3.1DNA是主要的遗传物质（精讲课件）

第1节

DNA是主要的遗传物质第3章基因的本质必修二肺炎链球菌的转化实验1噬菌体侵染细菌的实验2目录生物体内的遗传物质分析3习题检测4一、学习目标二、重难点1.阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。2.说明DNA是主要的遗传物质。3.说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。4.认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。1.肺炎链球菌转化实验的原理和过程。2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。肺炎链球菌的转化实验1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.你认为遗传物质可能具有什么特点？①能够精确的自我复制；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能贮存大量的遗传信息；④结构比较稳定等。对遗传物质的早期推测①氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。1.20世纪20年代②没发现其他大分子有类似的结构特点。☞蛋白质是生物体的遗传物质。①人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。2.20世纪30年代②意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。☛蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。肺炎链球菌的转化实验1一、肺炎链球菌的类型项目S型细菌R型细菌菌落菌体有无荚膜有无毒性表面光滑Smooth表面粗糙Rough有无多糖荚膜有无S型肺炎链球菌可以引起人类和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症而死亡。荚膜是什么？有什么作用？

荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬纽胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。

S型细菌具有多糖类荚膜，可以抵御吞噬细胞的吞噬，不能被宿主的正常防御机制所清除，因而导致宿主感染。

R型细菌没有多糖类荚膜，感染细胞后容易被吞噬并杀灭。一、肺炎链球菌的类型肺炎链球菌的转化实验1二、格里菲思的体内转化实验注射加热杀死的S型菌+R型活细菌说明R型菌无毒性说明S型菌有毒性说明加热杀死的S型菌失去毒性分离出的细菌大部分是R型菌对照原则、单一变量原则从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以判断：已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子”。R型菌S型菌转化因子S型菌

后代

【提醒】发生转化的只是少部分R型细菌。二、格里菲思的体内转化实验转化后的S型细菌后代还是S，说明转化后可以稳定遗传。

格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：①ab段R型细菌数量减少的原因是：②bc段R型细菌数量增多的原因是：③后期出现的大量S型细菌的来源:小鼠进行免疫反应致使R型细菌数量减少。

R型细菌转化为S型细菌后，S型细菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来。转化后的S型细菌可稳定遗传。二、格里菲思的体内转化实验肺炎链球菌的转化实验1三、艾弗里及同事的体外转化实验多糖

脂类

蛋白质

RNA

DNA加热杀死的S型细菌在杀死的S型细菌中含有哪些物质？但究竟哪一个才是转化因子呢？【关键思路】把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。转化因子究竟是什么物质呢?有R型细菌的培养液加热杀死的S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌有R型细菌的培养液加热杀死的S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌混合混合有R型细菌的培养液加热杀死的S型细菌的细胞提取液+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）结论对照原则、单一变量原则DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质（DNA是遗传物质)三、艾弗里及同事的体外转化实验基因重组R型细菌转化为S型细菌的实质：S型细菌荚膜控制荚膜形成的X基因加热杀死被破坏的S型细菌X基因吸附在R型细菌表面X基因进入R型细菌重组R型细菌转化成S型细菌

DNA具有热稳定性。加热使蛋白质变性失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。

三、艾弗里及同事的体外转化实验

格里菲思体内转化实验艾弗里及同事体外转化实验培养场所巧妙构思实验结论小鼠体内培养基将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化将物质分离提纯后，直接、单独的观察各物质的作用存在某种转化因子让R→SDNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质肺炎链球菌的转化实验1肺炎链球菌的转化实验1四、肺炎链球菌体内和体外转化实验的联系1.体内转化实验是体外转化实验的基础，

仅说明S型细菌体内有“转化因子”；

体外转化实验则是前者的延伸，

进一步证明了“转化因子”是DNA。2.所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌。3.实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。加法原理与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”。在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”。减法原理与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。噬菌体侵染细菌的实验2噬菌体侵染细菌的实验2一、实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌1.T2噬菌体的结构及生活方式噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌等微生物的病毒的总称。（1）头部内含有

：含

元素。（填特征元素）DNAP（2）外壳：

，含

元素。（填特征元素）蛋白质S（3）生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内。2.噬菌体的增殖⑥侵入别的细菌③合成核酸和蛋白质④装配⑤释放①吸附②注入核酸一、实验材料——T2噬菌体和大肠杆菌

T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。2.噬菌体的增殖噬菌体侵染细菌的实验2二、实验方法放射性同位素标记技术选择什么元素对DNA和蛋白质进行放射性标记？（1）蛋白质:（2）DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P可以直接标记T2噬菌体吗？不可以，T2噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含

培养基培养噬菌体。被标记的大肠杆菌噬菌体侵染细菌的实验2三、实验过程1.第一步：先标记大肠杆菌大肠杆菌+含35S的培养基→含35S的大肠杆菌大肠杆菌+含32P的培养基→含32P的大肠杆菌2.第二步：再标记T2噬菌体T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体赫尔希和蔡斯不能用35S、32P标记同一噬菌体3.第三步标记的噬菌体侵染未标记大肠杆菌短时间保温后搅拌搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。离心使上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。离心三、实验过程细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌体中无35S不能证明蛋白质不是遗传物质上清液放射性很高上清液为噬菌体外壳。沉淀物放射性很低沉淀物主要为包含噬菌体DNA的大肠杆菌。3.第三步：用被标记的噬菌体侵染未被标记的细菌35S标记的噬菌体用35S标记的噬菌体与未标记的大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌检测上清液和沉淀物中的放射性物质离心☞说明蛋白质没有进入大肠杆菌。32P标记的噬菌体用32P标记的噬菌体与未标记的大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌检测上清液和沉淀物中的放射性物质离心沉淀物为包含噬菌体DNA的大肠杆菌。说明DNA是真正的遗传物质子代噬菌体中含32P细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高上清液放射性很低上清液中主要含噬菌体外壳。3.第三步：用被标记的噬菌体侵染未被标记的细菌噬菌体侵染细菌的实验2四、实验结论35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体结论放射性高放射性低无放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白质没有进入细菌细胞

DNA进入到细菌的细胞中

DNA才是噬菌体的遗传物质不能证明蛋白质不是遗传物质噬菌体侵染细菌的实验2五、噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”1.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌2.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌五、噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”噬菌体侵染细菌的实验2六、“二看法”判断子代噬菌体标记情况1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，

以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？

个体小，结构简单，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，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。

繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。习题巩固2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？

在实际操作过程中最大的困难是什么？

艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）。习题巩固习题巩固3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？

这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？艾弗里采用的主要技术手段：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：噬菌体培养技术、同位素标记技术等。启示：

科学成果的取得必须有技术手段作保证，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。探究遗传物质的方法1.探究思路(1)若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开，单独看作用。(2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性或同位素标记法。2.探究方法生物体内的遗传物质分析3生物体内的遗传物质分析3一、烟草花叶病毒感染烟草的实验【结论】RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株得到全新病毒不能得到病毒：RNA蛋白质患病不患病烟草花叶病毒实验拓展--重建实验TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质1蛋白质2+RNA1TMV1：结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质生物体内的遗传物质分析3二、DNA是主要的遗传物质1.绝大多数生物以DNA为遗传物质凡是有DNA的生物凡是细胞结构的生物2.极少数生物没有DNA，只有RNA一种核酸，则RNA是遗传物质，

如烟草花叶病毒、艾滋病病毒HIV、大多数流感病毒等

就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。生物体内的遗传物质分析3三、不同生物的遗传物质生物种类核酸种类碱基核苷酸遗传物质实例细胞生物病毒DNA病毒RNA病毒2种（DNA和RNA)1种(DNA)1种(RNA)5种4种4种8种4种4种DNADNARNA人、酵母菌、蓝藻等噬菌体等HIV等病毒按宿主按核酸种类动物病毒植物病毒细菌病毒DNA病毒RNA病毒如天花病毒，肝炎病毒如烟草花叶病毒如噬菌体天花病毒、噬菌体、乙肝病毒SARS病毒、流感病毒、新冠病毒、烟草花叶病毒、HIV、埃博拉病毒三、不同生物的遗传物质格里菲思的体内转化实验艾弗里及同事的体外转化实验转化因子是什么加热杀死的S型细菌中含有转化因子肺炎链球菌的转化实验T2噬菌体侵染大肠杆菌实验DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质RNA是TMV的遗传物质DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质RNA是RNA病毒的遗传物质更多实验证据更多实验证据DNA是主要的遗传物质课堂总结习题检测41.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是