1、第三章 基因的本质,第1节 DNA是主要的遗传物质,孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由 控制。,染色体,摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于 上。,蛋白质和DNA,科学家发现：染色体主要组成成分： 。,遗传因子,问题探讨,20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。,1、遗传物质可能具有什么特点？,遗传物质必须结构稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制，传递给下一代等。,2、证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？,同位素标记法、分离提纯法、病毒重组法 等。,一、对遗传物质的早期推测,蛋白质(氨基
2、酸)多种多样：遗传物质,20世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质,染色体,DNA（结构不清楚）：？,DNA基本单位脱氧核苷酸,脱氧核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,20世纪30年代：,脱氧核苷酸的种类,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,20世纪30年代：DNA有重要作用,多糖类荚膜,R型菌：菌落粗糙(Rough)细菌无荚膜、无毒性,(一)肺炎双球菌,二、肺炎双球菌的转化实验,S型菌：菌落光滑（Smooth）细菌有荚膜、有毒性 人患肺炎，小鼠患败血症,1.将R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。,2.将S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。,(二) 肺炎双球
3、菌的体内转化实验,3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。,4.将R型活细菌加热杀死后的S型细菌混合后注射到 小鼠体内，小鼠患败血症死亡。,结论: S型死菌中含有一种“转化因子”能使R型菌转化为S型菌使小鼠致死。,(三)艾弗里的体外转化实验,结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。,1.肺炎双球菌的转化实验中“转化”的实质是什?2.请以时间为横坐标、数量为纵坐标画出（体内、体外转化实验中）R型、S型的增长曲线。,1.“转化”的实质是基因重组.肺炎双球菌转化实验的实质是R型菌在S型菌DNA的作用下转化成S型菌，因此最初无S型菌，随着转化而逐渐形成。在体内转化时，由于小鼠免疫系统
4、的作用，R型菌会先下降而后上升，在体外转化时，两种菌均呈上升趋势。,2.如图,思考,疑问：,由于艾弗里的实验中提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人表示怀疑。那么要怎样设计才能让人无可挑剔呢？ 设法把DNA和蛋白质分开，然后单独、直接观察DNA和蛋白质的作用。,实验中最关键的设计思路,三、噬菌体侵染细菌的实验,实验材料实验方法实验步骤实验结果,(一)标记噬菌体方法：同位素示踪(标记)法,返回,标记大肠杆菌,含35s的培养基+ 大肠杆菌 含 35s的大肠杆菌,含32p的培养基+ 大肠杆菌 含32p的大肠杆菌,标记T2噬菌体,T2噬菌体+含35s的大肠杆菌 含35sT2的噬
5、菌体,T2噬菌体+含32p的大肠杆菌 含32pT2的噬菌体,(二)实验步骤:,标记细菌,标记噬菌体,噬菌体侵染细菌,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),三、噬菌体侵染细菌的实验 1952,返回,1、 为什么选择35S和32P作标记而不选用其他的同位素?,2、 第一（二）组实验中为什么上清液的放射性很高（低），沉淀物的放射性很低（高）？,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 DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的，因为 T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。,在第一组实验中，35S标记的T2噬菌体与大肠
6、杆菌混合培养后，搅拌不充分，使吸附在大肠杆菌外被35S标记的噬菌体蛋白质外壳没有与大肠杆菌完全分离开，离心后进入沉淀物中，使沉淀物中出现放射性 。在第二组实验中，32P标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养的时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液；混合培养的时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性 。,第二组实验,（三）实验结果及结论：,第一组 实验,亲代噬菌体,32P标记DNA,35S标记蛋白质,大肠杆菌内,有32P标记DNA,无35S标记蛋白质,子代噬菌体,DNA有32P标记,外壳蛋白质无35S,实验结论,DNA分子
7、是遗传物质,由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌， 故而本实验不能证明蛋白质是或者不是遗传物质,结论：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。,思考与讨论,1.细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（2）繁殖快。细菌2030 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。,2.最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。,3.艾弗里
8、采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。,得花叶病,不得花叶病,四、DNA是主要的遗传物质,（一）RNA是遗传物质的证据,结论：烟草花叶病毒的RNA控制其性状，RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。,具有细胞结构的生物,真核生物的遗传物质,原核生物的遗传物质,DNA,多数病毒的遗传物质是DNA,少数病毒的遗传物质是RNA,绝大多数生物的遗传物质是DNA,（二）DNA是主要的遗传物质,例下
9、列关于遗传物质的说法，错误的是()真核生物的遗传物质是DNA原核生物的遗传物质是RNA细胞核的遗传物质是DNA细胞质的遗传物质是RNA甲型HIN1流感病毒的遗传物质是DNA或RNAA BC D,C,植物细胞中DNA的载体： 染色体、叶绿体、线粒体,动物细胞中DNA的载体： 染色体、线粒体,所以说，染色体是DNA的主要载体。,五、DNA的分布,原核细胞和病毒没有染色体。,课后练习,基础题 1.（1）（）;(2)（）。 2.C。3.D。拓展题1.实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的仅是DNA，而蛋白质却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体蛋白质外壳是利用亲代噬
10、菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。2.肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。,2.在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，下图所示标记元素所在部位依次是(),A BC D,1.在肺炎双球菌的体内和体外转化实验中，R型菌和S型菌的数量变化曲线依次为(),A B C D,3.甲、乙为两种不同的植物病毒，下图1表示由病毒甲、乙经重组形成“杂种病毒丙”的过程，用病毒丙单
11、独侵染植物细胞，一段时间后，从植物细胞内可大量分离出的病毒是图2中的(),B,A,D,某研究小组为探究H7N9病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验，请你完成相关内容。(1)实验原理：_。(2)材料用具：H7N9病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及其等渗生理盐水、注射器等。(3)实验步骤：取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。按下表所示配制注射溶液，然后分别注射入小白鼠体内。,相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。(4)结果预测及结论：A、C组发病，B、D组未发病，说明DNA是H7N9病毒的遗传物质；_ ，说明_。(5)实验分析：_组和_组对照，能说明DNA是否是其遗传物质。B组和C组对照，能说明_。C组和D组在实验对比时起到_作用。,酶具有专一性,H7N9病毒核酸提取物,RNA酶,H7N9病毒核酸提取物,DNA酶,H7N9病毒核酸提取物,生理盐水,B、C组发病,A、D组未发病,RNA是H7N9病毒的遗传物质,A,C,RNA是否是其遗传物质,对照,
