1、第三章 基因的本质第一节 DNA是主要的遗传物质科学家发现：染色体科学家发现：染色体主要组成成分主要组成成分蛋白质蛋白质和和DNA。DNA染色体在遗传染色体在遗传上的连续性和上的连续性和稳定性稳定性蛋白质蛋白质孟德尔通过豌豆孟德尔通过豌豆实验证明生物的实验证明生物的性状由性状由遗传因子遗传因子控制控制摩尔根通过果蝇摩尔根通过果蝇实验证明基因位实验证明基因位于于染色体染色体上上20世纪世纪20年代年代 蛋白质是遗传物质蛋白质是遗传物质氨基酸的多种多样的排列顺序氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息可能蕴含着遗传信息20世纪世纪30年代后年代后DNA才是遗传物质才是遗传物质脱氧核糖磷酸含氮碱
2、基大多数科学家认为蛋白质是遗传物质“我们表示怀疑！我们表示怀疑！”艾弗里艾弗里赫尔希赫尔希格里菲思格里菲思蔡斯蔡斯 证明证明DNADNA是遗传物质的实验是遗传物质的实验格里菲思体内转化实验艾弗里的体外转化实验格里菲思格里菲思艾弗里艾弗里赫尔希赫尔希蔡斯蔡斯肺炎链球菌的转化实验噬菌体侵染细菌的实验肺炎链球菌肺炎链球菌肺炎链球菌能引起人的肺炎和肺炎链球菌能引起人的肺炎和呼吸系统的疾病。对小鼠也有极大呼吸系统的疾病。对小鼠也有极大的杀伤力，的杀伤力，使小鼠患肺炎，并发败使小鼠患肺炎，并发败血症死亡血症死亡。无荚膜无荚膜菌落菌落粗糙粗糙有荚膜有荚膜菌落菌落光滑光滑有毒性有毒性R型菌型菌多糖类荚膜多糖类
3、荚膜S型菌型菌无毒性无毒性 荚膜是某些细菌的细胞外的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的可抵抗吞噬，利于细菌在宿主体内生活并繁殖。R型活细菌S型活细菌小鼠不死亡（第一组）小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌（第二组）S型活细菌加热杀死的S型细菌小鼠不死亡（第三组）R型活细菌+加热杀死的S型细菌小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌（第四组）S型活细菌加热杀死S型菌R型活菌 S型活菌转化转化格里菲斯推断：加热加热杀死的杀死的S型菌型菌含含有某种促使有某种促使R型活细菌型活细菌为为S型活细菌的活型活细菌的活性物质性物质“转化因子转化因子”多糖 脂类
4、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？你会如何设计实验进一步探究？你会如何设计实验进一步探究？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。“转化因子转化因子”会是谁？会是谁？1、科学家：20世纪40年代，艾弗里及其同事2、实验思路巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化多糖多糖脂质脂质蛋白蛋白质质RNADNAS型细菌型细菌多糖多糖脂质脂质 蛋白质蛋白质RNA DNARNA DNA奥斯瓦德奥斯瓦德西奥多西奥多艾弗里艾弗里二、肺炎链球菌体外转化实验应用场景：对照实验加法原理：与常态比较，人为增加某种影响
5、因素。（eg.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验）自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”应用场景：对照实验减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。（eg.艾弗里的肺炎链球菌转化实验）自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”肺炎链球菌的肺炎链球菌的（体外）（体外）转化实验转化实验有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物第一组+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第二至四组+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第五组+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。同时证明了蛋白质等
6、不是遗传物质。分析实验变量？自变量：是否加入酶及酶的种类；因变量：培养基中是否有活得S菌。实验结论三、肺炎链球菌体外转化实验1）DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。（DNA是遗传物质）2）蛋白质等其他物质不是遗传物质。注意：该实验不能证明DNA是主要的遗传物质。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基因基因加热加热杀死杀死被破坏的被破坏的S型细菌型细菌X 基 因 吸基 因 吸附 在附 在 R 型型细细菌表面菌表面X基因进入基因进入R型细菌型细菌整合整合R型型细细菌转化成菌转化成S型型细细菌菌注意注意：只是：只是少数少数R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌型细菌转化实质：肺炎
7、链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息。肺炎链球菌的肺炎链球菌的（体外）（体外）转化实验转化实验 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的纯DNA（0.02%蛋白质）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。那么，有没有比细菌更为简单的实验材料，还能够把蛋白质和DNA彻底分开？1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，完成了另一个有说服力的实验。1、病毒：（T2噬菌体）蛋白质外壳DNA（含C、H、O、N、P）1.组成：蛋白质外壳 和DNA2.生活方式：专门寄生于大肠杆菌中3.病毒侵染细
8、菌的过程：吸附 注入 合成 组装 释放l T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。（含C、H、O、N、S）四、噬菌体侵染细菌的实验侵入别的细菌注入复制、合成吸附组装释放吸附注入复制、合成组装释放 噬菌体侵染细菌的过程2、实验过程（1952年，赫尔希与蔡斯）1）实验方法：32P35S思考:如何标记T2噬菌体的DNA和蛋白质？提示问题：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）四、噬菌体侵染细菌的实验（含C、H、O、N、P）（含C、H、O、N、S）大肠杆菌含35S的培养基 含35S的细菌：标记噬菌体噬菌体含35S的大肠
9、杆菌 含35S的噬菌体：标记细菌第一步：获得被标记的T2噬菌体第二步：用 去感染 。第三步：短时间培养，离心、搅拌，观察上清液和沉淀物的放射性未被标记的大肠杆菌标记的T2噬菌体四、噬菌体侵染细菌的实验噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验被标记的噬菌体被标记的噬菌体侵染大肠杆菌侵染大肠杆菌短短时间时间保温保温后后搅拌搅拌离心离心搅拌搅拌使吸附在细菌上使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离的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。离心离心的目的是让的目的是让上清液中上清液中析出重量较轻的析出重量较轻的T2噬菌
10、体噬菌体颗颗粒粒，而，而离心管的沉淀物中留离心管的沉淀物中留下被感染的下被感染的大肠杆菌。大肠杆菌。35S标记的标记的噬菌体噬菌体用用35S标记的噬菌体标记的噬菌体与大肠杆菌与大肠杆菌混合混合经短时间保温后经短时间保温后用搅拌器用搅拌器搅拌搅拌离心离心检测检测上清液上清液和和沉淀物沉淀物中的放射性物质中的放射性物质上清液放射性很上清液放射性很高高沉淀物放射性很沉淀物放射性很低低上清液放射性很上清液放射性很高高，沉淀物放射性很，沉淀物放射性很低低蛋白质外壳没有进入大肠杆菌蛋白质外壳没有进入大肠杆菌不能证明蛋白质不是遗传物质。搅拌不充分搅拌不充分理论上理论上上清液上清液沉淀物沉淀物其中一个其中一个
11、大肠杆菌大肠杆菌实际上实际上35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？搅拌不充分搅拌不充分导致导致部分蛋白质外壳吸附部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。细菌到沉淀物中。32P标记的标记的噬菌体噬菌体T2噬菌体中的噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌进入了大肠杆菌用用32P标记的噬菌体标记的噬菌体与大肠杆菌与大肠杆菌混合混合经短时间保温后经短时间保温后用搅拌器用搅拌器搅拌搅拌离心离心检测上清液和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上清液放射性很上清液放射性很低低沉淀物放射性很沉淀物放射性很高高上清液放射性很上清液放射性很低低，沉淀物放射性很，沉淀物放
12、射性很高高说明DNA是真正的遗传物质保温时间长保温时间长理论上上清液上清液沉淀物沉淀物实际上部分噬菌体部分噬菌体未侵染未侵染大肠杆菌大肠杆菌部分噬菌体部分噬菌体释放出来释放出来释放释放实际上保温时间短保温时间短32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？小组小组讨论：下列实验结果能否讨论：下列实验结果能否直接证明直接证明 DNA是遗传物质？为什么？是遗传物质？为什么？第一组第一组实验实验35S标记标记蛋白质蛋白质放射性同位素主要放射性同位素主要分布在上清液中。分布在上清液中。子代噬菌体子代噬菌体无放射性无放射性第二组第二组实验实验32P标记标记DNA放射性同位素主要放射性同位素主要分布在沉淀
13、物中。分布在沉淀物中。子代噬菌体子代噬菌体有放射性有放射性子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是真才是真正的遗传物质正的遗传物质。噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体结论有放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，结构简单个体小，结构简单，细，细菌是单细胞生物，病毒菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，和蛋白质外壳，易于观易于观察察因遗传物质改变导致因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
14、的结构和功能的变化。繁殖快繁殖快，细菌，细菌20-30min就可繁殖一代，病就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。毒短时间内可大量繁殖。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？三个经典实验对比结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质蛋白
15、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 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？SARS病毒病毒艾滋病病毒（艾滋病病毒（HIV）COVID-19流感病毒流感病毒埃博拉病毒就整个生物界来说，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。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 玉米、人原核生物乳酸菌、蓝藻无细胞结构的生物DNA病毒 噬菌体RNA病毒 烟草花叶病毒DNA 和RNADNA DNA DNA RNA RNA 疯 狂 刷 题 i n g1.枯草杆菌具
16、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.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA D2.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C.病毒中有DNA，但没有蛋白质AB.遗传物质包括蛋白质和DNAD.细菌中有DNA，但没有蛋白质疯 狂 刷 题 i n g3.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
17、壳的来源。实验实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌表明，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DNA，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因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬利用亲代噬菌体的遗传信息，菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质来合成蛋白质外壳的。外壳的。疯 狂 刷 题 i n g4.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌休侵染细菌的实验。分析DNA作为遗传物质所具备的特点。肺炎肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验双球菌转化
18、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：证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精能够精确地复制自己确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力具有贮存遗传信息的能力；结构比较结构比较稳定等稳定等。疯 狂 刷 题 i n g5.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 D6.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完美撒花感谢聆听
