1、 生物学生物学 必修二必修二遗传和进化遗传和进化 第第3 3章章 第第1 1节节DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质第第2 2课时课时 1952年，美国遗传学家赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。噬菌体侵染细菌的实验 是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌。子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。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。1、实验思路2、实验方法噬菌体侵染细菌的实验噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA
2、。在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。思考：如何利用放射性同位素进行标记？（如何区别DNA和蛋白质？）思考：利用培养基能直接培养噬菌体吗？不能，因为病毒寄生于活细胞才能生存。培养带标记的噬菌体：3、实验过程含放射性同位素35S培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含35S）T2噬菌体（含35S）培养噬菌体含放射性同位素32P培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含32P）T2噬菌体（含32P）培养噬菌体噬菌体侵染细菌的实验3、实验过程在搅拌器中搅拌、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
3、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 35S标记的噬菌体侵染细菌：噬菌体侵染细菌的实验短时间保温的目的?搅拌的目的？离心的目的？保证噬菌体的DNA进入大肠杆菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。上清液：蛋白质外壳沉淀物：大肠杆菌、子代噬菌体3、实验过程在搅拌器中搅拌、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
4、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 35S标记的噬菌体侵染细菌：噬菌体侵染细菌的实验实验表明噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，没有进入到细菌中。32P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32P标记在新形成的噬菌体中检测到32P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32P标记的噬菌体与细菌混合32P标记的噬菌体3、实验过程噬菌体侵染细菌的实验实验表明噬菌体侵染细菌时，DNA 进入到细菌中。噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌内部,噬
5、菌体的DNA进入了细菌内部。在噬菌体中,亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA。也就是说,子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的。因此DNA才是噬菌体是遗传物质。4、实验分析:5、实验结论:噬菌体侵染细菌的实验不能证明蛋白质不是遗传物质（1）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因6、实验误差原因分析由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。（2）用32P标记的噬菌体侵染大肠
6、杆菌，上清液中含放射性的原因噬菌体侵染细菌的实验搅拌过于剧烈，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。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。酶解法:分别加入到R型菌中同位素标记法：标记DNA和蛋白质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”三个经典实验对比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？2、从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本
7、思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？（1）个体很小，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，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。（2）繁殖快，细菌2030min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。从控制自变量的角度，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。思考讨论 最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的其它物质。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、物质的提纯和鉴定技术等
8、。赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体的培养技术、同位素标记技术以及物质的提取和分离技术等。启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。DNADNA是唯一的遗传物质吗？烟草花叶病毒烟草花叶病毒 左：正常烟叶左：正常烟叶 右：病叶右：病叶1、烟草花叶病毒侵染实验RNA是遗传物质的实验证据蛋白质蛋白质RNA RNA 分别侵染健康分别侵染健康烟草植株烟草植株患病患病不患病不患病得到病毒得到病毒不能得到病毒不能得到病毒 ：RNA是遗传物质的实验证据实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNATMV 2TMV 2RNA2RNA2蛋白质蛋白质2
9、 2蛋白质蛋白质1+RNA 21+RNA 2TMV 2TMV 2TMV 1TMV 1RNA1RNA1蛋白质蛋白质1 1蛋白质蛋白质2+RNA12+RNA1TMV 1TMV 12、烟草花叶病毒重建实验 ：进一步实验证明：烟草花叶病毒的遗传物质是RNADNA是主要的遗传物质生物的遗传物质细胞生物含有DNA和RNA真核生物的遗传物质为DNA；原核生物的遗传物质为RNA细胞核中的遗传物质为DNA；细胞质中的遗传物质为RNA人的遗传物质主要DNA病毒含有DNA或RNADNA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DNA1.真核生物和原核生物的遗传物质均为DNA；2.细胞核和
10、细胞质中的遗传物质均为DNA；3.某生物的遗传物质是唯一的。不同生物体内遗传物质的区别生物类型核酸种类遗传物质实例有细胞结构的生物真核生物DNA和RNADNA玉米、小麦、人原核生物乳酸菌、蓝藻无细胞结构的生物DNA病毒DNADNA噬菌体RNA病毒RNARNA烟草花叶病毒、HIV、SARS等研究表明,小鼠体内的两种细菌含量变化如下图所示。S型活细菌是怎样产生的?S型细菌是有毒性的,据此推测曲线BC段上升的原因是什么?提示:加热致死的S型细菌的DNA 将R型细菌转化为S型活细菌。提示:有毒的S型细菌在小鼠体内增殖,导致小鼠的免疫力降低,R型细菌、S型细菌数量都增加。1.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的
11、噬菌体侵染细菌的实验,进行了以下3个实验:用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌;用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌;用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌。短时间保温后离心,以上3个实验中放射性出现的位置依次是()A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液B.沉淀物、上清液、沉淀物C.上清液、上清液、沉淀物和上清液D.沉淀物、沉淀物、沉淀物D2.如果用3H、15N、32P、35S共同标记噬菌体后,让其侵染未被标记的细菌,在产生的子代噬菌体中,能够找到的放射性元素为()A.在外壳中找到3H、15N和35SB.在DNA中找到3H、15N和32PC.在外壳中找到15N和35SD.在DNA中找到15N、32P和35SB3.用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的放射性元素是（）A.可以在外壳中找到15N、35S B.可以在DNA中找到15N、32P C.可以在外壳中找到15N D.可以在DNA中找到15N、32P、35SB4.“DNA是主要的遗传物质”是指()A、遗传物质的主要载体是染色体 B、大多数生物的遗传物质是DNAC、细胞里的DNA大部分在染色体上 D、染色体在遗传上起主要作用B
