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1、第三章 基因的本质第一节 DNA是主要的遗传物质 作为遗传物质，作为遗传物质，必须具备什么条必须具备什么条件呢？件呢？单击画面继续v应具备以下四个特点：应具备以下四个特点：v在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；己；v能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；陈代谢；v具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；v结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后
2、代。作为遗传物质的条件：作为遗传物质的条件：染色体染色体在亲子代在亲子代间间具有稳定性和具有稳定性和和和连续性连续性归纳染色体在有性生殖生物生活史中的变化规律。归纳染色体在有性生殖生物生活史中的变化规律。（雄）（雄）（雌）（雌）遗传物质是蛋白质遗传物质是蛋白质还是还是DNA呢？呢？一把锁和两把钥匙一把锁和两把钥匙著名的肺炎双球菌著名的肺炎双球菌转化实验转化实验19281928年，英国科学家格里菲思年，英国科学家格里菲思（F.Griffith)F.Griffith)菌菌落落肺炎球菌有多种类型。肺炎球菌有多种类型。积极思维积极思维它的菌落它的菌落光滑光滑(Smooth)，菌体菌体有荚有荚膜膜，是是
3、有毒性有毒性的球型的球型菌，能够使菌，能够使人患肺炎人患肺炎或使小鼠患败血病。或使小鼠患败血病。它的菌落它的菌落粗糙粗糙(Rough)，菌体菌体无荚膜无荚膜，是是无毒性无毒性的球型菌。的球型菌。1 1、将、将R R型活细菌注射到小鼠体型活细菌注射到小鼠体 内，小鼠不死亡。内，小鼠不死亡。分析：分析：R R菌不致死，无毒。菌不致死，无毒。2 2、将、将S S型活细菌注射到小鼠体型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。内，小鼠死亡。分析：分析：S S菌使小鼠致死，有毒性。菌使小鼠致死，有毒性。3 3、将加热杀死后的、将加热杀死后的S S型细菌注型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡射到小鼠体内，小鼠不死亡分析
4、：分析：S S菌死亡后失去毒性，菌死亡后失去毒性， 不致死。不致死。4 4、将无毒的、将无毒的R R型活菌与加热杀死型活菌与加热杀死后的后的S S型菌混合后，注射到小鼠体型菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，并分离出内，小鼠死亡，并分离出S S活菌。活菌。R活菌 S活菌+S死细菌转化（有毒有荚膜）（有毒有荚膜）结论：结论：转化因子是什么呢？S型细菌型细菌DNARNA蛋白质蛋白质多糖多糖分别分别+R+R型活菌培养型活菌培养19441944年美国科学家艾弗里的实验年美国科学家艾弗里的实验艾弗里的体外转化实验艾弗里的体外转化实验DNADNA是使是使R R型细菌产生稳定遗传变化的物质。型细菌产生稳定遗
5、传变化的物质。蛋蛋白质多糖白质多糖DNADNA水解产物等不是遗传物质。水解产物等不是遗传物质。 实验结论：实验结论： 分别与分别与R型活细菌混合培养型活细菌混合培养RRRSDNA蛋白质蛋白质多糖多糖S型活菌型活菌RDNA+ DNA酶酶SR(3)(3)实验结果是实验结果是 (4)(4)实验结论是实验结论是 只有只有DNA与与R型活细菌进行混合，才能使型活细菌进行混合，才能使R型细菌转化为型细菌转化为S型型细菌细菌(1)(1)该实验的设计思路是该实验的设计思路是(2)(2)实验中的实验组以及对照组是实验中的实验组以及对照组是将将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂质和型细菌中的多糖、蛋白质、脂质和DNA等
6、分离提取出来，等分离提取出来，分别与分别与R型细菌进行混合，单独观察它们的作用。型细菌进行混合，单独观察它们的作用。实验组：实验组：DNA与与R活菌单独培养。其它都是对照组。用活菌单独培养。其它都是对照组。用DNA酶破坏了酶破坏了DNA的结构，然后去实验，看它是否能完成转化作的结构，然后去实验，看它是否能完成转化作用也是对照。用也是对照。转化转化是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（DNADNA或或RNARNA）而表现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。）而表现出后者的遗传性状或发生遗传性状改变的现象。结论：结论：更具说服力的更具说服力的
7、“噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验”19521952年赫尔希（年赫尔希（A.Hershey)A.Hershey)和蔡斯（和蔡斯（M.Chase)M.Chase)噬菌体（1）结构：头部和尾部）结构：头部和尾部的外表是由的外表是由 构成，构成，头部内含有头部内含有 。（2）增殖特点：在自身）增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，来合成自身的组成成分，进行增殖。进行增殖。（3）与大肠杆菌的关系：）与大肠杆菌的关系：寄生关系寄生关系蛋白质蛋白质DNAT2噬菌体噬菌体思考：思考： 用用1515NN、1414C C、3
8、 3H H、1818OO是否可以？为什么？是否可以？为什么？ 能否用能否用3232P P和和3535S S标记同一个噬菌体来进行实验？标记同一个噬菌体来进行实验？分别标记！分别标记！思考思考1：首先用含放射性同位素（如首先用含放射性同位素（如3232P P）的培养基培养）的培养基培养 ，然后再用上述细菌培养然后再用上述细菌培养，就可得到含放射性元素，就可得到含放射性元素（如（如DNADNA分子中含分子中含3232P P）的）的T T2 2噬菌体。噬菌体。 思考思考2 :制备含放射性同位素制备含放射性同位素T2T2噬菌体的方法：噬菌体的方法：细菌细菌噬菌体噬菌体首先用含放射性同位素（如首先用含放
9、射性同位素（如3535S S）的培养基培养）的培养基培养 ，然后再用上述细菌培养然后再用上述细菌培养，就可得到含放射性元素，就可得到含放射性元素（如蛋白质外壳中含（如蛋白质外壳中含3535S S）的）的T T2 2噬菌体。噬菌体。 细菌细菌噬菌体噬菌体如何制备如何制备32P标记的标记的噬菌体？噬菌体？如何制备如何制备35S标记的标记的噬菌体噬菌体?设计设计思路思路S S是是T T2 2噬菌体的噬菌体的蛋白质的特征元素，蛋白质的特征元素，P P是是T T2 2噬菌体噬菌体的的DNADNA的特征元素的特征元素，用不同的放射性同位素分别标记，用不同的放射性同位素分别标记DNADNA和蛋白质，直接单独
10、地去观察它们的作用和蛋白质，直接单独地去观察它们的作用【T T2 2噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验】第一步：标记细菌第二步：标记噬菌体第三步：标记的噬菌体侵染未标记的细菌第四步：检测放射性用用3535S S标记的噬菌体侵染未标记的细菌标记的噬菌体侵染未标记的细菌3535S S标记标记噬菌体噬菌体+ +细菌细菌搅拌搅拌离心离心上清液：噬菌上清液：噬菌体外壳，放射体外壳，放射性性高高沉淀物：细菌沉淀物：细菌 放射性低放射性低细菌内无放射性细菌内无放射性使细菌与噬菌体外使细菌与噬菌体外壳分开壳分开为什么？为什么？因为被因为被35S标记的标记的噬菌体噬菌体蛋白质外壳不进入细菌内。在上清液。蛋白质
11、外壳不进入细菌内。在上清液。沉淀物中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？沉淀物中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？搅拌离心不充分。搅拌离心不充分。用用32p32p标记的噬菌体侵染未标记的细菌标记的噬菌体侵染未标记的细菌细菌内有放射性细菌内有放射性3232P P标记标记噬菌体噬菌体+ +细菌细菌搅拌搅拌离心离心上：噬菌体上：噬菌体 放放射性低射性低沉淀：细菌沉淀：细菌 高高因为被因为被32P标记的标记的噬菌体噬菌体DNA进入细菌内。不在上清液。进入细菌内。不在上清液。上清液中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？上清液中为什么还具有低的放射性？应该没有才是啊？因为被因为被32P标记的
12、标记的噬菌体噬菌体可能还没有完成侵染过程，或者子代噬可能还没有完成侵染过程，或者子代噬菌体已经释放，经离心到了上清液中显示放射性。菌体已经释放，经离心到了上清液中显示放射性。为什么？为什么？时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完时间限制要严格：既要保证噬菌体已经完成侵染；又要保证子代噬菌体未释放。成侵染；又要保证子代噬菌体未释放。亲代亲代噬菌体噬菌体寄主寄主细胞内细胞内子代子代噬菌体噬菌体3232P P标记标记DNADNA有有3232P P标记标记DNADNADNADNA有有3232P P标记标记3535S S标记蛋白质标记蛋白质 无无3535S S标记蛋白质标记蛋白质 外壳蛋白质外壳蛋白质无无
13、3535S S结论：结论：DNADNA分子在亲子代之间具有分子在亲子代之间具有连续性连续性，是是遗传物质。遗传物质。噬菌体侵染细菌过程噬菌体侵染细菌过程吸附吸附注入注入合成合成组装组装释放释放噬菌体借尾丝吸附在细菌表面噬菌体借尾丝吸附在细菌表面把把DNA注入到细菌细胞注入到细菌细胞利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌体的体的DNA、蛋白质、蛋白质新合成的新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体、蛋白质组装成很多噬菌体细菌解体，释放出噬菌体细菌解体，释放出噬菌体2 2赫尔希通过赫尔希通过T T2 2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验证明证明DNADNA是遗
14、传物质，实验包括是遗传物质，实验包括4 4个步骤：个步骤：培养噬菌体培养噬菌体( (侵染细菌侵染细菌) )，3535S S和和3232P P标标记噬菌体，放射性检测，离心分离。记噬菌体，放射性检测，离心分离。实验步骤的先后顺序为实验步骤的先后顺序为( () )A B C D3 3在在“噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌”的实验中，如的实验中，如果放射性同位素主要分布在离心管的沉淀果放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中，则获得物中，则获得侵染噬菌体侵染噬菌体的方法是的方法是( () )A A用含用含3535S S的培养基直接培养噬菌体的培养基直接培养噬菌体B B用含用含3232P P的培养基直接培养
15、噬菌体的培养基直接培养噬菌体C C用含用含3535S S的培养基培养细菌，再用的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体此细菌培养噬菌体D D用含用含3232P P的培养基培养细菌，再用的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体此细菌培养噬菌体是烟草花叶病毒是烟草花叶病毒 遗传物质遗传物质RNARNA【烟草花叶病毒感染实验烟草花叶病毒感染实验】练习：练习：如图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重如图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建后形成建后形成“杂种病毒丙杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是( (
16、) )总结论总结论vDNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质( (任何单独的实验都不能够证明任何单独的实验都不能够证明) )v只有只有RNARNA病毒是以病毒是以RNARNA为遗传物质为遗传物质实验成功的关键实验成功的关键设法将设法将DNADNA与蛋白质分开，单独地、与蛋白质分开，单独地、直接地去观察它们的作用。直接地去观察它们的作用。细胞结构细胞结构生物生物原核生物原核生物真核生物真核生物遗传物质是遗传物质是DNADNA非细胞结非细胞结构生物构生物（遗传物质是（遗传物质是RNARNA）只含只含DNADNA病毒：病毒：只含只含RNARNA病毒病毒：1.1.噬菌体外壳的合成场所是噬菌体外壳的
17、合成场所是 A.A.细菌的核糖体细菌的核糖体 B.B.噬菌体的核糖体噬菌体的核糖体C.C.噬菌体的基体噬菌体的基体 D.D.细菌的拟核细菌的拟核2.2.噬菌体在繁殖过程中利用的原料是噬菌体在繁殖过程中利用的原料是A.A.自己的核苷酸和氨基酸自己的核苷酸和氨基酸B.B.自己的核苷酸和细菌的氨基酸自己的核苷酸和细菌的氨基酸 C.C.细菌的核苷酸和氨基酸细菌的核苷酸和氨基酸D.D.自己的氨基酸和细菌的核苷酸自己的氨基酸和细菌的核苷酸3.DNA3.DNA是主要的遗传物质是指是主要的遗传物质是指A.A.遗传物质的主要载体是染色体遗传物质的主要载体是染色体B.B.大多数生物的遗传物质是大多数生物的遗传物质是DNA DNA C.C.细胞里的细胞里的DNADNA大部分在染色体上大部分在染色体上D.D.染色体在遗传上起主要作用染色体在遗传上起主要作用4.4.用噬菌体去感染体内含大量用噬菌体去感染体内含大量3 3H H细菌，待细菌细菌，待细菌解体后，解体后，3 3H H应应 A.A.随细菌的解体而消失随细菌的解体而消失B.B.发现于噬菌体的外壳和发现于噬菌体的外壳和DNADNA中中 C.C.仅发现于噬菌体的仅发现于噬菌体的DNADNA中中D.D.仅发现于噬菌体的外壳中仅发现于噬菌体的外壳中