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1、第三章 基因的本质,第1节 DNA是主要的遗传物质,孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由 控制。,染色体,摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于 上。,蛋白质和DNA,科学家发现：染色体主要组成成分：。,遗传因子,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、遗传物质可能具有什么特点？,遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制，传递给下一代等。,2、证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？,同位素标记法、分离提纯法等。,一、对遗传物质的早期推测,蛋白质(氨基酸)多种多样：遗传物
2、质,20世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质,染色体,DNA（结构不清楚）：？,DNA基本单位脱氧核苷酸,脱氧核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,20世纪30年代：,脱氧核苷酸的种类,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,20世纪30年代：DNA有重要作用,多糖类荚膜,R型菌：菌落粗糙(Rough)、无毒性,(一)肺炎双球菌,一、肺炎双球菌的转化实验,S型菌：菌落光滑（Smooth）、有毒性,小鼠：败血病,（1）.将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。,（2）.将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。,2、实验方法和现象,（3）.将加热杀死后的S型细菌注射到小
3、鼠体内，小鼠不死亡,（4）.将R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡,分离得到S型活细菌,分离得到有毒S型死细菌,无毒R型活细菌+有毒S型死细菌 小鼠死亡,+,R型活细菌,S型死细菌,小鼠死亡,加热杀死的S型菌中有“转化因子”！,问题：第四组实验小鼠死亡的原因是？对比三、四组实验，能得出什么结论？,格里菲斯结论:加热杀死的S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型活细菌转化为S型活细菌。,没有提到DNA是转化因子,问题：格里菲斯实验的结论是什么？能否证明DNA是遗传物质？,不能,促进上述转化的“转化因子”是什么？,寻觅“转化因子”？你有什么样的设计思路，关键是什么？,关键
4、思路：将DNA与蛋白质等其他物质分 开，单独、直接地观察它们的作用。,一、肺炎双球菌转化实验,体外转化实验,分离提纯S型细菌的,蛋白质,多糖,脂质,RNA,DNA,分别与R型活细菌混合培养,R,S,R,S,2艾弗里等科学家的实验过程,通过该实验，证明了什么？,DNA是遗传物质而蛋白质不是,DNA+DNA酶,DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。,以上转化实验表明：,D N A 是 遗 传 物 质。,实验结论：,格里菲思推论：,加热杀死的S型细菌中含有转化因子,艾弗里提出的结论：,DNA才是遗传因子，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质,DNA是遗传物质，
5、蛋白质等不是遗传物质,结论：,回顾思考：,1 将有荚膜的S型肺炎双球菌注入到小白鼠体内会导致小白鼠因_ 而死亡，而无荚膜的R型细菌注入到小白鼠体内_，但如果将R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合再注入到小白鼠体内则_，此实验说明S型细菌体内存在着能使R型细菌转化成S型细菌的_，经实验证明这种物质是_。,患败血症,小鼠正常,小鼠死亡,转化因子,DNA,思考题,2、【典型例题1】格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（）DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 DNA是主要的遗传物质 蛋白质不是遗传物质 糖类不是遗传物质 A B.C.D.,A,疑问：,由于艾弗里的实验中提取的DNA，纯度最高
6、时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人表示怀疑。那么要怎样设计才能让人无可挑剔呢？设法把DNA和蛋白质分开，然后单独、直接观察DNA和蛋白质的作用。,实验中最关键的设计思路,噬菌体,二、噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希、蔡斯）,蛋白质：DNA：,成分：生活方式：,寄生在大肠杆菌体内的病毒,脱氧核苷酸 C、H、O、N、P,氨基酸 C、H、O、N、S,35S标记蛋白质,32P标记DNA,噬菌体侵染细菌的动态过程：,侵染别的细菌,合成,组装,释放,吸附,注入,视频,大肠杆菌提供四种脱氧核苷酸。,大肠杆菌提供氨基酸,1、谁提供模板DNA？,噬菌体,2、谁合成DNA和蛋白质的原料？,在噬菌体侵染细菌的过程
7、中，思考：,3、谁提供场所？,大肠杆菌,(一)、标记噬菌体方法：同位素示踪(标记)法,返回,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,标记T2噬菌体,T2噬菌体+含35s的大肠杆菌 含35sT2的噬菌体,T2噬菌体+含32p的大肠杆菌 含32pT2的噬菌体,三、噬菌体侵染细菌的实验 1952,返回,1、为什么选择35S和32P作标记而不选用其他的同位素?,2、第一（二）组实验中为什么上清液的放射性很高（低），沉淀物的放射性很低（高）？,因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于 DNA的组分中。用14C和18O
8、等元素是不可行的，因为 T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。,在第一组实验中，35S标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合培养后，搅拌不充分，使吸附在大肠杆菌外被35S标记的噬菌体蛋白质外壳没有与大肠杆菌完全分离开，离心后进入沉淀物中，使沉淀物中出现放射性。在第二组实验中，32P标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养的时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液；混合培养的时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。,标记细菌,标记噬菌体,噬菌体侵染细菌（短时间保温）,搅拌离心,观察放射性的分布,“保温”：为噬菌体培
9、养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。,搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离,离心的目的：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。,内部无DNA的噬菌体外壳,实验过程,噬菌体侵染细菌时,_进入细菌的细胞中，而_ 仍留在外面。因此,子代噬菌体的各种性状是通过亲代的_ 遗传给后代的,因此_ 才是真正的遗传物质。,赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验表明:,DNA,DNA,DNA,蛋白质外壳,第二组实验,实验结果及结论：,第一组 实验,亲代噬菌体,32P标记DNA,35S标记蛋白质,大肠杆菌内,有32P标记DNA,无35S标记蛋白质,子代噬菌体,DNA有
10、32P标记,外壳蛋白质无35S,实验结论,DNA分子是遗传物质,结论：噬菌体侵染细菌时，进入到细菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的传递的。才是真正的遗传物质。,思考与讨论,1.细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。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。（2）繁殖快。细菌2030 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。,2.最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。,3.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术
11、、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。科学成果的取得必须有技术手段做保证，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。,烟草花叶病毒,RNA,蛋白质,得花叶病,不得花叶病,结论：RNA烟草花叶病毒的遗传物质,RNA是遗传物质的证据,三：DNA是唯一的遗传物质吗？,得花叶病,不得花叶病,RNA是遗传物质的证据,结论：烟草花叶病毒的RNA控制其性状，RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。,具有细胞结构的生物,真核生物的遗传物质,原核生物的遗传物质,DNA,多数病毒的遗传物质是DNA,少数病毒的遗传物质
12、是RNA,绝大多数生物的遗传物质是DNA,DNA是主要的遗传物质,植物细胞中DNA的载体：染色体、叶绿体、线粒体,动物细胞中DNA的载体：染色体、线粒体,所以说，染色体是DNA的主要载体。,DNA的分布,原核细胞和病毒没有染色体。,例：病毒的遗传物质是（）人的遗传物质是（）A、DNA B、RNA C、DNA和RNA D、DNA或RNA,D,A,习题,1一切生物的遗传物质是：()ADNA BRNA C核酸 D蛋白质2注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（）AR型肺炎双球菌 B加热杀死后的R型肺炎双球菌 C加热杀死后的S型肺炎双球菌 D加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合,C,D,3格里菲思和
13、艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（）DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 DNA是主要的遗传物质 蛋白质不是遗传物质 糖类不是遗传物质 DNA能产生可遗传的变异A B C D,A,4噬菌体侵染细菌的实验证明了（）ADNA是主要的遗传物质 BDNA和蛋白质是遗传物质CDNA是遗传物质 DRNA是遗传物质,C,课后练习,基础题 1.（1）（）;(2)（）。2.C。3.D。拓展题1.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DNA，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。2.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；结构比较稳定等。,
