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1、第三章第三章 基因的基因的本本质质第一第一节节 DNADNA是主要的是主要的遗传遗传物物质质科学家发现：染色体科学家发现：染色体主要组成成分主要组成成分:。孟德尔通过豌豆实孟德尔通过豌豆实验证明生物的性状验证明生物的性状由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：实验证明：基因基因基因基因位于位于位于位于 上上上上基因的追寻记基因的追寻记染色体染色体蛋白质和蛋白质和DNADNA谁谁是是遗传遗传物物质质你认为遗传物质可能具有什么特点？你认为遗传物质可能具有什么特点？储存大量的遗传信息储存大量的遗传信息分子结构具有相对的稳定性分子结构具有相对的稳定性能够自我复制，保持前后代的
2、连续性能够自我复制，保持前后代的连续性能通过指导蛋白质合成，控制生物性状能通过指导蛋白质合成，控制生物性状能产能产生可遗传的变异生可遗传的变异你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些?可可将将待待定定的的遗遗传传物物质质转转移移给给其其他他生生物物，观察后代的性状观察后代的性状表现等等表现等等。一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早期推测 蛋白质蛋白质 20世纪世纪20年代：年代：蛋白质是生物的遗传物质蛋白质是生物的遗传物质 20世纪世纪30年代年代：意识到意识到DNA的重要性，的重要性，但蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。但蛋白质是遗
3、传物质的观点仍占主导地位。染色体染色体 DNA :氨基酸氨基酸):四种脱氧核糖核苷酸四种脱氧核糖核苷酸 DNA基本单位基本单位脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A G C T20世纪世纪30年代：年代：脱氧核苷酸脱氧核苷酸12345脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸20世纪世纪30年代：年代：DNA有重要作用有重要作用肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验烟草花叶病毒的
4、转化实验烟草花叶病毒的转化实验二、实验探究过程二、实验探究过程(一一)肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体内转化实验 格里菲思格里菲思多多糖糖类类荚荚膜膜R型菌：型菌：菌落粗糙菌落粗糙(Rough)(Rough)、无毒性、无毒性S型菌：型菌：菌落光滑菌落光滑（Smooth）、有毒性）、有毒性 ,使小鼠得肺炎、败血病使小鼠得肺炎、败血病1.1.肺炎链球菌种类：肺炎链球菌种类：R R活细菌活细菌S S活细菌活细菌S S死细菌死细菌R R活细菌活细菌+S+S死细菌死细菌说明加热致死的说明加热致死的S S型细菌无毒型细菌无毒说明说明S S型细型细菌有毒菌有毒说明说明R R型细型细菌无毒菌无毒说明说明少数
5、少数R R型型活活细菌转化成了细菌转化成了S S型型活活细菌细菌2、实验步骤、实验步骤实验结论：实验结论：加热致死的加热致死的S型细菌中型细菌中，存在某种活性物质（，存在某种活性物质（转化因子）转化因子），可以可以促使促使R型活细菌转化为型活细菌转化为S型活细菌型活细菌实验设计实验设计寻找转化因子：寻找转化因子：在在加热致死加热致死的的S S型细菌中含有哪些物质？型细菌中含有哪些物质？多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA DNARNA DNA加热致死的加热致死的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？(二二)艾弗里的艾弗里的体外体外转化实验转化实验关键：利
6、用关键：利用酶的专一性酶的专一性特异地去除某种物质，然后观察特异地去除某种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，在没有这种物质的情况下，R R型菌能不能发生转化型菌能不能发生转化(二二)艾弗里的艾弗里的肺炎链球菌的体外转化实验肺炎链球菌的体外转化实验(视频视频)蛋白酶（或蛋白酶（或RNA酶、酯酶）酶、酯酶）DNA酶酶酶解法酶解法(二二)艾弗里的肺炎链球菌艾弗里的肺炎链球菌体外体外转化实验转化实验 结论：DNADNA是使是使R R型菌产生稳定遗传变化的物质；型菌产生稳定遗传变化的物质；DNADNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。科学方法：科学方法：自变量控制中的自
7、变量控制中的“加法原理加法原理”和和“减法原理减法原理”加法原理：加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。与常态比较，人为增加某种影响因素。减法原理：减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。与常态比较，人为去除某种影响因素。艾弗里的肺炎链球菌艾弗里的肺炎链球菌体外体外转化实验转化实验减法原理减法原理例例.体内转化实验中体内转化实验中,小鼠体内小鼠体内S S型细菌、型细菌、R R型细菌含量的变化情况如图所型细菌含量的变化情况如图所示示,回答下列问题回答下列问题:abab段段R R型细菌数量减少的原因是型细菌数量减少的原因是。bc bc段段R R型细菌数量增多的原因是型细菌数量增多的原因是
8、。后期出现的大后期出现的大量量S S型细菌是由型细菌是由而来的。而来的。答案答案:小鼠免疫系统杀死了小鼠免疫系统杀死了R R型细菌型细菌,致使致使R R型细菌数量减少型细菌数量减少bb点之前点之前,已有少量已有少量R R型细菌转化为型细菌转化为S S型细菌型细菌,S,S型型细菌能降低小鼠的免疫力细菌能降低小鼠的免疫力,造成造成R R型细菌大量繁殖型细菌大量繁殖RR型细菌转化成的型细菌转化成的S S型细菌繁殖型细菌繁殖 但是，但是，仍有人对实验结论表示仍有人对实验结论表示怀疑。怀疑。因为艾弗里实验因为艾弗里实验中无法真中无法真正去除正去除DNADNA，可能仍存在少量的，可能仍存在少量的DNADN
9、A。有没有有没有更好的材料更好的材料、更好的方法更好的方法能够将能够将DNADNA和蛋白质分开和蛋白质分开，单独去，单独去观察它们的观察它们的作用呢作用呢T T T T2 2 2 2噬菌体模式图噬菌体模式图噬菌体模式图噬菌体模式图噬菌体：噬菌体：细菌病毒细菌病毒，专一性，专一性寄生寄生在在大肠杆菌大肠杆菌体内，侵入细菌后，在体内，侵入细菌后，在自自身遗传物质身遗传物质的作用下，的作用下，以细菌内的以细菌内的物质为原料进行增殖物质为原料进行增殖的病毒。的病毒。19521952年赫尔希（年赫尔希（A.Hershey)A.Hershey)和蔡斯（和蔡斯（M.Chase)M.Chase)(三三)噬菌体
10、侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌实验（视频）噬菌体侵染细菌实验（视频）思考：噬菌体的思考：噬菌体的DNADNA还是还是蛋白质蛋白质进入了大肠杆菌体内？进入了大肠杆菌体内？T T T T2 2 2 2噬菌体模式图噬菌体模式图噬菌体模式图噬菌体模式图DNADNADNADNA（主要元素是（主要元素是（主要元素是（主要元素是C C C C、H H H H、O O O O、N N N N、P P P P）蛋白质（主要元素是蛋白质（主要元素是蛋白质（主要元素是蛋白质（主要元素是C C C C、H H H H、O O O O、N N N N、S S S S）放射性同位素标记技术放射性同位素标
11、记技术（标记标记32p）（标记标记35s）思考：为什么要用思考：为什么要用思考：为什么要用思考：为什么要用35353535S S S S和和和和32323232P P P P标记？标记？标记？标记？用用用用14141414C C C C和和和和18181818O O O O等标记行吗？等标记行吗？等标记行吗？等标记行吗？因为硫仅存在于因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于 DNA的组的组分中。用分中。用14C和和18O等元素是不可行的，因为等元素是不可行的，因为 T2噬菌体的蛋白质和噬菌体的蛋白质和DNA分分子的组分中都含有这两种元素。子
12、的组分中都含有这两种元素。(三三)噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验v怎么标记噬菌体呢？怎么标记噬菌体呢？一组培养基含放射性同位素一组培养基含放射性同位素3535S S培养培养大肠杆菌大肠杆菌含含3535S S的大肠杆菌的大肠杆菌蛋白质外壳含蛋白质外壳含3535S S的的噬菌体噬菌体培养培养噬菌体噬菌体一组培养基含一组培养基含放射性同位素放射性同位素3232P P含含3232P P的大肠杆菌的大肠杆菌培养培养大肠杆菌大肠杆菌(三三)噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验培养培养噬菌体噬菌体DNADNA含含3232P P的的噬菌体噬菌体1.1.实验步骤实验步骤:用标记的大肠杆菌标记噬菌体
13、噬菌体侵染未标记的大肠杆菌保温、搅拌、离心观察放射性的分布（一组用32 P标记DNA，一组用35S标记蛋白质)目的是什么？目的是什么？（1 1）用）用含含3535S S的噬菌体的噬菌体去感染去感染未被标记的大肠杆菌未被标记的大肠杆菌。（2 2）用）用含含3232p p的噬菌体的噬菌体去感染去感染未被标记的大肠杆菌未被标记的大肠杆菌。蛋白质未蛋白质未进入细菌进入细菌DNA进进入细菌入细菌（搅拌不充分）拌不充分）（保温（保温时间过长、过短）短）取上清液和沉淀物分别检测其放射性，结果如下：取上清液和沉淀物分别检测其放射性，结果如下：分组分组分组分组噬菌体的标记噬菌体的标记噬菌体的标记噬菌体的标记上清
14、液上清液上清液上清液沉淀物沉淀物沉淀物沉淀物A3535S SB3232P P结论：结论：才是噬菌体真正的遗传物质才是噬菌体真正的遗传物质DNA很高很高很低很低很低很低很高很高1.1.用用3535S S标记的噬菌体侵染大肠杆菌标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中也含有少量放射性，沉淀物中也含有少量放射性，为什么为什么?【实验分析】搅拌不充分。搅拌不充分。有少量含有少量含3535S S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面,随大随大肠杆菌离心到沉淀物中肠杆菌离心到沉淀物中2.2.用用3232P P标记的噬菌体侵染大肠杆菌标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性的上清液中有少量
15、放射性的可能的原因是什么可能的原因是什么?2.2.用用3232P P标记的噬菌体侵染大肠杆菌标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少量放射性的上清液中有少量放射性的可能的原因是什么可能的原因是什么?提示提示:保温时间过短保温时间过短,部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内,经离心后分经离心后分布于上清液中布于上清液中,使上清液出现放射性。使上清液出现放射性。保温时间过长保温时间过长,部分噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的部分噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代，经离心后分布于上清液中。子代，经离心后分布于上清液中。（四）烟草花叶病毒的转化实验（四）烟草花叶病毒的转化实验 烟草
16、花叶病毒，其基本成分是烟草花叶病毒，其基本成分是蛋白质和蛋白质和RNARNA，体内无体内无DNADNA。为。为查明其遗传物质，查明其遗传物质，19571957年格勒和施拉姆进行了如下实验：年格勒和施拉姆进行了如下实验：只有只有DNADNA是遗传物质吗是遗传物质吗？RNA 蛋白质蛋白质 感染感染 不感染不感染 烟草花烟草花叶病毒叶病毒烟叶烟叶 烟叶烟叶 得花叶病得花叶病不得花叶病不得花叶病不得花叶病不得花叶病（四）烟草花叶病毒的转化实验（四）烟草花叶病毒的转化实验u RNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据结论：结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。是烟草花叶病毒的遗传物质。RNARNA病毒还有：
17、病毒还有：新冠病毒新冠病毒艾滋病病毒艾滋病病毒流感病毒流感病毒SARSSARS病毒病毒.四.RNA也可作为遗传物质具有细胞结具有细胞结构的生物构的生物真核生物的遗传物质真核生物的遗传物质原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多数病毒的遗传物质是DNA少数病毒的遗传物质是少数病毒的遗传物质是RNA绝大多数生绝大多数生物的遗传物物的遗传物质是质是DNA小结：小结：DNA是是主要主要的遗传物质的遗传物质生物类型生物类型病毒病毒原核生物原核生物真核生物真核生物核酸种类核酸种类碱基种类碱基种类核苷酸种类核苷酸种类遗传物质遗传物质实例实例DNA或或RNADNA和和RNADNA和和
18、RNA4种种5种种5种种4种种8种种8种种DNA或或RNADNADNA噬菌体噬菌体(DNA)烟草花叶病毒烟草花叶病毒(RNA)乳酸菌、乳酸菌、蓝藻蓝藻玉米、小麦、玉米、小麦、人人1.1.格里菲思：格里菲思：肺炎链球菌的转化实验（体内转化）肺炎链球菌的转化实验（体内转化）存在转化因子存在转化因子2.2.艾弗里：艾弗里：肺炎链球菌的转化实验（体外转化）肺炎链球菌的转化实验（体外转化）DNADNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质是遗传物质，蛋白质不是遗传物质3.3.赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯 ：T T2 2噬菌体侵染大肠杆菌的实验噬菌体侵染大肠杆菌的实验DNADNA才是真正的遗传物质才是真正的遗传物质4
19、.4.有些病毒不含有些病毒不含DNADNA，只含，只含RNARNARNARNA是遗传物质是遗传物质 DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质课堂小结课堂小结判断正误：判断正误：(1)(1)艾弗里所做的实验既能证明艾弗里所做的实验既能证明DNADNA是遗传物质，也能证明蛋白是遗传物质，也能证明蛋白质不是遗传物质。质不是遗传物质。()(2)(2)分别用含有放射性同位素分别用含有放射性同位素3535S S和放射性同位素和放射性同位素3232P P的培养基培的培养基培养噬菌体。养噬菌体。()(3)(3)3232P P、3535S S标记的噬菌体侵染实验说明标记的噬菌体侵染实验说明DNADNA是主要
20、的遗传物质是主要的遗传物质()(4)(4)用用3535S S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。是搅拌不充分所致。()例例1、格里菲斯的肺炎双球菌转化实验证明了、格里菲斯的肺炎双球菌转化实验证明了A、DNA是遗传物质是遗传物质B、RNA是遗传物质是遗传物质C、蛋白质不是遗传物质、蛋白质不是遗传物质D、加热杀死的、加热杀死的S型细菌中含有型细菌中含有“转化因子转化因子”D1 1、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：上清液和沉淀物中的成分分别是上清液和沉淀物中的成分分别是 和
21、和 ，原，原因是：因是：。进入细菌体内的是噬菌体的进入细菌体内的是噬菌体的 ,依据是：依据是：。该实验能否证明该实验能否证明DNADNA是遗传物质？能否证明蛋白质不是物质？是遗传物质？能否证明蛋白质不是物质？噬菌体外壳噬菌体外壳细菌细菌两者密度不同两者密度不同DNA放射性放射性3232P P只存在于沉淀物中只存在于沉淀物中只能证明只能证明DNADNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳未进入细菌。质，因为蛋白质外壳未进入细菌。例例2：2、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：T T2 2噬菌体复制所
22、需原料来自噬菌体复制所需原料来自 ，子代，子代T T2 2噬菌噬菌体蛋白质外壳合成场所是体蛋白质外壳合成场所是 。大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌的核糖体大肠杆菌的核糖体练习：练习：1、如果用、如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体标记噬菌体后，让其侵染后，让其侵染未标记的未标记的细菌细菌，在产生的，在产生的子代噬菌体子代噬菌体的结构成分中，能够找到的放射性元的结构成分中，能够找到的放射性元素为（素为（）A.可在外壳中找到可在外壳中找到3H、15N、35S B.可在可在DNA中找到中找到32P、15N、3H C.可在外壳中找到可在外壳中找到15N、35S D.可在可在DNA中找到中找到15N、3
23、2P、35SB2、如果用未标记的噬菌体侵染用、如果用未标记的噬菌体侵染用3H、15N、32P、35S标记的细标记的细菌菌，则在产生的子代噬菌体的外壳中找，则在产生的子代噬菌体的外壳中找_，DNA中找到中找到_。3H、15N、35S3H、15N、32P3、某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行、某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：了如下实验：用用32P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；用未标记的噬菌体侵染用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；标记的细菌；用用15N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。一
24、段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是（一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是（）A.沉淀物、上清液、沉淀物和上清液沉淀物、上清液、沉淀物和上清液 B.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 C.沉淀物、上清液、沉淀物沉淀物、上清液、沉淀物 D.上清液、上清液、沉淀物和上清液上清液、上清液、沉淀物和上清液B 思考思考:DNADNA或或RNARNADNADNADNADNA 2 2、烟草的遗传物质是什么？、烟草的遗传物质是什么？DNADNA1 1、动物和人体的遗传物质是什么、动物和人体的遗传物质是什么？3 3、细菌的遗传物质是什么？、细菌的遗传物质是什么？4 4、一切生物的遗传物质是什么？、一切生物的遗传物质是什么？5 5、病毒的遗传物质是什么？、病毒的遗传物质是什么？核核 酸酸