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1、第3章 基因的本质,第1节 DNA是主要的遗传物质,19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由 基因 控制的?,20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于 染色体 上。,20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由 蛋白质和DNA（成分）组成。,蛋白质,DNA,染色体,二、染色体的组成,实验材料：,两种肺炎双球菌,R型菌菌落:粗糙，无荚膜，无毒,S型菌菌落:光滑，有荚膜，有毒，可致死,一.格里菲思的肺炎双球菌转化实验,在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？,必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。,
2、S型活细菌,多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA水解物,R,R,R,R,R,R,S,少数,多数,(二）、实验：艾弗里进行的转化实验（细菌体外的转化）,T2噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA?,?,DNA和蛋白质,应分别标记哪一种元素？,DNA标记P;蛋白质标记S。,1952年赫尔希和蔡斯设计了一个巧妙实验：用放射性同位素标记和测试。,赫尔希和蔡斯的实验,T2噬菌体的结构分_和_，其外 壳由_组成，头部含_。,头部,尾部,蛋白质,DNA,噬菌体是营_生活的一种_，故其增殖时的场所和所需物质均来自_。,寄生,病毒,寄主细胞,噬菌体侵染细菌的实验,噬菌体是专门寄生在活细菌体内的一类病毒，最
3、终导致细菌细胞瓦解。噬菌体主要由头部（含DNA）和尾部（含蛋白质）组成。一般来说，蛋白质含S不含P，而DNA含P不含S。因而可将噬菌体内的S和P分别作同位素标记，来分析DNA和蛋白质在噬菌体生命活动过程中所起的作用。,实验原理：,1.吸附 2.注入 3.合成 4.组装 5.释放,赫尔希和蔡斯的实验,二、噬菌体侵染细菌的实验,3、研究方法：,同位素标记法,蛋白质的组成元素：D N A 的组成元素：,C、H、O、N、S,C、H、O、N、P,（标记32P）,（标记35S）,标记噬菌体方法：,在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养细菌,分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和
4、含35S的噬菌体,S,P,过程探究3赫尔希和蔡斯的实验：,?,如何让噬菌体被标记？,过程探究3赫尔希和蔡斯的实验：,过程探究3赫尔希和蔡斯的实验：,实验过程及结果：,上述实验结果表明，噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，而是留在细菌的外部，噬菌体的DNA却进入了细菌体内。可见噬菌体在细菌体内的增殖是在亲代噬菌体DNA的作用下完成的。,课堂小结,核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的，因此DNA是主要的遗传物质。,（4）、离心分离技术的发展,1、轻的物质在上面；2、重的物质在下面；3、噬菌体轻，细菌重；,生物亲代与子代
5、之间，在形态、结构和生理功能上常常相似，这就是遗传现象。生物体的性状之所以能够传给后代，是由于生物体内具有对遗传起决定作用的物质遗传物质，而且这种物质可以从亲代传递到子代，从而使生物表现出遗传。那么，生物体内的众多物质中，哪一种物质可以成为遗传物质呢？,生物的各项生命活动都有它的物质基础。生物遗传的物质基础是什么呢？,单击画面继续,一，染色体在生物的遗传中具有重要作用,请看下面两则资料,19世纪末叶，生物学家通过对细胞的有丝分裂丝，减数分裂和受精过程的研究，认识到染色体在生物的遗传中具有重要的作用-染色体与遗传物质密切相关。,亲代,雄体,减数分裂,精子,雌体,减数分裂,卵细胞,受精作用,受精卵
6、,有丝分裂,子代,(2N),(N),(2N),(2N),(2N),(N),问题链：,自主探究，提出问题。,单击画面继续,通过对细胞有丝分裂、减数分裂和受精过程的研究，人们了解到染色体在生物的传宗接代过程中，能够保持一定的稳定性和连续性。因此，人们认为染色体在遗传上起着主要作用。,DNA是主要的遗传物质的探究实验：,艾弗里确定转化因子的体外转化实验,噬菌体侵染细菌的实验,格里菲思的肺炎双球菌转化实验。,(一)格里菲思的肺炎双球菌的转化实验,1、实验目的.。2、实验原理-3、实验材料-4、实验步骤-5、实验现象及结论-,请思考：为什么第四组中的小鼠死亡了,?,格里菲思的推断：在第四组实验中，已经被
7、加热杀死的型菌中，必然含有某种可以促进这一转化的活性物质“转化因子”。,那么，“转化因子”是什么物质呢?,艾弗里确定转化因子的实验,实验设计寻找转化因子：,在杀死的S型细菌中含有哪些物质？,但究竟哪一个才是转化因子呢？,讨论:假如你是当时科学家你应该怎样来设计”证明转化因子是什么物质”的实验?艾,请看“艾费里确定转化因子的体外转化实验：,实验过程及结果：,S型活细菌,DNA的纯度越高，转化就越有效,（二）美艾弗里确定转化因子的实验(体外转化实验）,过程探究2艾弗里的实验：,过程探究2艾弗里的实验：,过程探究2艾弗里的实验：,DNA是使R型细菌产生稳定变化的物质DNA是转化因子。,以上转化实验表
8、明：,DNA 是 遗 传 物 质。,实验结论：,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：,一、艾弗里的思路,选用肺炎双球菌,DNA是遗传物质,将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别与R 型细菌进行混合。,只有DNA与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌,DNA就是遗传物质,由此可见:科学家是设法把DNA与蛋白质分开，从而单独地、直接地去观察DNA的作用。,实验方法：,同位素标记示踪法,烟草花叶病毒,噬菌体侵染细菌的动态过程：,吸附,侵染别的细菌,4、实验过程及结果,4、实验过程及结
9、果,第一组 实验,第二组实验,亲代噬菌体,35 S标记蛋白质,32 P标记DNA,寄主细胞内,无35S标记蛋白质,有32P标记DNA,子代噬菌体,外壳蛋白质无35S,DNA有32P标记,实验结论,DNA分子具有连续性，是遗传物质,（5）结果分析：上述实验结果表明，噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部，而是留在细菌的外部，噬菌体的DNA却进入了细菌体内。可见噬菌体在细菌体内的增殖是在亲代噬菌体DNA的作用下完成的。（6）结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA的遗传而来的，亲代与子代之间保持有连续性的物质是DNA而不是蛋白质，因此，DNA才是噬菌体真正的遗传物质。,提出问题,实验方案：,2、
10、分别与R型细菌混合培养，观察其后代是否有S型细菌出现.,1、从活的S型细菌中分离，提取出各种成分，(DNA、蛋白质和多糖 等物质),DNA蛋白质和其他物质谁是遗传物质?,作出假设:,实施方案 验证预测,预期效果：,DNA是遗传物质,只有加入S型菌的DNA才能使R型菌转变成S型菌,分析结论,实验材料：,两种类型的肺炎双球菌(R型和S型),过程探究2艾弗里的实验分析：,?,只在A组中出现S型细菌,说明了什么?,只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌,知识建构2 DNA是转化因子。,?,有没有可能是DNA上仍沾有的0.02%蛋白质是转化因子呢？,?,有没有比细菌更为简单的实验材料？,二、噬菌体侵
11、染细菌的实验,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,磷仅存在于DNA分子中.,噬菌体侵染细菌的动态过程：,动画,侵入别的细菌,侵入,合成,组装,释放,吸附,过程探究3赫尔希和蔡斯的实验：,A、B两组实验结果:,A组标记的是蛋白质，侵染时留在外面，产生的子代噬菌体不含放射性。B组标记的是DNA，侵染时进入细菌体内，产生子代噬菌体含有放射性。,?,实验说明什么？,噬菌体进入细菌中的是DNA，蛋白质留在外面，这样就形成了与亲代一样的噬菌体，遗传物质是DNA,而不是蛋白质.它的蛋白质不是亲代连续下来的，是由DNA控制合成的。,知识建构3DNA是遗传物质。,
12、?,所有生物的遗传物质都是DNA吗？,?,相关链接SARS病毒的结构：,相关链接 SARS病毒的遗传物质：,?,SARS病毒中，谁是遗传物质？,知识建构4 RNA是遗传物质。,课堂延伸,设计实验：证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？,烟草花叶病毒（TMV）,被病毒感染的烟草叶片,设计实验：,蛋白质,RNA,设计思路：,技术方法：,将蛋白质与RNA分离，单独观察,自身分离、化学提取分离、酶解法分离,分离DNA与蛋白质的技术手段有三类：（1）自身分离。（同位素标记观察）（2）化学提取法分离RNA与蛋白质，（3）用RNA酶和蛋白酶分别处理噬菌体,分离,分离,重组,重组,感染,新的病毒,产生哪种病毒？,
13、知识建构5大多数生物以 为遗传物质，少数生物以 为遗传物质，所以 是一切生物的遗传物质，是主要的遗传物质。蛋白质（是，不是）遗传物质。,DNA,RNA,核酸,DNA,不是,DNA是唯一的遗传物质吗？,二、RNA是遗传物质的实验证明,烟草花叶病毒、车前草病毒实验过程：,烟草花 叶病毒,车前草 病毒,两叶片表现症状不同，其根本原因是？,烟草花叶病毒和车前草病毒具有不同的RNA,烟草花叶病毒、车前草病毒重组实验过程：,烟草花叶病毒,车前草病毒,实验结论：,烟草花叶病毒、车前草病毒的遗传物质是RNA,烟草花叶病毒,烟草花叶病毒,烟草花叶病毒,RNA（核糖核酸）有些病毒（如烟草花 叶病毒），它们不含有D
14、NA,只含有RNA。在这种情况下，RNA就起着遗传物质的作用。,3、DNA是主要遗传物质的证据,DNA主要的遗传物质 目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。,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,B,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。,背景知识：烟草花叶病毒是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。,染色体由DNA和蛋白质构成。那么DNA和蛋白质谁是遗传物质呢？,染色体在生物遗传中起着重要作用,第1节 DNA是主要的遗传物质,请同学们想一想下面两
15、幅图哪个是R型菌？哪个是S型菌？,R型菌（无毒，无荚膜）,S型菌（有毒，有荚膜）,1928年，英国的格里菲思用一种细菌肺炎双球菌做了感染小鼠的实验。,R型菌（无毒，无荚膜）,S型菌（有毒，有荚膜）,一、DNA是遗传物质的证据,S 型细菌,R 型细菌,光滑 Smooth,粗糙 rough,有多糖类的荚膜,无多糖类的荚膜,有毒性，可致死,无毒性,菌落,菌体,毒性,实验思维整理：,（1）实验目的：研究DNA和蛋白质谁是遗传物质？（2）实验材料：两种肺炎双球菌 S型细胞R型细胞菌落光滑粗糙菌体有多糖类的荚膜无多糖类的荚膜毒性有毒性，可致死无毒性（3）实验原理：S型肺炎球菌能使人患肺炎和小鼠患败血症；R
16、型肺炎球菌对人和动物基本无影响。（4）实验过程及结果：将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠正常。将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠正常。将无毒性的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。,（5）关于实验结果的分析实验分析：第1组实验注射的R型活细菌和第3组实验注射的杀死后的S型细菌均对小鼠无影响；第2组实验注射的S型细菌将导致小鼠患败血症而死亡；第4组实验注射R型活细菌和加热杀死后的S型细菌，最终导致小鼠患败血症死亡的事实说明：无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后，转化成了有毒的S型活细菌。并且格里菲
17、斯从小鼠尸体上分离出了有毒性的S型活细菌，还进一步证实了这些转化成的S型细菌的后代也是有毒性的S型活细菌，即是可以遗传的。（6）结论：格里菲思认为，在第4组实验中，已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质“转化因子”。,O.Avery的重大发现未能引起科学家重视的原因：,第一、虽然R.Feulgen（1924年）已证明了DNA是染色体的主要组分之一，但人们仍然认为遗传和染色体上的蛋白质有关。因认为蛋白质分子量大，结构复杂，其中二十种氨基酸不同的排列组合将是个天文数字，可以作为一种遗传信息，且在不同生物体中的同源蛋白之间在结构的特异性上存在着极大的差异。而DNA分子量小，只
18、含4种不同的碱基，人们一度认为不同种的有机体的核酸只有微小的差异，因而形成一种观念，基因和染色体的活性成分是蛋白质。第二、认为转化实验中DNA并未能提得很纯，还附有其他物质，可能正是这些少量的特殊蛋白起转化作用。第三、也有人认为即使转化因子确实是DNA，但也可能DNA只是对荚膜形成起着直接的化学效应，而不是充当遗传信息的载体。,过程探究1格里菲思的实验：,知识建构1 加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物 质“转化因子”。,?,哪种物质是转化因子？,对比A.B组的实验现象，这说明了什么？,什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？,?,?,?,由于体内有活的S型细菌的作用。,活的R型
19、细菌变成了活的S型细菌。,加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生 了转化。,过程探究1格里菲思的实验：,D组小鼠为什么会死亡呢？,活的S型细菌如何出现？,?,S型细菌使小鼠死亡。,假如你是当时的科学家,应该怎样设计实验来证明:转化因子是什么物质?,讨论:,二、肺炎双球菌的转化实验,肺炎双球菌简介：,类型,有多糖类的荚膜，表面光滑，称S型,无多糖类的荚膜，表面粗糙，称R型,有毒,无毒,败血病是由于皮肤受伤后，细菌侵入体内并在血液中繁殖导致大面积感染严重时会导致死亡。,(三)噬菌体侵染细菌的实验,（1）噬菌体和噬菌体的结构模式图,请同学们阅读以下信息,小资料:,T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内
20、的病毒,T2噬菌体侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,从而进行大量的繁殖.,（1）噬菌体的结构模式图,三、噬菌体侵染细菌的实验,T2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA.,蛋白质外壳,DNA,（1）研究方法：,同位素标记法,蛋白质的组成元素：DNA的组成元素：,C、H、O、N、S,C、H、O、N、P,（标记32P）,（标记35S）,标记噬菌体方法：,在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养细菌,分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体,怎样将32P标记到噬菌体的DNA上？,（先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体去感染这种大肠杆菌）,
