1、第3章 基因的本質(zhì),第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì),遺傳物質(zhì)究竟是DNA，還是蛋白質(zhì)？,一、對遺傳物質(zhì)的早期推測,20世紀(jì)20年代：,氨基酸 多肽 蛋白質(zhì),認(rèn)為蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì),20世紀(jì)30年代：,脫氧核苷酸,DNA,脫氧 核糖,堿基,磷酸,基本單位脫氧核苷酸,脫氧 核糖,堿基,磷酸,A,G,C,T,脫氧核苷酸的種類,腺嘌呤脫氧核苷酸,鳥嘌呤脫氧核苷酸,胞嘧啶脫氧核苷酸,胸腺嘧啶脫氧核苷酸,艾弗里,赫爾希,格里菲思,向蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點提出挑戰(zhàn)的學(xué)者是誰呢？,實驗材料：肺炎雙球菌,格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗,已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中，必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化

2、因子,格里菲思實驗的結(jié)論是什么?,實驗結(jié)論：,“轉(zhuǎn)化因子”是什么？,在殺死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？,尋找轉(zhuǎn)化因子：,但究竟哪一個才是轉(zhuǎn)化因子呢？,如果你是當(dāng)時的一位科學(xué)家，為了弄清楚 這種轉(zhuǎn)化因子到底是什么物質(zhì)，你該如何設(shè)計 這個實驗?zāi)?？設(shè)計思路是什么?,想一想：,在證明DNA還是蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的實驗中最關(guān)鍵的設(shè)計思路是什么？,必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰是遺傳物質(zhì)。,二、 艾弗里確定轉(zhuǎn)化因子的實驗,R型細(xì)菌,R型細(xì)菌,只長R型菌,只長R型菌,R型細(xì)菌,實驗過程：,實驗過程：,多糖 脂類 蛋白質(zhì) RNA DNA DNA+DNA酶,

3、分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng),R R R R R S R,S型活細(xì)菌,R S,多數(shù),少數(shù),二.艾弗里確定轉(zhuǎn)化因子的實驗 1944年,DNA,“轉(zhuǎn)化因子”是DNA，DNA才是遺傳物質(zhì),DNA純度越高，轉(zhuǎn)化越有效,實驗結(jié)論：“轉(zhuǎn)化因子”是DNA，DNA才是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。（糾正了一個生物界的錯誤的普遍共識）,這個實驗結(jié)論足以讓所有科學(xué)家信服嗎？,思考：,1、加入DNA酶的組意圖何在？,2、分析實驗結(jié)果，能得出什么結(jié)論？,背景資料：,可是，艾弗里的實驗不但沒有使科學(xué)界接受 反而引起了科學(xué)界許多人懷疑。,在1949年艾弗里及同事將DNA中蛋白質(zhì)的污染降到0.02%，但仍未能改變?nèi)?/p>

4、們的觀點。,是否有更好的實驗材料,可以不用經(jīng)過人工 提純DNA，就能單獨地去觀察DNA或蛋白質(zhì)的作 用呢？,終于在1952年，由美國科學(xué)家赫爾希和蔡斯找到了一種理想的實驗材料T2噬菌體,通過噬菌體侵染細(xì)菌的實驗從而證實了 ,實驗設(shè)計思路：,把蛋白質(zhì)和DNA區(qū)分開，直接地、單獨地觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用,三.噬菌體侵染細(xì)菌的實驗,艾弗里的實驗引起了人們的注意，但是，由于艾弗里實驗中提取出的DNA，純度最高時也還有0.02%的蛋白質(zhì)，因此，仍有人對實驗結(jié)論表示懷疑。,有沒有比細(xì)菌更為簡單的實驗材料？,1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標(biāo)記的新技術(shù)，完成了另一個更具有說

5、服力的實驗.,思維碰撞,實驗材料：T2噬菌體、大腸桿菌,噬菌體的結(jié)構(gòu)模式圖,三.噬菌體侵染細(xì)菌的實驗,T2噬菌體中 60%是蛋白質(zhì), 40%是DNA.,T2 噬菌體的特點, 是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒 頭部和尾部的外殼是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部內(nèi)含有DNA 在自身遺傳物質(zhì)的指導(dǎo)下進(jìn)行繁殖,原料來自大腸桿菌 子代噬菌體從宿主細(xì)胞裂解釋放。,噬菌體,大腸桿菌,噬菌體侵染細(xì)菌的動態(tài)過程：,侵入別的細(xì)菌,合成,組裝,釋放,吸附,動畫,首先，噬菌體的尾端吸附在細(xì)菌的表面,侵入,然后， 噬菌體通過尾軸把DNA全部注進(jìn)細(xì)菌體內(nèi)，而蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)菌體外，不起作用。,噬菌體的 DNA 在細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)胞本

6、身的 DNA 解體，同時利用細(xì)菌的化學(xué)成分合成噬菌體自身的 DNA和蛋白質(zhì)，,這些新合成的 DNA 和蛋白質(zhì)外殼組裝出很多個與親代一模一樣的子代噬菌體。,最后，這些噬菌體由于細(xì)菌的解體而被釋放出來，再去侵染其他的細(xì)菌。,三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗 1952,1、實驗設(shè)計思路：,3、實驗過程：,把蛋白質(zhì)和DNA區(qū)分開，直接地、單獨地觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用,(1)標(biāo)記細(xì)菌,細(xì)菌+含35S的培養(yǎng)基 細(xì)菌+含32P的培養(yǎng)基,含35S的細(xì)菌,含32P的細(xì)菌,(2)標(biāo)記噬菌體,噬菌體+含35S的細(xì)菌 噬菌體+含32P的細(xì)菌,含35S的噬菌體 含32P的噬菌體,(3)噬菌體侵染細(xì)菌,含35S的噬菌體+細(xì)菌

7、含32P的噬菌體+細(xì)菌,:上清液放射性很高,沉淀物放射性很低 : 上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,2、實驗方法：放射性同位素標(biāo)記法,三.噬菌體侵染細(xì)菌的實驗,標(biāo)記 混合 攪拌離心 檢測 再檢測,圖 3-6 T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗,噬菌體比大腸桿菌輕,4、噬菌體侵染細(xì)菌實驗的檢測結(jié)果：,上清液： 沉淀物：,噬菌體,細(xì)菌,(外殼),(被注入的DNA),蛋白質(zhì),DNA,有放射性,無,無,有放射性,上清液“放射性很高” 沉淀物“放射性很高”？,沉淀物也有放射性,上清液也有放射性,分離不完全 (噬菌體蛋白質(zhì)外殼),釋放出來的、未侵染的噬菌體,/釋放的/未侵染的),赫爾希和蔡斯的實驗表明： 噬菌

8、體侵染細(xì)菌時，進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)的外殼仍留在外面。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的傳遞的才是真正的遺傳物質(zhì),DNA 是遺傳物質(zhì),DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？,流感病毒,SARS病毒,煙草花葉病毒,下面這些生物的遺傳物質(zhì)是什么？,敢于質(zhì)疑,如果你是科學(xué)家，請設(shè)計實驗證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么？,背景知識：煙草花葉病毒TMV是由RNA和蛋白質(zhì)組成的，在感染煙草時，會出現(xiàn)致病斑。,課堂延伸,煙草花葉病毒不含DNA，只有RNA和蛋白質(zhì)，其遺傳物質(zhì)是什么？,煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,思路:煙草花葉病毒的RNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，直接地、單獨地去觀察他們各自的作用，從而判斷誰才是遺

9、傳物質(zhì),僅RNA能使煙草產(chǎn)生原樣病斑僅蛋白質(zhì)能使煙草產(chǎn)生原樣病斑RNA和蛋白質(zhì)都能使煙草產(chǎn)生原樣病斑,若出現(xiàn)結(jié)果則僅RNA是遺傳物質(zhì)； 若出現(xiàn)結(jié)果則僅蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)； 若出現(xiàn)結(jié)果則RNA和蛋白質(zhì)都是遺傳物質(zhì),預(yù)測結(jié)果： （現(xiàn)象）,提出問題：,作出假設(shè)：,設(shè)計實驗：,課題：探究煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么？,得出結(jié)論：,實驗探究,結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì),分離,分離,重組,重組,感染,新的病毒,產(chǎn)生 哪種 病毒？,RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,四.煙草花葉病毒重建實驗,絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是,少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是,一、DNA是主要的遺傳物質(zhì),總結(jié),DNA,RNA,4、噬菌體侵染細(xì)

10、菌的實驗中，在細(xì)菌內(nèi)合成子代噬菌體蛋白質(zhì)外殼DNA可以指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。,1、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，對S菌加熱處理，DNA仍具有生物活性DNA分子結(jié)構(gòu)具有相對穩(wěn)定性。,2、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，R型細(xì)菌可以轉(zhuǎn)化生成S型細(xì)菌DNA可以發(fā)生可遺傳的變異。,3、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中，DNA在親代與子代噬菌體中具有連續(xù)性DNA可以發(fā)生復(fù)制，由親代傳遞給子代。,能產(chǎn)生可遺傳變異,具有相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),能自我復(fù)制,使親子代具有一定的連續(xù)性,能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀,作為遺傳物質(zhì)所必須具備的特點:,能貯存大量的遺傳信息,細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物,原核生物 真核生物,遺傳物質(zhì)是DNA,非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物,遺傳物質(zhì)

11、是RNA,只含DNA的病毒： 只含RNA的病毒：,生物,總結(jié),4、由于大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。但肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌的實驗只能證明DNA是遺傳物質(zhì)。,3、在只含RNA的少數(shù)病毒（煙草花葉病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作為遺傳物質(zhì)。,2、凡是具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，既有DNA，又有RNA，遺傳物質(zhì)是DNA,1、一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸,選擇題,1、關(guān)于病毒的遺傳物質(zhì)的敘述正確的是,( ),A.,核糖核酸,B.,脫氧核糖核酸或核糖核酸,C.,脫氧核糖核酸,D.,脫氧核糖核酸和核糖核酸,B,2.生物的遺傳物質(zhì)是：( ) A.DNA

12、B.RNA C.核酸 D. 蛋白質(zhì),C,3注射后能使小白鼠因患敗血病而死亡的是（ ） AR型肺炎雙球菌 B加熱殺死后的R型肺炎雙球菌 C加熱殺死后的S型肺炎雙球菌 D加熱殺死后的S型肺炎雙球菌與R型細(xì)菌混合,D,4、用噬菌體去侵染內(nèi)含有32P的細(xì)菌，在細(xì)菌解體后 ，含32P的應(yīng)是( ) A、子代噬菌體DNA B、子代噬菌體蛋白質(zhì)外殼 C、子代噬菌體所有部分 D、子代噬菌體不含32P,5、用噬菌體去感染內(nèi)含大量3H的細(xì)菌，待細(xì)菌解體 后，3H應(yīng)( ) A、隨細(xì)菌的解體而消失 B、發(fā)現(xiàn)于噬菌體外殼和DNA中 C、僅發(fā)現(xiàn)于噬菌體的DNA中 D、僅發(fā)現(xiàn)于噬菌體的外殼中,A,B,6、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗

13、中，子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是( ) A.在噬菌體DNA的指導(dǎo)下，用細(xì)菌的物質(zhì)合成的 B.在細(xì)菌DNA的指導(dǎo)下，用細(xì)菌的物質(zhì)合成的 C.在噬菌體DNA的指導(dǎo)下，用噬菌體的物質(zhì)合成的 D.在細(xì)菌DNA的指導(dǎo)下，用噬菌體的物質(zhì)合成的,【解析】 當(dāng)噬菌體侵染細(xì)菌時，注入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的只有噬菌體DNA，子 代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA都是在噬菌體DNA的指導(dǎo)下，用細(xì)菌的氨基酸和脫氧核苷酸合成的。 【答案】 A,7、某科學(xué)家做“噬菌體侵染細(xì)菌實驗”時，分別用同位素32P和35S做了標(biāo)記(見下表)： 此實驗所得結(jié)果是子噬菌體和母噬菌體的外形及侵染細(xì)菌的特性均相同。請分析： (1)子噬菌體的DNA分子中含有的

14、上述元素是 ； (2)子噬菌體的蛋白質(zhì)分子中含有的上述元素是 ； (3)此實驗說明了 。,【答案】(1)32P、31P (2)35S (3)DNA是遺傳物質(zhì),肺炎雙球菌實驗的評價,1、遵循了嚴(yán)格的對照原則和單因子變量原則,2、科學(xué)的思路：,發(fā)現(xiàn)問題,提出假設(shè),設(shè)計實驗驗證,得出結(jié)論,體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗 體外轉(zhuǎn)化實驗,探究實驗的基本步驟,實驗原理和方法,蛋白質(zhì)的組成元素： D N A 的組成元素：,（標(biāo)記32p）,（標(biāo)記35s ）,標(biāo)記噬菌體方法：,在分別含有放射性同位素32p 和35s的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)菌,分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，制備含32p 的噬菌體和含35s的噬菌體,C、H、O、N、S,C、

15、H、O、N 、P,實驗步驟,標(biāo)記細(xì)菌,標(biāo)記噬菌體,噬菌體侵染細(xì)菌（短時間保溫）,攪拌離心,觀察放射性的分布,“短時間”：保證子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)在大腸桿菌中正處于合成階段，子代噬菌體還沒有組裝好，或雖已經(jīng)組裝但并未使細(xì)菌發(fā)生裂解,“保溫”：為噬菌體培養(yǎng)提供適宜的恒定的溫度，以保證酶的活性。,攪拌的目的：使吸附在細(xì)菌上的噬菌體顆粒與細(xì)菌分離,離心的目的：讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。,內(nèi)部DNA不存在了的噬菌體外殼,2、 T2 噬菌體的結(jié)構(gòu)組成為 ： A、蛋白質(zhì)、脂類 B、糖類、蛋白質(zhì) C、蛋白質(zhì)、DNA D、蛋白質(zhì)、RNA0,3、“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”是指： A、遺傳物質(zhì)的主要載體是染色體 B、大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA C、細(xì)胞里的DNA大部分在染色體上 D、染色體在遺傳上起主要作用,1、格里菲