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1、第三章第三章 遗传的分子基础遗传的分子基础 第一节第一节 核酸是遗传物质的证据核酸是遗传物质的证据 一、染色体的化学组成一、染色体的化学组成 蛋白质含量约为蛋白质含量约为DNA的两倍，的两倍，RNA含量很少，还不含量很少，还不 到到DNA量的量的10%。 染色体染色体 DNA 蛋白质蛋白质 RNA 组蛋白组蛋白 非组蛋白非组蛋白 主要主要 思考思考：谁是遗传物质呢？谁是遗传物质呢？ DNA 蛋白质！ DNADNA是遗传物质的是遗传物质的间接间接证据证据 1. 细胞核和细胞质中的细胞核和细胞质中的DNA，都有，都有复制和遗传的自主性复制和遗传的自主性。 2. 同一种生物不同发育时期或不同组织细胞
2、中的同一种生物不同发育时期或不同组织细胞中的DNA含量含量 基本相等基本相等，而精子中的，而精子中的DNA含量恰好是体细胞中的含量恰好是体细胞中的一半一半。 3. 所有能够诱发所有能够诱发DNA结构变异结构变异的因素，均能引起生物的的因素，均能引起生物的 遗传突变遗传突变。 4. 蛋白质的质量可变性蛋白质的质量可变性，不符合作为遗传物质能保持稳，不符合作为遗传物质能保持稳 定的要求。定的要求。 二、噬菌体侵染细菌实验二、噬菌体侵染细菌实验 1.T2噬菌体是什么？噬菌体是什么？ 2.为什么用为什么用35S标记噬菌体的外壳标记噬菌体的外壳蛋白质蛋白质？ 为什么用为什么用32P标记噬菌体的内部标记噬
3、菌体的内部DNA？ 3.为什么要用为什么要用两种两种被标记的噬菌体被标记的噬菌体分别分别去侵染细菌？去侵染细菌？ 4.噬菌体侵染细菌实验证实了什么？噬菌体侵染细菌实验证实了什么？ 1.实验材料：实验材料：T2噬菌体噬菌体和大肠杆菌和大肠杆菌 2.实验技术：同位素标记法实验技术：同位素标记法 3.实验过程：标记实验过程：标记 侵染侵染 搅拌搅拌 离心离心 检测检测 T2噬菌体噬菌体 DNA病毒病毒T2噬菌体只有噬菌体只有 外壳外壳蛋白质蛋白质和内部和内部DNA两两 部分组成部分组成 营营专性寄生专性寄生生活，它的专生活，它的专 一宿主为一宿主为大肠杆菌大肠杆菌 不能直接不能直接在培养基中培养在培
4、养基中培养 T T2 2噬菌体的模式图噬菌体的模式图 头部头部 尾部尾部 DNADNA 蛋白质蛋白质 同位素标记法同位素标记法把把DNADNA和蛋白质分开和蛋白质分开 用32P标记内部DNA 用用14C和和18O等同位素可以吗？等同位素可以吗？ 不可以！不可以！ 用35S标记外壳蛋白质 同位素标记法同位素标记法标记噬菌体标记噬菌体 如何用如何用35S标记噬菌体的外壳蛋白质？标记噬菌体的外壳蛋白质？ 如何用如何用32P标记噬菌体的内部标记噬菌体的内部DNA？ 用用T2噬菌体分别侵染被噬菌体分别侵染被35S和和32P标记的细菌，得到被标记的细菌，得到被35S标记标记 蛋白质外壳的蛋白质外壳的T2噬
5、菌体和被噬菌体和被32P标记内部标记内部DNA的的T2噬菌体。噬菌体。 将寄主细菌分别培养在含有将寄主细菌分别培养在含有35S和和32P的培养基中，得到分的培养基中，得到分 别被别被35S和和32P标记的细菌。标记的细菌。 噬菌体侵染细菌的过程噬菌体侵染细菌的过程 离心离心侵染侵染搅拌搅拌标记标记 大肠杆菌大肠杆菌 未破裂前未破裂前 控制保控制保 温时间温时间 充分剥离充分剥离吸附吸附 在菌体的在菌体的T2 未标记的细菌 搅拌 离心 T2噬菌体 被感染的细菌 35S 侵染 较轻 较重 1.被被35S标标 记的噬记的噬 菌体与菌体与 细菌混细菌混 合合 2.被被32P 标记的标记的 噬菌体噬菌体
6、 与细菌与细菌 混合混合 上清液的放射性很高上清液的放射性很高 沉淀物的放沉淀物的放 射性很低射性很低 上清液的放上清液的放 射性很低射性很低 沉淀物的放沉淀物的放 射性很高射性很高搅拌器 噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌 时仅时仅DNA进入细进入细 菌细胞而蛋白外菌细胞而蛋白外 壳没有进入壳没有进入 为什么沉淀物中有少量放射性？为什么沉淀物中有少量放射性？ 用用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量 放射性的原因：放射性的原因： 由于搅拌不充分，有由于搅拌不充分，有少量少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附的噬菌体蛋白质外壳吸附 在细菌表面在细菌表面
7、，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出 现少量的放射性。现少量的放射性。 1.被被35S 标记的标记的 噬菌体噬菌体 与细菌与细菌 混合混合 2.被被32P 标记的标记的 噬菌体噬菌体 与细菌与细菌 混合混合 上清液的放射性很高上清液的放射性很高 沉淀物的放沉淀物的放 射性很低射性很低 上清液的放上清液的放 射性很低射性很低 沉淀物的放沉淀物的放 射性很高射性很高搅拌器 噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌 时仅时仅DNA进入细进入细 菌细胞而蛋白外菌细胞而蛋白外 壳没有进入壳没有进入 为什么上清液有少量放射性？为什么上清液有少量放射性？ 用用32P标记的噬菌体侵染大
8、肠杆菌，上清液中有少量标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量 放射性的原因：放射性的原因： 保温时间过短保温时间过短，部分部分噬菌体噬菌体没有侵染没有侵染到大肠杆菌到大肠杆菌 细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现 放射性。放射性。 保温时间过长保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放释放 子代子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液的放，经离心后分布于上清液，也会使上清液的放 射性含量升高。射性含量升高。 1.被被35S 标记的标记的 噬菌体噬菌体 与细菌与细菌 混合混合 2.被被32P 标记的标记的 噬菌体噬菌
9、体 与细菌与细菌 混合混合 上清液的放射性很高上清液的放射性很高 沉淀物的放沉淀物的放 射性很低射性很低 上清液的放上清液的放 射性很低射性很低 沉淀物的放沉淀物的放 射性很高射性很高搅拌器 噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌 时仅时仅DNA进入细进入细 菌细胞而蛋白外菌细胞而蛋白外 壳没有进入壳没有进入 噬菌体侵染细菌实验小结噬菌体侵染细菌实验小结 亲代噬菌亲代噬菌 体体 寄主细菌内寄主细菌内子代噬菌体子代噬菌体是否保持连续性是否保持连续性 35S标记 标记 蛋白质蛋白质 ( )35S 标记蛋白质标记蛋白质 ( )35S标记标记 蛋白质蛋白质 32P标记 标记 DNA ( )32P 标记标记DNA
10、 ( )32P标记标记 DNA DNA在噬菌体在噬菌体 繁殖过程中具有繁殖过程中具有 连续性，是遗传连续性，是遗传 物质。物质。 能不能确定蛋白质是不是遗传物质呢？能不能确定蛋白质是不是遗传物质呢？ 不能确定！ 有 有 无无 三、肺炎双球菌转化实验三、肺炎双球菌转化实验 1.实验材料实验材料肺炎双球菌是什么？有几种？特点分别是什么？肺炎双球菌是什么？有几种？特点分别是什么？ 2.活体细菌转化实验的过程？能得出怎么样的结论？活体细菌转化实验的过程？能得出怎么样的结论？ 3.离体细菌转化实验的过程？能得出怎么样的结论？离体细菌转化实验的过程？能得出怎么样的结论？ 4.肺炎双球菌转化实验证实了什么？
11、肺炎双球菌转化实验证实了什么？ 实验材料：实验材料： S S型型肺炎双球菌肺炎双球菌R R型型肺炎双球菌肺炎双球菌 多糖类的多糖类的 胶状荚膜胶状荚膜 菌落菌落表面表面粗糙粗糙 无无荚膜、荚膜、无无毒性毒性 菌落菌落表面表面光滑光滑 有有荚膜、荚膜、有有毒性毒性 肺炎双球菌活体转化实验肺炎双球菌活体转化实验格里菲斯实验格里菲斯实验 1.实验过程实验过程 （1）将）将R型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡不死亡。 （2）将）将S型的活细菌注射到小鼠体内，很多小鼠型的活细菌注射到小鼠体内，很多小鼠患败血症死亡患败血症死亡。 结论一：结论一：S S型的活细菌对小鼠有毒，
12、而型的活细菌对小鼠有毒，而R R型的活细菌无毒。型的活细菌无毒。 （3）将）将加热杀死加热杀死的的S型细菌型细菌注射到小鼠体内，小鼠注射到小鼠体内，小鼠不死亡不死亡。 （4）将）将R型的活细菌与加热杀死的型的活细菌与加热杀死的S型细菌混合，注射到小型细菌混合，注射到小 鼠体内鼠体内，很多小鼠患败血症死亡，并检测出有，很多小鼠患败血症死亡，并检测出有S型活细菌。型活细菌。 结论二：加热杀死的结论二：加热杀死的S S型细菌对小鼠无毒害作用。小鼠体内的型细菌对小鼠无毒害作用。小鼠体内的R R型型 活细菌在加热杀死的活细菌在加热杀死的S S型细菌的作用下可以转化为型细菌的作用下可以转化为S S型活细菌
13、。型活细菌。 2.实验结论及推测实验结论及推测 在加热杀死的在加热杀死的S型细菌中，必然存在某种型细菌中，必然存在某种活性物质活性物质 “转化因子转化因子”，促使小鼠体内的，促使小鼠体内的R型活细菌转型活细菌转 化为有毒性的化为有毒性的S型活细菌。型活细菌。 肺炎双球菌离体转化实验肺炎双球菌离体转化实验艾弗里实验艾弗里实验 多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA DNADNA酶 分别与 R 型活细菌混合培养 R R R R R S型活细菌 R S R S 1.实验思路实验思路 一种细菌的一种细菌的DNA掺入到另一种细菌中，能够引起稳定的遗掺入到另一种细菌中，能够引起稳定的遗 传变异。传变异。DNA
14、纯度越高，转化效率越高。纯度越高，转化效率越高。 2.实验结论实验结论 蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质 DNA是遗传物质，是遗传物质，DNA赋予了生物的遗传特性赋予了生物的遗传特性 DNA就是就是“转化因子转化因子”。DNA”耐高温耐高温”，降温能，降温能 够复性。够复性。 HIV病毒 SARS病毒 烟草花叶病毒 思考思考 所有生物的遗传物质都是所有生物的遗传物质都是DNADNA吗？吗？ 流感病毒 RNARNA病毒病毒 四、烟草花叶病毒的感染和重建实验四、烟草花叶病毒的感染和重建实验 1.实验材料实验材料 病毒的电子显微照片病毒的电子显微照片 蛋白质蛋白质 亚单位亚单位 病毒的结构模型图
15、病毒的结构模型图 分别分别 提取提取 2.烟草花叶病毒感染实验烟草花叶病毒感染实验 蛋白质蛋白质 （占（占94%） RNA （占（占6%） 感染感染 感染感染 正常叶正常叶 正常叶正常叶 正常叶正常叶 花叶病花叶病 + R N A 酶酶 RNA 水解产物水解产物 感染感染 正常叶正常叶正常叶正常叶 TMV 结果：结果：TMVTMV的的RNARNA具有感染效力，蛋白质不具备。具有感染效力，蛋白质不具备。 3.烟草花叶病毒的重建实验烟草花叶病毒的重建实验 A型型TMV的的RNA + B型型TMV的蛋白质的蛋白质 重装后感染重装后感染 烟草所繁殖后代病毒的类型都是烟草所繁殖后代病毒的类型都是A型型。 B型型TMV的的RNA + A型型TMV的蛋白质的蛋白质 重装后感染重装后感染 烟草所繁殖后代病毒的类型都是烟草所繁殖后代病毒的类型都是B型型。 结论：烟草花叶病毒（结论：烟草花叶病毒（TMV）的）的遗传物质遗传物质是是RNA 核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核 酸（酸（DNA）和核糖核酸（）和核糖核酸（RNA），绝大多数生物都），绝大多数生物都 是以是以DNA作为遗传物质的。因此，作为遗传物质的。因此，DNA是主要的遗是主要的遗 传物质传物质。