1、一、引 入,曾宝仪和她的妈妈,祖孙三代的鼻子,瞧！这母女俩的眼睛,为什么后代与亲代如此相似呢？遵循什么规律？,细胞核中的染色体对于生物的传种接代有着重要的作用。,每一种生物的染色体的数目，一般是固定的。一般是成对出现的。,第3章 基因的本质,第1节DNA是主要的遗传物质,蛋白质,遗传物质究竟是DNA，还是蛋白质？,一、对遗传物质的早期推测,20世纪20年代：,氨基酸 多肽 蛋白质,认为蛋白质是生物体的遗传物质,20世纪30年代：,脱氧核苷酸,DNA,脱氧核糖,碱基,磷酸,基本单位脱氧核苷酸,脱氧核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,脱氧核苷酸的种类,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核
2、苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,艾弗里,赫尔希,格里菲思,向蛋白质是遗传物质的观点提出挑战的学者是谁呢？,实验材料：小鼠及肺炎双球菌,格里菲思的肺炎双球菌转化实验,1928年，格里菲斯以小鼠为实验材料，研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎的。,1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。,2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。,3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。,4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。,格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验,1与2对比，说明R型细菌无毒，S型细菌有毒。,2与3对比，说明S型活细菌有毒加热杀死无致病
3、性。,原因：DNA耐高温，加热使蛋白质失活，所以加热杀死无致病性。,3与4对比，说明已加热杀死的S型细菌中，必然含有使R转化为S的转化因子。,一、肺炎双球菌的转化实验,（一）格里菲思的实验,推论：,加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，能将R型活菌转化为S型活菌。,S菌有毒的原因：有荚膜通常不能被宿主细胞的防护机制所破坏。,如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是什么物质，你该如何设计这个实验呢？设计思路是什么?,想一想：,艾弗里证明DNA是遗传物质的实验 1944,实验 二艾弗里及其同事的肺炎双球菌体外转化实验,DNA,蛋白质,RNA,S型活菌的化学成分,糖类,脂类,DNA水解
4、物,分别与R型活菌混合培养,R,R,R,R,R,R,R,S,S,实验 二 艾弗里及同事的肺炎双球菌体外转化实验,艾弗里的结论：,进一步证明DNA是遗传物质，间接证明DNA要保持完整性，才能起到遗传物质的作用,使R型细菌转化成S型细菌的物质是S型细菌中的DNA。DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。,背景资料：,可是，艾弗里的实验不但没有使科学界接受反而引起了科学界许多人怀疑。,在1949年艾弗里及同事将DNA中蛋白质的污染降到0.02%，但仍未能改变人们的观点。,是否有更好的实验材料,可以不用经过人工提纯DNA，就能单独地去观察DNA或蛋白质的作用呢？,终于在1952年，由美国科学家赫尔
5、希和蔡斯找到了一种理想的实验材料T2噬菌体,通过噬菌体侵染细菌的实验从而证实了 ,实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌,噬菌体的结构模式图,三.噬菌体侵染细菌的实验,T2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA.,T2 噬菌体的特点, 是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒 头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。,噬菌体,大肠杆菌,噬菌体侵染细菌的动态过程：,侵入别的细菌,合成,组装,释放,吸附,动画,首先，噬菌体的尾端吸附在细菌的表面,侵入,然后， 噬菌体通过尾轴把DNA全部注进细菌体内，而蛋白质外壳则留在细菌体外，
6、不起作用。,噬菌体的 DNA 在细菌体内，使细胞本身的 DNA 解体，同时利用细菌的化学成分合成噬菌体自身的 DNA和蛋白质，,这些新合成的 DNA 和蛋白质外壳组装出很多个与亲代一模一样的子代噬菌体。,最后，这些噬菌体由于细菌的解体而被释放出来，再去侵染其他的细菌。,三、噬菌体侵染细菌的实验 1952,1、实验设计思路：,3、实验过程：,把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用,(1)标记细菌,细菌+含35S的培养基细菌+含32P的培养基,含35S的细菌,含32P的细菌,(2)标记噬菌体,噬菌体+含35S的细菌噬菌体+含32P的细菌,含35S的噬菌体含32P的噬菌体,(
7、3)噬菌体侵染细菌,含35S的噬菌体+细菌含32P的噬菌体+细菌,: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、实验方法：放射性同位素标记法,三.噬菌体侵染细菌的实验,实验原理和方法,蛋白质的组成元素：D N A 的组成元素：,（标记32p）,（标记35s ）,标记噬菌体方法：,在分别含有放射性同位素32p 和35s的培养基中培养细菌,分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32p 的噬菌体和含35s的噬菌体,C、H、O、N、S,C、H、O、N 、P,同位素标记法： 同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。人们可以根
8、据这种化合物的性质，对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做同位素标记法。,实验步骤,标记细菌,标记噬菌体,噬菌体侵染细菌（短时间保温）,搅拌离心,观察放射性的分布,“短时间”：保证子代噬菌体的DNA和蛋白质在大肠杆菌中正处于合成阶段，子代噬菌体还没有组装好，或虽已经组装但并未使细菌发生裂解,“保温”：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。,搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离,离心的目的：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。,内部DNA不存在了的噬菌体外壳,被35S标记的噬菌体,被32P标记的噬菌体,被35S标记的噬
9、菌体与细菌混合,被32P标记的噬菌体与细菌混合,搅拌后离心,离心后,上清液的放射性高,沉淀物的放射性低,在新形成的噬菌体中没检测到35S,搅拌后离心,离心后,上清液的放射性低,沉淀物的放射性高,在新形成的噬菌体中检测到32P,用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌,35S标记噬菌体侵染细菌实验中，按理论上沉淀物中应没有放射性，而实验中放射性低，为什么？,因为搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌的表面，随离心到沉淀物中。,32P标记噬菌体侵染细菌实验中，按理论上上清液中应没有放射性，而实验中放射性低，为什么？,保温时间过短，部分噬菌体没进入大肠杆菌，离心后分布于上清液中。保温时间过长，
10、噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代经离心后分布于上清液,如何获得被35S标记的亲代噬菌体或32P标记的亲代噬菌体？,考虑到大肠杆菌和T2噬菌体的关系，先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记的亲代噬菌体。方法同上。注意：不能用32P和35S的培养基同时培养大肠杆菌，同时获得32P标记DNA，35S标记蛋白质的噬菌体，分不出是谁的放射性。,赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，进入到细菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的传递的才是真正的遗传物质,RNA病毒的遗传物质是RNA,四.烟草花叶病毒重建实验,细
11、胞结构生物,原核生物真核生物,遗传物质是DNA,非细胞结构生物,遗传物质是RNA,只含DNA的病毒：只含RNA的病毒：,生物,总结,4、由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。,3、在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。,2、凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA,1、一切生物的遗传物质是核酸,4、噬菌体侵染细菌的实验中，在细菌内合成子代噬菌体蛋白质外壳DNA可以指导蛋白质的合成。,1、肺炎双球菌转化实验中，对S菌加热
12、处理，DNA仍具有生物活性DNA分子结构具有相对稳定性。,2、肺炎双球菌转化实验中，R型细菌可以转化生成S型细菌DNA可以发生可遗传的变异。,3、噬菌体侵染细菌的实验中，DNA在亲代与子代噬菌体中具有连续性DNA可以发生复制，由亲代传递给子代。,能产生可遗传变异,具有相对稳定的结构,能自我复制,使亲子代具有一定的连续性,能指导蛋白质合成，从而控制生物的性状,作为遗传物质所必须具备的特点:,能贮存大量的遗传信息,2、 T2 噬菌体的结构组成为 ： A、蛋白质、脂类 B、糖类、蛋白质 C、蛋白质、DNA D、蛋白质、RNA0,3、“DNA是主要的遗传物质”是指： A、遗传物质的主要载体是染色体 B、大多数生物的遗传物质是DNA C、细胞里的DNA大部分在染色体上 D、染色体在遗传上起主要作用,1、格里菲思提出的“转化因子”，后来被艾弗里证实了它的化学成分是： A、DNA B、蛋白质 C、多糖 D、脂质,课堂练习,课堂练习,4、肺炎双球菌的转化实验，不能证明的是： A、DNA是遗传物质 B、DNA控制蛋白质的合成 C、蛋白质不是遗传物质 D、染色体是遗传物质的主要载体,5、噬菌体侵染细菌的正确顺序是 ： A、注入-吸附-释放-组装-复制 B、复制-组装-释放-吸附-注入 C、吸附-注入-复制-组装-释放 D、吸附-注入-组装-复制-释放,布置作业,完成课本第46页的课后练习。,
