1、DNA是主要的是主要的遗传物质遗传物质第三章第一节荧光水母荧光猪 荧光猪会发出与水母同样的绿色荧光，是因为科学家将发光水母中与发出绿色荧光有关的遗传物质导入了猪的细胞中。荧光猪身上具有了水母的某些性状表现，归根结底离不开遗传物质对生物体性状的控制。对遗传物质的早期推测011 12 23 34 45 5孟德尔通过豌豆实验证明孟德尔通过豌豆实验证明生物的性状由遗传因子控制生物的性状由遗传因子控制把把“遗传因子遗传因子”命名命名为为“基因基因”摩尔根通过果蝇实验摩尔根通过果蝇实验证明基因位于染色体上证明基因位于染色体上科学家发现：染色体主要科学家发现：染色体主要组成成分蛋白质和组成成分蛋白质和DNA
2、DNA 遗传物质是遗传物质是DNADNA还是蛋白质？还是蛋白质？对 遗 传 物 质 的 早 期 推 测对 遗 传 物 质 的 早 期 推 测对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测 氨基酸多种多样的氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着排列顺序，可能蕴含着遗传信息。遗传信息。人们认识到人们认识到 DNA DNA是由许多脱氧核苷酸聚是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。合而成的生物大分子。20世纪20年代20世纪30年代 没发现其他大分子没发现其他大分子有类似的结构特点有类似的结构特点。蛋白质是生物体的遗传物质。意识到意识到DNADNA的重性，的重性，但对但对DNADNA结构没有清晰结构没有清晰
3、认识认识。蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。肺炎链球菌的转化实验02肺 炎 链 球 菌 的 转 化 实 验肺 炎 链 球 菌 的 转 化 实 验实验材料：R型、S型肺炎双球菌和小白鼠项目项目S S型细菌型细菌R R型细菌型细菌菌落菌落菌体菌体有无毒性有无毒性表面光滑 SmoothSmooth表面粗糙 RoughRough有有无无荚膜的化学本质是多糖荚膜的化学本质是多糖多糖多糖荚膜荚膜注射注射R R型型活细菌活细菌小鼠不死亡第一组注射注射S S型型活细菌活细菌小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌第二组注射加注射加热致死热致死的的S S型细型细菌菌小鼠不死亡第三组小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细
4、菌第四组将将R R型活细菌型活细菌与加热致死与加热致死的的S S型细菌混型细菌混合后注射合后注射对比第一、二组的实验现象，这说明了什么？S S型活细菌会使小鼠死亡。型活细菌会使小鼠死亡。体内体内有活的有活的S S型型细菌。细菌。第四组小鼠为什么会死亡呢？活的活的R R型细菌转变成了活的型细菌转变成了活的S S型细菌。型细菌。第四组活的S型细菌如何出现？什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？加热杀死的加热杀死的S S型细菌使活的型细菌使活的R R型细菌发生了转化。型细菌发生了转化。一、格里菲斯体内转化实验一、格里菲斯体内转化实验对照原则、单一变量原则对照原则、单一变量原则一、格里菲斯体内转化实验一
5、、格里菲斯体内转化实验 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：已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌，含有某种促使型细菌，含有某种促使R R型活细菌转化为型活细菌转化为有毒性的有毒性的S S型活细菌的活性物质型活细菌的活性物质“转化因子转化因子”。R型菌 S型菌 转化因子转化因子 S型菌 后代“谁在转化实验中起作用谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质转化因子究竟是什么物质”二、艾佛里体外转化实验二、艾佛里体外转化实验多糖 脂类 蛋白质 RNARNA DNA DNA加热杀死的S S型细菌在杀死的S S型细菌中含有哪些物
6、质？但究竟哪一个才但究竟哪一个才是转化因子呢？是转化因子呢？关键思路：关键思路：把把S S型细菌的型细菌的各种物质分开各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。，单独的、直接的观察它们的作用。二、艾佛里体外转化实验二、艾佛里体外转化实验有有R R型细菌型细菌的培养液的培养液S S型细菌的型细菌的细胞提取液细胞提取液+S S型细菌型细菌R R型细菌型细菌有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+S S型细菌型细菌R R型细菌型细菌混合混合混合混合有有R R型细菌型细菌的培养液的培养液S S型细菌的型细菌的细胞提取液细胞提取液+混合混合只长只长R R型细菌型细菌D DNANA酶酶蛋白酶（或蛋白酶（
7、或RNARNA酶、酯酶）酶、酯酶）实验结论：实验结论：DNADNA才是使才是使R R型菌产生稳定遗传变化的物质。型菌产生稳定遗传变化的物质。对照原则、单一变量原则对照原则、单一变量原则二、艾佛里体外转化实验二、艾佛里体外转化实验基因重组基因重组R R型细菌转化为型细菌转化为S S型细菌的本质：型细菌的本质：S S型细菌型细菌荚膜荚膜控制荚膜形控制荚膜形成的成的X X基因基因加热加热杀死杀死被破坏的被破坏的S S型细菌型细菌X X基因吸附基因吸附在在R R型型细细菌菌表面表面X X基因基因进入进入R R型细菌型细菌重组重组R R型型细细菌菌转化成转化成S S型型细细菌菌注意：只是少数注意：只是少
8、数R R型细菌转化为型细菌转化为S S型细菌型细菌体内转化实验和体外转化实验的区别体内转化实验和体外转化实验的区别 体内体内转化实验转化实验体外体外转化实验转化实验培养培养场所场所巧妙巧妙构思构思实验实验结论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RSDNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质 与常态相比，人为与常态相比，人为去除某种影响因素的称为某种影响因素的称为“减法原理减法原理”。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例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异
9、性地去除了一种物质，从而鉴定出一种物质，从而鉴定出DNADNA是遗传物质，这利用了是遗传物质，这利用了“减法原理减法原理”。加 法 原 理加 法 原 理减 法 原 理减 法 原 理在对照实验中控制自变量，可以采用在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理加法或减法原理”；与常态比较，人为与常态比较，人为增加某种影响因素的称为某种影响因素的称为“加法原理加法原理”。例如。例如在在“比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加分别作加温、滴加FeClFeCl3 3溶液溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了、
10、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理加法原理”；T2噬菌体侵染细菌实验0 3T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 T2T2噬菌体噬菌体是一种专门寄生在大肠杆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内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，构成的，头部内含有头部内含有DNADNA。T2T2噬菌体侵染大肠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
11、菌体增殖到一定数量后，大肠杆大量增殖。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。菌裂解，释放出大量的噬菌体。T2T2噬菌体T2T2噬菌体侵染细菌的过程噬菌体侵染细菌的过程侵入别的细菌侵入别的细菌合成合成组装组装释放释放吸附吸附侵入侵入吸附，注入，合成，装配，释放吸附，注入，合成，装配，释放T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体不是整个进入噬菌体不是整个进入大肠杆菌体内。研究表明：大肠杆菌体内。研究表明：空壳噬菌体能吸附但不能空壳噬菌体能吸附但不能产生子代噬菌体，因此空产生子代噬菌体，因此空壳噬菌体不含遗传物质，壳噬菌体不含遗传物质，遗传物质在侵染时注入了遗传
12、物质在侵染时注入了大肠杆菌体内。大肠杆菌体内。T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验哪一种物质进入哪一种物质进入了大肠杆菌体内？了大肠杆菌体内？DNADNA和蛋白质不能和蛋白质不能直接看到，怎么办？直接看到，怎么办？放射性分别标记放射性分别标记DNADNA和蛋白质和蛋白质选择什么元素进选择什么元素进行放射性标记行放射性标记放射性同位素标记放射性同位素标记组成元素组成元素蛋白质:DNADNA：C C、H H、OO、NN、S SC C、H H、OO、NN、P P3535S S3232P P可以直接标记噬菌体吗？可以直接标记噬菌体吗？不可以，噬菌体是病毒，无不可以，噬菌体是病毒，无法单独在
13、培养基上存活，应用含被标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记的大肠杆菌培养基培养噬菌体T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验实验过程实验过程先标记大肠杆菌先标记大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌+含含3535S S的培养基的培养基含含3535S S的大肠杆菌的大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌+含含3232P P的培养基的培养基含含3232P P的大肠杆菌的大肠杆菌再标记T2T2噬菌体T2T2噬菌体噬菌体+含含3535S S的大肠杆菌的大肠杆菌含含3535S S的的T2T2噬菌体噬菌体T2T2噬菌体噬菌体+含含3232P P的大肠杆菌的大肠杆菌含含3232P P的的T2T2噬菌
14、体噬菌体赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验标记的噬菌体标记的噬菌体侵染大肠杆菌侵染大肠杆菌短时间保温短时间保温后搅拌后搅拌离心离心搅拌使吸附在细菌上的搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离噬菌体与细菌分离保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。离心的目的是让上清液中析离心的目的是让上清液中析出重量较轻的出重量较轻的T2T2噬菌体颗噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。下被感染的大肠杆菌。T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验3535S S标记的标记的噬菌体噬菌体用用353
15、5S S标记的噬菌体标记的噬菌体与大肠杆菌混合与大肠杆菌混合经短时间保温后经短时间保温后用搅拌器搅拌用搅拌器搅拌离心检测上清液和离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性噬菌体的放射性上清液放射性很高上清液放射性很高沉淀物放射性很低沉淀物放射性很低子代噬菌子代噬菌体中无体中无3535S S不能证明蛋白质不是遗传物质。不能证明蛋白质不是遗传物质。上清液放射性很高上清液放射性很高说明T2T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。沉淀物放射性很低沉淀物放射性很低搅拌不充分，有少量含3535S S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉
16、淀物中。T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验3232P P标记标记的噬菌体的噬菌体说明T2T2噬菌体中的DNADNA进入了大肠杆菌。说明说明DNADNA是真正的遗传物质是真正的遗传物质子代噬菌子代噬菌体中含体中含3232P P用用3232P P标记的噬菌体标记的噬菌体与大肠杆菌混合与大肠杆菌混合经短时间保温后经短时间保温后用搅拌器搅拌用搅拌器搅拌离心检测上清液和离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性噬菌体的放射性上清液放射性很低上清液放射性很低沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高上清液放
17、射性很低上清液放射性很低培养（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。培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验3535S S标记的噬菌体3232P P标记的噬菌体上清液上清液沉淀物沉淀物子代噬菌体子代噬菌体结论结论思考思考 讨论讨论1.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？个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察
18、因遗传物质改变导致的结构只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。和功能的变化。繁殖快，细菌繁殖快，细菌20-30min20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。量繁殖。思考思考 讨论讨论2.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？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。没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。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、最大的
19、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）脂质、蛋白质等）思考思考 讨论讨论3.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？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技赫尔希采用的主要技术手段：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。术、物质的提纯和分离技术等。启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以启示：科学成果的取得必须有技术
20、手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的科学与技术是相互支持、相互促进的。两 个 经 典 实 验 的 比 较两 个 经 典 实 验 的 比 较艾弗里实验艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验处理方式处理方式对照原则对照原则实验结论实验结论设计思路设计思路直接分离直接分离同位素标记法同位素标记法S S型细菌的分离物质分别与型细菌的分离物质分别与R R型细菌混合培养相互对照型细菌混合培养相互对照分别标记噬菌体分别标记噬菌体DNADNA和蛋白质和蛋白质的两组实验相互对照的两组实验相互对照设法将设法将DNADNA与其他物质分开，与
21、其他物质分开，单独地直接研究各自不同的遗传功能单独地直接研究各自不同的遗传功能证明证明DNADNA是遗传物质，是遗传物质，蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质证明证明DNADNA是遗传物质，但不能是遗传物质，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内）（蛋白质没有进入细菌体内）RNARNA是遗传物质的实验证明是遗传物质的实验证明结论：结论：RNARNA是烟草花叶病毒的遗传物质是烟草花叶病毒的遗传物质蛋白质蛋白质RNA RNA 分别侵染健康烟草植株分别侵染健康烟草植株得到全新病毒得到全新病毒不能得到病毒不能得到病毒RNARNA蛋白质蛋白质烟草花叶病毒（TM
22、VTMV）只含蛋白质和RNARNA患病患病不患病不患病小 结小 结格里菲斯的体内转化实验艾弗里的体外转化实验转化因子是什么加热杀死的S型细菌中含有转化因子肺炎链球菌的转化实验T2噬菌体侵染大肠杆菌实验DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质RNA是TMV的遗传物质DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质RNA是RNA病毒的遗传物质更多实验证据更多实验证据DNA是主要的遗传物质DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗
23、传物质习题巩固0 4习题巩固习题巩固1.枯草杆菌具有不同类型，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.A.多肽 B.B.多糖 C.C.组氨酸 D.DNA D.DNA D D2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（）A.DNAA.DNA是遗传物质C.C.病毒中有DNADNA，但没有蛋白质AAB.B.遗传物质包括蛋白质和DNADNAD.D.细菌中有DNADNA，但没有蛋白质习题巩固习题巩固3.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在
24、细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量 噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。试分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是内的主要是DNADNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。外壳的。习题巩固习题巩固4.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌休侵染细菌
25、的实验。分析DNA作为遗传物质所具备的特点。肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。稳定等。习题巩固习题巩固5.下列关于生物遗传物质的叙述中，正确的是()A细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA B所有生物的遗传物质都是DNA C具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA D生物的遗传物质是DNA或RNA，具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA D D习题巩固习题巩固6.下列关于遗传物质的说法，错误的是()真核生物的遗传物质是DNA 原核生物的遗传物质是RNA 细胞核的遗传物质是DNA 细胞质的遗传物质是RNA HIV病毒的遗传物质是DNA或RNA A B C DC C
