第三章基因的本質(zhì)第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)1866年孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律1891年科學(xué)家描述減數(shù)分裂全過程1903年薩頓假說：基因和染色體存在平行關(guān)系1909年摩爾根證明：基因在染色體上20世紀(jì)中葉染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測遺傳物質(zhì)是

蛋白質(zhì)

還是

DNA?作為遺傳物質(zhì)，需具備哪些特點(diǎn)：1.親子代之間聯(lián)系的橋梁是生殖細(xì)胞。生殖細(xì)胞形成過程中，染色體和DNA的數(shù)量存在規(guī)律性的變化。2.蛋白質(zhì)不能進(jìn)行自我復(fù)制，而且它在染色體中的含量也不固定。3.DNA能自我復(fù)制、并且在復(fù)制的過程中有多種機(jī)制保證準(zhǔn)確性。4.人們推測，既然基因能夠控制那么多、那么復(fù)雜的生物性狀，那么構(gòu)成基因的遺傳物質(zhì)也一定是一種非常復(fù)雜、非常多樣的化學(xué)物質(zhì)。而蛋白質(zhì)恰好是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、最多樣的分子。5.組成蛋白質(zhì)的主要氨基酸約有20種。組成DNA的核苷酸有4種。6.蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列組合可以貯存大量信息。連續(xù)性：能夠精確地自我復(fù)制，使前后代具有一定的連續(xù)性對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測多樣性:具有儲(chǔ)存大量遺傳信息的能力作為遺傳物質(zhì)，需具備哪些特點(diǎn)：7.蛋白質(zhì)有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，但高溫下空間結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，易變性。而DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐高溫。8.一般情況下，同一種生物在不同發(fā)育時(shí)期或不同組織的細(xì)胞中，DNA的含量基本相等，生殖細(xì)胞中的DNA含量恰好是體細(xì)胞中的一半。而同一生物的不同組織細(xì)胞中，蛋白質(zhì)的種類和含量差異較大。穩(wěn)定性對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測①多樣性：具有儲(chǔ)存大量遺傳信息的能力。②連續(xù)性：能夠精確地自我復(fù)制，使前后代具有一定的連續(xù)性。③穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后還能繼續(xù)復(fù)制，并能遺傳給后代。④能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝。肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)S型菌：R型菌：菌體有多糖類的莢膜，菌落光滑，有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡無莢膜，菌落粗糙，無致病性肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)分析對(duì)照關(guān)系12、123、134加熱：蛋白質(zhì)變性失活DNA變性，溫度降低，DNA復(fù)性S型活菌從何而來？構(gòu)成細(xì)胞的主要物質(zhì)有蛋白質(zhì)、DNA、酯類、莢膜多糖等物質(zhì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？思路1：將組成S型菌的各種物質(zhì)分離提純后與R型混合，觀察是否發(fā)生轉(zhuǎn)化。思路2：用酶解法分別去除細(xì)胞提取液中各種成分后，觀察能否將R型菌轉(zhuǎn)化。結(jié)論：加熱致死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活菌轉(zhuǎn)化為S型活菌的活性物質(zhì)--轉(zhuǎn)化因子。肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)加法原理減法原理肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里—體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)S型菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型菌X基因吸附在R型菌表面X基因進(jìn)入R型菌重組R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌拓展DNA結(jié)構(gòu)DNA純度DNA作用質(zhì)疑：DNA是遺傳物質(zhì)。提取的DNA分子和DNA酶純度不夠？DNA只是對(duì)莢膜的形成有直接效應(yīng)，而非遺傳物質(zhì)？“四核苷酸假說”DNA不可能作為遺傳物質(zhì)？肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)子代CHONP組成：生活方式：病毒侵染細(xì)菌的過程：CHONS蛋白質(zhì)外殼和DNA專門寄生于大腸桿菌中噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)吸附注入合成→組裝釋放遺傳物質(zhì)噬菌斑T2噬菌體如何知道哪種成分進(jìn)入菌體內(nèi)？利用大腸桿菌體內(nèi)物質(zhì)放射性同位素標(biāo)記技術(shù)標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌離心并檢測放射性檢測子代噬菌體的放射性赫爾希與蔡斯噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)35S—標(biāo)記蛋白質(zhì)、32P—標(biāo)記DNA培養(yǎng)至裂解如何知道哪種成分進(jìn)入菌體內(nèi)？攪拌：使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離離心：讓上清液中析出質(zhì)量較輕的噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的（還未裂解的）大腸桿菌是否是遺傳物質(zhì)？子代放射性同位素標(biāo)記技術(shù)標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌離心并檢測放射性檢測子代噬菌體的放射性赫爾希與蔡斯噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)35S—標(biāo)記蛋白質(zhì)、32P—標(biāo)記DNA培養(yǎng)至裂解能否用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體？如何標(biāo)記噬菌體？（1）分別在含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基上

培養(yǎng)大腸桿菌。（2）分別用上述大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，（3）分別用含有35S或32P的T2噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)放射性同位素標(biāo)記技術(shù)赫爾希與蔡斯35S—標(biāo)記蛋白質(zhì)、32P—標(biāo)記DNA分別得到被35S標(biāo)記的大腸桿菌和被32P標(biāo)記的大腸桿菌分別得到含有被35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的噬菌體

或含有被32P標(biāo)記DNA的噬菌體。子代噬菌體無放射性噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)放射性同位素標(biāo)記技術(shù)赫爾希與蔡斯35S—標(biāo)記蛋白質(zhì)、32P—標(biāo)記DNA結(jié)論：蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中子代噬菌體有放射性噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)放射性同位素標(biāo)記技術(shù)赫爾希與蔡斯35S—標(biāo)記蛋白質(zhì)、32P—標(biāo)記DNA結(jié)論：①DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中②DNA是遺傳物質(zhì)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)放射性同位素標(biāo)記技術(shù)赫爾希與蔡斯35S—標(biāo)記蛋白質(zhì)、32P—標(biāo)記DNA結(jié)論：①DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細(xì)胞外②DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有較強(qiáng)放射性，可能的原因是？攪拌不充分部分蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，離心時(shí)隨細(xì)菌到沉淀物中。32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上清液中也有較強(qiáng)放射性，可能的原因是？培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。

【例1】（1）通過___________________________________________________________________________________的方法分別獲得被32P和35S標(biāo)記的噬菌體，用標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，從而追蹤在侵染過程中____________________變化。（2）侵染一段時(shí)間后，用攪拌機(jī)攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液中的放射性，得到如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。攪拌的目的是：_________________________，所以攪拌時(shí)間少于1min時(shí)，上清液中的放射性________。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)用含32P和35S的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養(yǎng)噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的位置時(shí)間（min）上清液放射性相對(duì)百分比（%）567存活率

使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離較低【例1】（2）侵染一段時(shí)間后，用攪拌機(jī)攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液中的放射性，得到如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。攪拌的目的是：__________________________________，所以攪拌時(shí)間少于1min時(shí)，上清液中的放射性________。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)攪拌時(shí)間足夠長以后，上清液中的35S和32P分別占初始標(biāo)記噬菌體放射性的80%和30%，證明_________________。圖中“被侵染的細(xì)菌”的存活率曲線基本保持在100%，本組數(shù)據(jù)的意義是作為對(duì)照組，以證明____________________________________，否則細(xì)胞外______放射性會(huì)增高。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)時(shí)間（min）上清液放射性相對(duì)百分比（%）567存活率使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離較低DNA進(jìn)入細(xì)菌，蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)菌沒有裂解，沒有子代噬菌體釋放出來32P1.艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，以細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？細(xì)菌和病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①細(xì)菌是單細(xì)胞生物，個(gè)體很小，結(jié)構(gòu)簡單；病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。均易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。②繁殖快，細(xì)菌20～30min就可繁殖一代，

病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)2.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？艾弗里采用的主要技術(shù)手段有細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)提純和鑒定技術(shù)等赫爾希采用的主要技術(shù)手段有噬菌體培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)，以及物質(zhì)的提取和分離技術(shù)等。證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者思路分離方式結(jié)論以及各實(shí)驗(yàn)的關(guān)系設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)等分開，單獨(dú)地研究它們遺傳功能。證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。直接分離法和酶解法同位素標(biāo)記法更有力地說明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)艾弗里赫爾希和蔡斯煙草花葉病病斑RNA是遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株分離出子代病毒不能得到病毒：TMVRNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)HRVTMV病毒重組實(shí)驗(yàn)：煙草花葉病毒TMV和車前草花葉病毒HRVRNA是遺傳物質(zhì)TMV和HRV的遺傳物質(zhì)是RNAHIV病毒SARS病毒流感病毒新冠病毒DNA是主要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)是RNA的生物舉例：RNA病毒：流感病毒、HIV、

SARS病毒、新冠病毒、

TMV、HRV遺傳物質(zhì)是DNA的生物舉例：DNA病毒：T2噬菌體有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物：真核生物、原核生物自然界中，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，

所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)練習(xí)與應(yīng)用一、DA二、1.利用噬菌體的遺傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)外殼的2.①多樣性：具有儲(chǔ)存大量遺傳信息的能力。②連續(xù)性：能夠精確地自我復(fù)制，使前后代具有一定的連續(xù)性。③穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定