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1、第1节 DNA是主要的遗传物质,知识目标 1.总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。 2.分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。 3.探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。,1.你认为遗传物质可能具有什么特点？ 2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行性方法有哪些？,问题探讨,DNA具备作为遗传物质的条件： 1.在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己； 2.能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢； 3.具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力； 4.结构比较稳定,但在特殊情况下又能发生突变,而且突变以后还能继续复制,并能遗传给后代。,1928年，英国科学家格里菲思以
2、小鼠为实验材料，研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎的。他用了两种不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠。一种细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑（smooth），叫做S型细菌；另一种细菌的菌体没有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙（rough），叫做R型细菌。S型细菌可以引起人患肺炎或使小鼠患败血症，因此是有毒性的； R型细菌不能引起上述症状，因此是无毒性的。,（一）肺炎双球菌的转化实验,肺炎双球菌转化实验的实验过程如图,S型细菌,R型细菌,实验前小鼠的生活状态,实验后小鼠的生活状态,1.注射R型活细菌,2.注射S型活细菌,3.注射加热后杀死的S型细菌,4.将R型活细菌与加热杀死
3、的S型细菌混合后注射,实验条件,第一组,第二组,第三组,第四组,小鼠不死亡,小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌,小鼠不死亡,小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌,思考？,1.格里菲思从第4组实验的小鼠尸体上分离出了有毒性的S型活细菌，而且这些S型细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这表明无毒性的R型活细菌在与被加热杀死的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌,而且这种性状的转化是可以遗传的。 于是，格里菲思推论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质-“转化因子”，这种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。,这种转化因子究竟是什么物质呢？,R型菌的培养基
4、,S型菌的DNA,S型菌的DNA + DNA酶,S型细菌和R型细菌,只长R型细菌,S型菌的蛋白质或荚膜多糖,只长R型细菌,加入物质,培养一段时间后的现象,思考？,最关键的设计思路是：设法把DNA与蛋白质分开,单独地、直接地去观察DNA的作用。,2.艾弗里和他的同事的实验思路的关键是什么？,S型活细菌,S型细菌的DNA,R型活细菌,加热杀死的S型细菌,3.无毒性的R型活细菌如何转化成有毒性的S型活细菌呢？,T2噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，T2噬菌体侵染细菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分，从而进行大量增殖。,（二）噬菌体侵染细菌的实验,T2噬菌体的
5、模式图,T2噬菌体侵染细菌的步骤： 1.吸附：噬菌体利用尾部结构吸附在细菌细胞上。 2.注入：噬菌体破坏细菌细胞膜，将DNA注入细菌细胞中。 3.合成：依据自己（T2噬菌体）的DNA，利用细菌体内的物质，合成自身（T2噬菌体）的DNA和蛋白质。 4.装配：利用合成的DNA和蛋白质装配出子代噬菌体。 5.释放：细菌裂解死亡释放出子代噬菌体。,T2噬菌体的结构：蛋白质外壳、DNA。,思考？,1.采用T2噬菌体研究遗传物质究竟是蛋白质还是DNA有什么好处？,2.采用什么实验方法证明T2噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA呢？,放射性同位素标记法。,T2噬菌体头部和尾部的外壳是由蛋白质构成的，在它的
6、头部内含有一个DNA分子。,3.为什么选择35S和32P这两个元素分别对蛋白质和DNA作标记？,思考？,4.用14C和18O等元素可行吗？,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。,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。,小资料：在T2 噬菌体的化学组分中，60%是蛋白质，40%是DNA。对蛋白质和DNA的进一步分析表明：硫仅存在于蛋白质分子中，99%的磷都存在于DNA分子中。,首先用放射性同位素35S标记了的培养基培养一部分细菌，并用放射性同位素32P标记了培养基培养另一部分细菌。然后，用被标记的细菌分别
7、去培养T2噬菌体 。当噬菌体在细菌体内大量增殖后，就可获得分别被放射性同位素35S标记了的和被放射性同位素32P标记了的T2噬菌体。,思考？,5.如何对T2噬菌体的蛋白质和DNA进行放射性同位素标记呢？,病毒自身没有新陈代谢系统，是一种严格的活寄生生物（只能寄生在活细胞中，利用活细胞中的物质和条件，才能进行各种生命活动。），所以只能用活细胞对其进行培养。,含35S的培养基,含32P的培养基,被35S标记的细菌,被32P标记的细菌,细菌,分别制作培养 基培养噬菌体,被35S标记的噬菌体,被32P标记的噬菌体,用被标记的噬菌体分别侵染未标记的细菌,上清液中放射性很高,在新形成的噬菌体中检测到32P
8、,分别搅拌、离心后,上清液中放射性很低,沉淀物中放射性很低,沉淀物中放射性很高,在新形成的噬菌体中检测不到35S,6.赫尔希和蔡斯还发现：细菌离解后在释放出的大量T2噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记蛋白质。想一想，这一结果又说明了什么？,思考？,上述实验结果表明：在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。也就是说，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传给后代的，因此，DNA才是真正的遗传物质。,现代科学研究证明，遗传物质除了DNA以外，还有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病毒。从烟草花叶病毒中提取出来的蛋白质，不能使烟草感染病毒，但是，从这些病毒中提取出来的RNA，却能使烟草感染病毒。因此，在这些病毒中，RNA是遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。,