质可能具备哪些特点？
3、如何证明某种物质是遗传物质呢？
20世纪早期人们普遍认为遗传物质是什么
问题一
为什么会有这种认识？
问题二
阅读课本P42--43页，并回答以下问题
一、对遗传物质的早期推测
20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
1’
2’
3’
4’
含氮碱基
脱氧
核糖
磷酸
5’
DNA由4种脱氧核苷酸构成
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
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
20世纪20年代
没发现其他大分子有类似的结构特点。
蛋白质是生物体的遗传物质。
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。
20世纪30年代
意识到DNA的重性，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。
【探究活动1】
阅读课本p43-44， 小组合作完成以下任务。
讨论
(1)格里菲思以哪种生物作为实验材料？
(2)请完成以下表格
菌体特点 菌落特点 致病性
S型细菌
R型细菌
体内转化实验
二、肺炎双球菌的转化实验
(3)请完成以下表格，梳理出本实验的实验过程并思考问题
组别 小鼠是否死亡 小鼠体内是否分离出S菌 问题
第1组 注射R型活细菌 (1)对比分析第1组和第2组的现象，说明什么
(2)对比分析第2组和第3组的实验现象，说明什么？
(3)第4组实验的小鼠体内分离出有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型活细菌。这说明什么？
第2组 注射S型活细菌 第3组 注射加热致死的S型细菌 第4组 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 (1)实验材料
肺炎链球菌
小鼠
菌体特点 菌落特点 致病性
S型细菌
R型细菌
表面光滑
表面粗糙
有多糖类的荚膜
无多糖类的荚膜
有
无
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细 胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
1、格里菲思 肺炎双球菌体内转化实验
（2）格里菲斯实验过程
小鼠不死亡
小鼠死亡，
体内分离出S型活菌
小鼠不死亡
小鼠死亡，
体内分离出S型活菌
S型活菌
R型活菌
加热致死的S型菌
R型活菌与加热致死的S型菌
讨论
(1)对比分析第1组组和第2组的现象，说明什么？
S型细菌有毒性，R型细菌无毒性。
(2)对比分析第2组和第3组的实验现象，说明什么？
加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。
(3)第4组实验的小鼠体内分离出有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型活细菌。这说明什么？
加热致死的S型细菌含有转化因子，促使R型活细菌转化为S 型活细菌，使小鼠死亡。
已经加热致死的S型细菌，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（遗传物质）。
（3）实验结论
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
但究竟哪一个才是转化因子呢？
【探究活动2】
阅读课本p44， 小组合作完成以下任务。
(1)艾弗里和他的同事实验思路是什么？
(2)请完成以下表格
组别 S型细菌细胞提取物的处理方法 R型活细菌的培养基 实验结果
第1组 S型细菌细胞提取物 加人有R型活细菌的培养基中
第2组
第3组
第4组
第5组
2、艾弗里 肺炎双球菌体外转化实验
（1）实验思路
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。
（2）实验过程
采用什么方法将S型细菌体内物质分离开？
(1)实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
分别除去S型细菌细胞提取物中的蛋白质、RNA和酯类物质，以明确这些物质是不是转化因子。
(2)第一至四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？
S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。
(4)第五组用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？
DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构稳定，使其失去转化活性。
讨论：
实验结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
（3）实验结论
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。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。
拓展：
科学方法
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
加法原理
减法原理
(1)含义: 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
(2)实例: 在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，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，就利用了“加法原理”。
实验组
对照组
实验组
实验组
(1)含义: 与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
(2)实例: 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，就利用了“减法原理”。
1952年，美国遗传学家赫尔希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.C.Chase）以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。
T2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA。在T2噬菌体的化学分析中, 对蛋白质和DNA的进一步分析表明:硫仅存在于蛋白质分子中,磷几乎都存在于DNA分子中。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1、T2噬菌体侵染细菌的过程
吸附，注入，合成，装配，释放
①吸附
②注入
③合成
④装配
⑤释放
噬菌体不是整个进入大肠杆菌体内。研究表明：空壳噬菌体能吸附但不能产生子代噬菌体，因此空壳噬菌体不含遗传物质，遗传物质在侵染时注入了大肠杆菌体内。
放射性同位素标记法（同位素示踪法）。
将DNA和蛋白质分开，直接地单独地去观察它们各自的作用。
2、实验思路
3、实验方法
32P标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、P
35S标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、S
① 培养带标记的噬菌体：
4、实验过程
含放射性同位素35S
培养大肠杆菌
大肠杆菌35S
T2噬菌体35S
培养噬菌体
含放射性同位素32P
培养大肠杆菌
大肠杆菌32P
T2噬菌体32P
培养噬菌体
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
细菌裂解
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很高
离心后
搅拌后离心
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体
② 35S标记的噬菌体侵染细菌：
35S标记的T2噬菌体侵染细菌实验
在实验过程中进行搅拌和离心的目的分别是什么？
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
搅拌的目的
离心的目的
使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层
35S标记噬菌体组上清液放射性很高说明什么？
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌
35S标记噬菌体组沉淀物放射性很低的原因是什么？
搅拌不充分
有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
③ 35P标记的噬菌体侵染细菌：
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35P标记
在新形成的噬菌体中检测到35P
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
离心后
搅拌后离心
35P标记的噬菌体与细菌混合
35P标记的噬菌体
32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验
32P标记噬菌体组沉淀物放射性很高说明什么？
32P标记噬菌体组上清液放射性很低的原因是什么？
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
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。
分组 结果 结果分析
对比实验（相互对照） 35S标记的噬菌体+细菌
32P标记的噬菌体+细菌
宿主细胞内无35S，
35S主要分布在上清液中。
上清液中几乎无32P，
32P主要分布在宿主细胞内。
35S—蛋白质外壳
未进入宿主细胞内
32P—DNA
进入了宿主细胞内
5.实验结果分析
6.实验结论
因此，DNA才是噬菌体的遗传物质。
①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。
②子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。
注意 不能证明蛋白质不是遗传物质
肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 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
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们的功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质等不是。
酶解法:
分别加入到R型菌中
放射性同位素标记法：
分别标记DNA和蛋白质
证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里及其同事
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”。
DNA 是主要的遗传物质:三个实验的对比
只有DNA是遗传物质吗？
后来的研究证明，遗传物质除DNA外，还有RNA。
新冠病毒
有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA，遗传物质为RNA。
烟草花叶病毒
(HIV)
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
烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA
四、RNA是遗传物质的实验证据
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
烟草花叶病毒重建实验
实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
DNA是主要的遗传物质
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
对遗传物质的早期推测
课堂小结
肺炎链球菌的体内转化实验
科学家:
格里菲思
肺炎链球菌
实验材料:
已经加热致死的S型细菌，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。
实验结论:
科学家:
实验材料:
实验结论:
肺炎链球菌的体外转化实验
艾弗里及其同事
肺炎链球菌
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
噬菌体侵染细菌的实验
美国遗传学家赫尔希及其助手蔡斯
科学家:
实验材料:
实验结论:
T2噬菌体
DNA才是噬菌体的遗传物质。
绝大多数生物遗传物质是DNA，少数是RNA。因此，DNA是主要的遗传物质。

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