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1、第四章 遗传分子基础第一节探索遗传物质的过程染色体在遗传中起着重要作用染色体在遗传中起着重要作用亲代亲代雄体雄体减数减数分裂分裂精子精子雌体雌体减数减数分裂分裂卵细胞卵细胞受精受精作用作用受精卵受精卵有丝有丝分裂分裂子子代代(2N)(N)(2N)(2N)(2N)(N)染色体由染色体由DNADNA和和蛋白质蛋白质构成构成那么在这两种物质中，那么在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？究竟哪一种是遗传物质呢？1、选材：肺炎双球菌，是一种细菌，属原核生物，有肺炎双球菌，是一种细菌，属原核生物，有R型型 和和S型之分。型之分。无毒性菌体无荚膜菌落粗糙（2 2）R R型细菌：型细菌：有毒性菌体有荚膜菌落
2、光滑（1 1）S S型细菌：型细菌：一、一、1928年格里菲思的年格里菲思的肺炎双球菌体内肺炎双球菌体内转化实验转化实验小鼠死亡小鼠死亡小鼠存活小鼠存活2、实验过程：、实验过程：小鼠存活小鼠存活小鼠死亡小鼠死亡甲组甲组乙组乙组丙组丙组丁组丁组在丁组死亡小鼠在丁组死亡小鼠中还分离出了中还分离出了S S型型有毒活细菌，培有毒活细菌，培养后代还是有毒养后代还是有毒的的S S细菌。细菌。3、分析与结论：、分析与结论：（1）甲组和乙组甲组和乙组对比，证明对比，证明R型活细菌确实无毒，型活细菌确实无毒，S型活细菌有毒。型活细菌有毒。（2）甲组和丙组甲组和丙组对比，加热杀死后对比，加热杀死后S型细菌无毒（毒
3、型细菌无毒（毒性失活）。性失活）。结论结论：加热杀死加热杀死S S型细菌中，存在型细菌中，存在某种某种促使促使R R型型活细菌转化为活细菌转化为S S型活细菌的活性物质型活细菌的活性物质“转化因转化因子子”。（3）乙组和丁组乙组和丁组对比，加热杀死后对比，加热杀死后S型细菌能使型细菌能使R型型活细菌转化为活细菌转化为S型有毒细菌，并且产生的型有毒细菌，并且产生的S型细菌的毒型细菌的毒性还能遗传下一代。性还能遗传下一代。请问：格里菲思请问：格里菲思是否确定了哪种物质是否确定了哪种物质是遗传物质？是遗传物质？为什么不能确定？为什么不能确定？在杀死的在杀死的S S型细菌中含有哪些物质？型细菌中含有哪
4、些物质？多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA RNA DNADNA加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌但究竟哪一个才是转化因子呢？但究竟哪一个才是转化因子呢？怎样设计实验？怎样设计实验？设法把设法把S型细菌中的型细菌中的DNA、蛋白、蛋白质等物质分开，单独地、直接地去观质等物质分开，单独地、直接地去观察他们的作用。察他们的作用。n n1、选材：、选材：加热杀死的加热杀死的加热杀死的加热杀死的S S S S型肺炎双球菌型肺炎双球菌型肺炎双球菌型肺炎双球菌DNARNA蛋白质多糖等物质。n n2、设计思路：、设计思路：设法把设法把设法把设法把S S型细菌中的型细菌中的型细菌中的型细菌中的DNA
5、DNA、蛋白质、蛋白质、蛋白质、蛋白质等物质分开，单独地、直接地去观察他们的作用。等物质分开，单独地、直接地去观察他们的作用。等物质分开，单独地、直接地去观察他们的作用。等物质分开，单独地、直接地去观察他们的作用。分离二、二、1944年艾弗里的年艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验肺炎双球菌体外转化实验R型菌型菌3、实验过程、实验过程R型菌型菌R型菌型菌S型菌的型菌的DNAS型菌的型菌的蛋白质、多蛋白质、多糖、脂类及糖、脂类及RNA等等S型菌的型菌的DNA+DNA酶酶只长只长R型菌型菌只长只长R型菌型菌S型菌型菌R型菌型菌甲组甲组乙组乙组丙组丙组4、分析结果及结论：、分析结果及结论：结果：只有在只有
6、在R R型活细菌中加入型活细菌中加入S S型细菌型细菌DNADNA的这的这一组中出现有一组中出现有S S型有毒细菌。型有毒细菌。结论：DNA才是使R型细菌转化为S型细菌的物质。使R活细菌变异为S型活细菌，并可以遗传给下一代。即：DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。艾弗里的试验引起了人们的注意，但是，并不是所有的人都信服这一结果。艾弗里的试验引起了人们的注意，但是，并不是所有的人都信服这一结果。因为，艾弗里的试验中提取的因为，艾弗里的试验中提取的DNA的纯度最高时也还有的纯度最高时也还有0.02%的蛋白质等杂质。的蛋白质等杂质。该如何处理呢？三、三、1952年郝尔希和蔡斯年郝尔希和蔡斯T2噬
7、菌体侵染实验噬菌体侵染实验1、选材：、选材：T2噬菌体，一种专门寄生在大肠杆菌（细菌）噬菌体，一种专门寄生在大肠杆菌（细菌）体内的体内的DNA病毒。病毒。2、优点：、优点：（1）结构比细菌更简单，无细胞结构，由蛋白）结构比细菌更简单，无细胞结构，由蛋白质和质和DNA 两种物质组成。（两种物质组成。（2）繁殖过程蛋白质）繁殖过程蛋白质和和DNA自动分离。（自动分离。（3）繁殖速度非常快。）繁殖速度非常快。DNA蛋白质蛋白质（C、H、O、N、P）（C、H、O、N、S）吸附注入 合成合成装配释放噬菌体侵染细菌示意图噬菌体侵染细菌示意图蛋白质的组成元素：蛋白质的组成元素：DNADNA的组成元素的组成元
8、素：C C、H H、O O、N N、S SC C、H H、O O、N N、P P 标记标记3232p p标记标记3535S S怎样标记噬菌体怎样标记噬菌体？4 4、实验方法：、实验方法：3 3、实验思路：、实验思路：追踪蛋白质和追踪蛋白质和DNADNA，观察能从亲代传向，观察能从亲代传向子代的是蛋白质还是子代的是蛋白质还是DNADNA。放射性同位放射性同位素标记法素标记法5 5、实验过程、实验过程（1）分别获得含放射性）分别获得含放射性35S 和和32P的细菌的细菌（2）分别获得蛋白质中含）分别获得蛋白质中含35S 和和DNA中含中含32P的的T2 噬菌体噬菌体用含有用含有35S培养基培养基用
9、含有用含有32P培养基培养基获得获得35S的大肠杆菌的大肠杆菌获得获得32P的大肠杆菌的大肠杆菌用用35S的大肠杆菌的大肠杆菌用用32P的大肠杆菌的大肠杆菌获得获得35S的噬菌体的噬菌体获得获得32P的噬菌体的噬菌体培养培养T2噬菌体噬菌体培养大培养大肠杆菌肠杆菌（3）分别用蛋白质中含）分别用蛋白质中含35S 和和DNA中含中含32P的的T2 噬菌体去侵染未标记的细菌噬菌体去侵染未标记的细菌 目的：观察被感染的细菌中放射性，分析观察被感染的细菌中放射性，分析在子代在子代和亲代和亲代T2噬菌体之间具有连续性传递的物质是蛋白质噬菌体之间具有连续性传递的物质是蛋白质还是还是DNA。即。即T2噬菌体的
10、遗传物质是噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质。还是蛋白质。用用35S的噬菌体的噬菌体用用32P的噬菌体的噬菌体未标记未标记的大肠杆菌的大肠杆菌未标记未标记的大肠杆菌的大肠杆菌侵侵染染结果：结果：亲代亲代噬菌体的噬菌体的蛋白质蛋白质外壳并未进入细菌体外壳并未进入细菌体内内,而进入细菌体内的，则是亲代噬菌体的而进入细菌体内的，则是亲代噬菌体的DNA。放射性放射性3535S S噬噬菌体菌体3232P P噬噬菌体菌体放射性放射性事实：事实：经检测发现，大肠杆菌内经检测发现，大肠杆菌内含有大量含有大量32P子代子代T2噬菌体噬菌体结论：结论：DNADNA确实是遗传物质确实是遗传物质3535S S噬噬菌体
11、菌体3232P P噬噬菌体菌体6、实验结果分析、实验结果分析事实：事实：经检测发现，大肠杆菌内含有大经检测发现，大肠杆菌内含有大量含有量含有32P子代子代T2噬菌体，而没有含噬菌体，而没有含35S 子代子代T2噬菌体。说明，噬菌体。说明，DNA能传给子代。能传给子代。7、实验讨论：、实验讨论：只有只有DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。质外壳仍留在外面。子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。（DNA才是真正的遗传物质）（1 1）该实验表明噬菌体侵染细菌时，）该实验表明噬菌体侵染细菌时，DNA和和蛋白质这两种物质中只有哪种物质进入了细菌蛋白质这两种
12、物质中只有哪种物质进入了细菌体内？体内？（2 2）该实验说明子代噬菌体的各种性状是通过）该实验说明子代噬菌体的各种性状是通过亲代的亲代的DNA还是蛋白质遗传的？还是蛋白质遗传的？理论上，理论上，甲组中甲组中35S应该只存在于上清液中。应该只存在于上清液中。实际上实际上，甲组中甲组中35S主要存在于上清液，而沉淀主要存在于上清液，而沉淀物中也有少量的物中也有少量的35S放射性。放射性。思考：为什么？思考：为什么？理论上，理论上，乙组中乙组中32P应该只存在于沉淀物中，应该只存在于沉淀物中，事实上，事实上，乙组中乙组中32P是主要存在于沉淀物中，而是主要存在于沉淀物中，而上清液中也有少量的上清液中
13、也有少量的32P放射性。放射性。思考：为什么？思考：为什么？8 8、误差分析：、误差分析：四、四、1956年年烟草花叶病毒烟草花叶病毒感染感染烟草烟草实验实验1 1、烟草花叶病毒（、烟草花叶病毒（TMV）图图4-4 4-4 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 正常叶正常叶 病叶病叶2 2、实验过程：、实验过程：在只有RNA的病毒中，RNA是遗传物质。3、分析与结论：、分析与结论：TMV蛋白质蛋白质RNA叶片正常出现病斑感染四、遗传物质必须具备的条件：四、遗传物质必须具备的条件：(3)能够自我复制保持遗传稳定和连续性。(4)(4)能够指导蛋白质合成能够指导蛋白质合成控制生物的性控制生物的性状和新陈代谢。状
14、和新陈代谢。(2)(2)具有大分子性具有大分子性储存大量遗传信息。储存大量遗传信息。(1)(1)具有一定的结构稳定性具有一定的结构稳定性保持物种稳定保持物种稳定n n 遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质指能携带遗传信息，控制生物体指能携带遗传信息，控制生物体指能携带遗传信息，控制生物体指能携带遗传信息，控制生物体的特定性状，并通过细胞增殖过程将遗传信息传的特定性状，并通过细胞增殖过程将遗传信息传的特定性状，并通过细胞增殖过程将遗传信息传的特定性状，并通过细胞增殖过程将遗传信息传递给后代的物质，称为遗传物质。递给后代的物质，称为遗传物质。递给后代的物质，称为遗传物质。递给后代的物质，称为遗传物质。
15、五、小结五、小结n n1928年格里菲斯（体内转化实验）年格里菲斯（体内转化实验）结论：加热杀死的S型细菌体内存在某种“转化因子”。n n1944年艾弗里（体外转化实验）年艾弗里（体外转化实验）n n 结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是。n n1952年赫尔希和蔡斯（噬菌体侵染细菌实验）年赫尔希和蔡斯（噬菌体侵染细菌实验）n n 结论：DNA是确实遗传物质。n n烟草花叶病毒侵染实验烟草花叶病毒侵染实验n n 结论：RNA也可以是某些病毒的遗传物质。细胞生物细胞生物细胞生物细胞生物（真核、原核）（真核、原核）（真核、原核）（真核、原核）非细胞生物（病非细胞生物（病非细胞生物（病非细胞生物（病毒，除朊病毒）毒，除朊病毒）毒，除朊病毒）毒，除朊病毒）核酸核酸核酸核酸遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质DNA和和RNADNADNARNADNARNA因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。六、要点归纳六、要点归纳谢 谢！