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1、第三章第三章 基因的本质基因的本质第一节第一节 DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质学习目标学习目标1、理解格里菲斯的肺炎双球菌转化实验的结、理解格里菲斯的肺炎双球菌转化实验的结论及其意义论及其意义2、理解艾弗里的肺炎双球菌转化实验的设计、理解艾弗里的肺炎双球菌转化实验的设计思路及结论思路及结论3、噬菌体侵染大肠杆菌的实验原理、过程及、噬菌体侵染大肠杆菌的实验原理、过程及结论结论4、理解、理解DNA是主要的遗传物质的内涵是主要的遗传物质的内涵知识回顾知识回顾19世纪中期世纪中期，孟德尔杂交试验发现了遗传，孟德尔杂交试验发现了遗传规律，并提出规律，并提出“”遗传因子遗传因子20世纪初，世纪初，
2、约翰逊把约翰逊把“遗传因子遗传因子”更名为更名为“”基因基因20世纪初，世纪初，摩尔根利用果蝇杂交实验证明摩尔根利用果蝇杂交实验证明了基因位于了基因位于 上上染色体染色体染色体主要由染色体主要由 和和 组成组成基因（遗传物质）基因（遗传物质）是在蛋白质还是是在蛋白质还是DNA上呢？上呢？蛋白质蛋白质DNA对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测遗传物质位于蛋白质上遗传物质位于蛋白质上假说假说依据依据蛋白质是有多种氨基酸连接而成的生物大蛋白质是有多种氨基酸连接而成的生物大分子。氨基酸分子。氨基酸 、多多样，肽链的样，肽链的 多样使得蛋白质呈现多样使得蛋白质呈现出多样性。出多样性。20世纪世纪20
3、年代年代20世纪世纪30年代年代DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。脱氧核苷酸的化学组成包括大分子。脱氧核苷酸的化学组成包括 、和和 。主流思想主流思想蛋白质是遗传物质蛋白质是遗传物质种类种类数目数目排列顺序排列顺序空间结构空间结构磷酸磷酸碱基碱基脱氧核糖脱氧核糖肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验1928年，格里菲斯的年，格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验肺炎双球菌体内转化实验1940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肺炎双球菌肺炎双球菌有多糖荚膜有多糖荚膜无多糖荚膜无多糖荚膜粗粗糙糙光光滑滑R型肺炎型肺炎双球菌双球菌
4、S型肺炎型肺炎双球菌双球菌菌体菌体菌落菌落有毒性有毒性人人患肺炎患肺炎 小鼠小鼠患患败血症败血症无毒性无毒性肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）第一组第一组第二组第二组第三组第三组第四组第四组R型活细菌型活细菌小鼠小鼠过程过程组别组别结果结果注射注射小鼠仍活着小鼠仍活着S型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌型细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌和型细菌和R型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠小鼠仍活着小鼠仍活着小鼠死亡，分小鼠死亡，分离出活离出活S型菌型菌小鼠死亡，小鼠死亡，分离出活分离出活S型菌型菌1 1、该实验设计遵循了哪些实
5、验原则？、该实验设计遵循了哪些实验原则？对照原则；控制变量原则对照原则；控制变量原则肺炎双球菌体内转化实验肺炎双球菌体内转化实验第一组第一组第二组第二组第三组第三组第四组第四组R型活细菌型活细菌小鼠小鼠过程过程组别组别结果结果注射注射小鼠仍活着小鼠仍活着S型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌型细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌和型细菌和R型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠小鼠仍活着小鼠仍活着小鼠死亡，分小鼠死亡，分离出活离出活S型菌型菌小鼠死亡，小鼠死亡，分离出活分离出活S型菌型菌2 2、第一组和第二组的实验对比说明了什么问题？、第一组和第二组的实验对比说明
6、了什么问题？R型细菌无毒性，不能杀死小鼠型细菌无毒性，不能杀死小鼠S型细菌有毒性，能杀死小鼠型细菌有毒性，能杀死小鼠肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）第一组第一组第二组第二组第三组第三组第四组第四组R型活细菌型活细菌小鼠小鼠过程过程组别组别结果结果注射注射小鼠仍活着小鼠仍活着S型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌型细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌和型细菌和R型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠小鼠仍活着小鼠仍活着小鼠死亡，分小鼠死亡，分离出活离出活S型菌型菌小鼠死亡，小鼠死亡，分离出活分离出活S型菌型菌3 3、第二组和第三组
7、的实验对比说明了什么问题？、第二组和第三组的实验对比说明了什么问题？说明说明S型细菌有毒性，加热致死无毒性，无法使小鼠死亡型细菌有毒性，加热致死无毒性，无法使小鼠死亡肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）第一组第一组第二组第二组第三组第三组第四组第四组R型活细菌型活细菌小鼠小鼠过程过程组别组别结果结果注射注射小鼠仍活着小鼠仍活着S型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌型细菌注射注射小鼠小鼠加热杀死的加热杀死的S型细菌和型细菌和R型活细菌型活细菌注射注射小鼠小鼠小鼠仍活着小鼠仍活着小鼠死亡，分小鼠死亡，分离出活离出活S型菌型菌小鼠死亡，小鼠死亡
8、，分离出活分离出活S型菌型菌4 4、第三组和第四组的实验对比说明了什么问题？、第三组和第四组的实验对比说明了什么问题？已加热杀死的已加热杀死的S型细菌中一定含有使型细菌中一定含有使R型细型细菌转化为菌转化为S型细菌的转化因子型细菌的转化因子肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）肺炎双球菌体内转化实验（格里菲斯）5、根据下面资料，请问、根据下面资料，请问“转化因子转化因子”是否有可能是否有可能是蛋白质？是蛋白质？不可能不可能，蛋白质高温失活，蛋白质高温失活科学家研究发现，蛋白质和核酸对于高温的耐受力科学家研究发现，蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在是不同的。在80100的温度范围内，蛋白质将会
9、的温度范围内，蛋白质将会失活，失活，DNA双链将解开；当温度降至双链将解开；当温度降至55 左右时，左右时，DNA双链能够恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。双链能够恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。设法通过实验，找出设法通过实验，找出“转化因子转化因子”为何物为何物？肺炎双球菌体外转化实验（艾弗里）肺炎双球菌体外转化实验（艾弗里）设计设计思路思路设法将设法将S型细菌的型细菌的DNA与蛋白质、多糖等物质与蛋白质、多糖等物质分开，加入分开，加入R型培养基中单独地直接去观察他型培养基中单独地直接去观察他们的作用们的作用S S型细菌捣碎（分离）型细菌捣碎（分离）DNA蛋白质蛋白质多糖多糖脂类脂类RNAR型
10、活细菌型活细菌出现出现S型和型和R型活菌型活菌R型活菌型活菌+S型细菌的型细菌的DNA+DNA酶酶只有只有R型活菌型活菌只有只有R型活菌型活菌肺炎双球菌体外转化实验（艾弗里）肺炎双球菌体外转化实验（艾弗里）结论：结论：DNA才是使才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。型细菌产生稳定遗传变化的物质。（DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质）是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质）R型活菌型活菌+S型细菌的型细菌的DNA+DNA酶酶只有只有R型活菌型活菌艾弗里实验中设置艾弗里实验中设置DNADNA酶这一组实验的目的是酶这一组实验的目的是什么？什么？1、证实、证实DNA的分解产物不是的分解产物不是“转化因
11、子转化因子”；2、进一步与只加、进一步与只加DNA组对照，从反面证明组对照，从反面证明DNA是是遗传物质。遗传物质。T T2 2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）实验思路实验思路把把DNA和蛋白质分开，单独观察它们的作用。和蛋白质分开，单独观察它们的作用。T2噬菌体噬菌体实验材料实验材料 大肠杆菌大肠杆菌T T2 2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）资料一：资料一：T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程噬菌体侵染大肠杆菌的过程吸附吸附注入注入合成合成组装组装释放释放遗传物质被注入大肠杆菌体内遗传物质被注入大肠杆菌体内合成子代噬菌
12、体的原料分别是什么？合成子代噬菌体的原料分别是什么？来源什么地方？来源什么地方？尾部的末端吸附在大肠杆菌的表面尾部的末端吸附在大肠杆菌的表面释放出子代噬菌体释放出子代噬菌体蛋白质外壳和蛋白质外壳和DNA分子组装成一个新分子组装成一个新的噬菌体的噬菌体资料二：在资料二：在T2噬菌体的化学分析中噬菌体的化学分析中,对蛋白质对蛋白质和和DNA的进一步分析表明：的进一步分析表明：硫硫仅存在于仅存在于蛋白质蛋白质分子中；分子中；磷磷几乎都存在于几乎都存在于DNA分子中。分子中。2、如何把、如何把DNA分子和蛋白质区分开来分子和蛋白质区分开来？1、用什么方法追踪遗传物质的去向呢、用什么方法追踪遗传物质的去
13、向呢？思考：思考：3、如何使、如何使DNA分子和蛋白质分别标记上分子和蛋白质分别标记上32P 和和35S同位素标记法同位素标记法用用35S标记标记蛋白质；蛋白质；32P标记标记DNA。T T2 2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）第一步：第一步：v标记细菌标记细菌细菌细菌+含含35S的培养基的培养基 含含35S的细菌的细菌细菌细菌+含含32P的培养基的培养基 含含32P的细菌的细菌第二步：第二步：v标记噬菌体标记噬菌体噬菌体噬菌体+含含35S的的细菌细菌 含含35S的噬菌体的噬菌体噬菌体噬菌体+含含32P的的细菌细菌 含含32P的噬菌体的噬菌体含含35S的
14、培养基的培养基含含35S的细菌的细菌含含35S的噬菌体的噬菌体T T2 2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）实验过程实验过程实验结果实验结果T T2 2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）1、用、用35S标记蛋白质的一组，标记蛋白质的一组，放射性高，放射性高，放射性放射性低，说明低，说明 。2、用、用32P标记标记DNA的一组，的一组，放射性高，放射性高，放射性低，说明放射性低，说明 。沉淀物沉淀物上清液上清液沉淀物沉淀物上清液上清液蛋白质没进入细菌体内蛋白质没进入细菌体内DNADNA进入细菌进入细菌体内体内a.为什么用
15、为什么用35S标记的标记的A组实验，沉淀物中也有少组实验，沉淀物中也有少量的放射性？放射性从何而来量的放射性？放射性从何而来？搅拌不充分，搅拌不充分，含有少量含有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的量的放射性放射性思考讨论：思考讨论：保温时间过短保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内细胞内保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代出子代噬菌体噬菌体b.为什么用为什么用32P标记的标记的B
16、组实验，上清液中也组实验，上清液中也有少量放射性？导致放射性的可能原因有哪有少量放射性？导致放射性的可能原因有哪些？些？思考讨论：思考讨论：T T2 2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）实验结论实验结论DNA进入细菌体内，子代噬菌体的各种性状是进入细菌体内，子代噬菌体的各种性状是通过亲代通过亲代DNA遗传的，遗传的，DNA才是真正的遗传物才是真正的遗传物质。质。（1）艾艾弗弗里里的的实实验验：直直接接将将S型型细细菌菌的的DNA、多多糖糖、蛋白质等蛋白质等分开分开，分别，分别与与R型细菌型细菌混合培养。混合培养。（2）赫赫尔尔希希和和蔡蔡斯斯的的实实验验：
17、分分别别用用放放射射性性同同位位素素35S、32P标标记记噬噬菌菌体体的的蛋蛋白白质质和和DNA，分分别别让让其其侵侵染染大大肠肠杆菌。杆菌。艾弗里肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵艾弗里肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验比较染细菌的实验比较设法将设法将DNA与其他物质与其他物质 ，单，单独地直接地研究它们各自的作用独地直接地研究它们各自的作用1 1实验思路相同：实验思路相同：2 2实验设计原则相同：实验设计原则相同：都遵循都遵循 原则原则3 3处理方式的区别处理方式的区别分开分开对照对照流感病毒流感病毒SARS病毒病毒下面这些生物的遗传物质是什么？下面这些生物的遗传物质是什么？RNA病毒
18、的遗传物质是病毒的遗传物质是RNA1956年格勒和施拉姆证明烟草花叶病毒的遗传物质是年格勒和施拉姆证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA烟草花叶病毒烟草花叶病毒如果如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？的遗传物质是什么？背景背景知识：知识：烟草烟草花叶病毒花叶病毒TMV是是由由RNA和蛋白质和蛋白质组成的，在感染组成的，在感染烟草时，会出现烟草时，会出现致病斑。致病斑。烟草花叶病毒烟草花叶病毒RNA蛋白质蛋白质侵染烟草侵染烟草侵染烟草侵染烟草得花叶病得花叶病不得花叶病不得花叶病生物生物有细胞有细胞结构结构无细胞无细胞结构结构真核生物（含真
19、核生物（含DNA、RNA）原核生物（含原核生物（含DNA、RNA）病毒病毒DNA病毒病毒RNA病毒病毒遗传物质遗传物质是是RNA遗传物遗传物质是质是DNA因为绝大多数生物的遗传物质是因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此，因此DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质。课堂小结课堂小结1判断：烟草和烟草花叶病毒的遗传物质主要是判断：烟草和烟草花叶病毒的遗传物质主要是RNA1928年格里菲思提出年格里菲思提出S型肺炎球菌含有转化因子型肺炎球菌含有转化因子1944年艾弗里等人证明了转化因子年艾弗里等人证明了转化因子(遗传物质遗传物质)是是DNA1952年赫尔希和蔡斯进一步证明遗传物质是年赫尔希和蔡斯
20、进一步证明遗传物质是DNA1956年格勒和施拉姆证明烟草年格勒和施拉姆证明烟草花叶病毒的遗传物质是花叶病毒的遗传物质是RNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质课堂小结课堂小结21格里菲思格里菲思(F.Griffith)用肺炎双球菌在小用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果结果()A证明了证明了DNA是遗传物质是遗传物质B证明了证明了RNA是遗传物质是遗传物质C证明了蛋白质是遗传物质证明了蛋白质是遗传物质D没有具体证明哪一种物质是遗传物质没有具体证明哪一种物质是遗传物质艾弗里和同事用艾弗里和同事用R型和型和S型肺炎双球菌进行实验，型肺炎双球菌
21、进行实验，结果如下表。从表可知结果如下表。从表可知实验组号实验组号接种菌型接种菌型加入加入S型菌的型菌的物质物质培养皿长菌培养皿长菌情况情况R蛋白质蛋白质R型型R荚膜多糖荚膜多糖R型型RDNAR型、型、S型型RDNA(经经DNA酶处理酶处理)R型型A、不能证明不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子型菌的蛋白质不是转化因子B、说明说明S型菌的荚膜多糖有酶活性型菌的荚膜多糖有酶活性C、和和说明说明S型菌的型菌的DNA是转化因子是转化因子D、说明说明DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染噬菌体侵染大肠杆菌实验，进行了如下实验：大肠杆菌
22、实验，进行了如下实验：用用32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌；标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌；用未标记的噬菌体侵染用未标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌；标记的大肠杆菌；用用3H标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主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、沉淀物和上清液下列有关下列有关“DNA是生物的主要遗传物质是生物的主要遗传物质”的叙述，的叙述，正确的是正确的是()A所有生物的遗传物质都是所有生物的遗传物质都是DNAB真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是质是DNA，少部分病毒的遗传物质是，少部分病毒的遗传物质是RNAC动物、植物、真菌的遗传物质是动物、植物、真菌的遗传物质是DNA，除，除此之外的其他生物的遗传物质是此之外的其他生物的遗传物质是RNAD真核生物、原核生物的遗传物质是真核生物、原核生物的遗传物质是DNA，其他生物的遗传物质是其他生物的遗传物质是RNA