DNA是主要的遗传物质

摩尔根通过果蝇实验证明了基因位于 上,孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状由 控制,遗传因子,染色体,科学家发现：染色体主要组成成分,蛋白质和DNA。,历史的步伐,染色体在遗传上保持一定的连续性和稳定性,染色体在生物的遗传中起着重要作用,染色体=DNA+蛋白质，遗传物质是DNA，还是蛋白质？,结论,新问题,第三章 基因的本质,第一节 DNA是主要的遗传物质,20世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质,高等、复杂的生物，低等、简单的生物，它们都含有DNA和蛋白质，你觉得选择哪一种生物作为实验材料比较合适？为什么？,1.个体小，结构简单。2.繁殖快。,低等、简单的生物,体内转化实验,1.肺炎双球菌的类型,有,光滑,有,无,无,粗糙,体内转化实验,2.实验,S型活细菌,体内转化实验,2.实验,S型活细菌,无S型活细菌,体内转化实验,什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？,?,?,?,由于体内有活的S型细菌的作用。,活的R型细菌变成了活的S型细菌。,加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。,第四组小鼠为什么会死亡呢？,第四组活的S型细菌如何出现？,?,S型细菌使小鼠死亡。,第一组和第二组的实验现象，这说明了什么？,体内转化实验,2.实验,活R型,结论：死的S型细菌具有某种活性物质(转化因子)，可使R型细菌转化为S型细菌。,死S型,活S型,格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了转化实验，此实验结果（ ）A、证明了DNA是遗传物质B、证明了RNA是遗传物质C、证明了蛋白质是遗传物质D、没有具体证明哪一种物质是遗传物质,D,【思维判断】,死的S型细菌具有转化因子，可使R型细菌转化为S型细菌。,促进上述转化的“转化因子”是什么？,S型菌内的转化因子到底是什么？,如何寻找并确认这种物质转化因子？,把S型菌内各种化合物分开，单独观察。,实验方法：把由S型细菌中分离，提取出 的各种成分，单独作用于R型 细菌。,设计思路：,体外转化实验,1.S型细菌物质的提纯和鉴定,包含,体外转化实验,R 型、S型,R 型,R 型,2. 实验,培养R型菌的培养基,R 型,3. 实验结论,体外转化实验,DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。,以上转化实验表明：,DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。,由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。,思考：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：,艾弗里实验的结论足以让所有科学家信服吗？为什么？,赫尔希和蔡斯的T2噬菌体试验(1952年),1. T2 噬菌体,T2 噬菌体的特点, 是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒 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,噬菌体侵染细菌过程,吸附,注入,合成,组装,释放,噬菌体借尾丝吸附在细菌表面,把DNA注入到细菌细胞,利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌体的DNA、蛋白质,新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体,细菌解体，释放出噬菌体,1.肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质。( ),2.艾弗里证明用DNA酶分解后的S型活细菌的DNA不能使R型细菌发生转化。( ),3.肺炎双球菌的转化实验中，发生转化的细菌和含转化因子的细菌分别是（） A. R型细菌和S型细菌B.R型细菌和R型细菌 C. S型细菌和S型细菌D.S型细菌和R型细菌,A,T2噬菌体,C、H、O、N、,C、H、O、N、,（标记32p）,（标记35s ）,P,S,2. 实验准备,用含35S和32P的培养基分别培养大肠杆菌，用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到含32P标记DNA的噬菌体和含35S标记蛋白质的噬菌体,为什么需要先标记大肠杆菌？,噬菌体不能直接被标记，它是寄生于大肠杆菌的病毒，可通过大肠杆菌进行标记,2. 实验准备,3. 实验过程,用35S标记的噬菌体,（蛋白质被标记）,未标记的大肠杆菌,+,搅拌,子代噬菌体无35S,短时间,2. 实验准备,3. 实验过程,用35S标记的噬菌体,（蛋白质被标记）,未标记的大肠杆菌,+,离心,上清液,沉淀物,（含T2噬菌体颗粒）,（含被感染的大肠杆菌）,放射性高,放射性低,说明：噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌中,子代噬菌体无放射性,2. 实验准备,3. 实验过程,用32P标记的噬菌体,（DNA被标记）,未标记的大肠杆菌,+,子代噬菌体有32P,搅拌,短时间,2. 实验准备,3. 实验过程,用32P标记的噬菌体,（DNA被标记）,未标记的大肠杆菌,+,离心,上清液,沉淀物,（含T2噬菌体颗粒）,（含被感染的大肠杆菌）,放射性低,放射性高,说明：DNA进入大肠杆菌中,子代噬菌体有放射性,35 S标记蛋白质,32 P标记DNA,无35S标记蛋白质,有32P标记DNA,外壳蛋白质无35S,DNA有32P,DNA是遗传物质,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,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。,内部无DNA的噬菌体外壳,实验过程,三 噬菌体侵染细菌的实验,结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,RNA,真核生物,原核生物,DNA和RNA,DNA和RNA,DNA,DNA,细菌，蓝藻，放线菌,高等植物，动物和人,DNA病毒,RNA病毒,DNA,RNA,DNA,RNA,T2噬菌体,烟草花叶病毒，HIV,因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA主要的遗传物质,网 络 构 建,DNA,RNA,肺炎双球菌转化实验,DNA,蛋白质,DNA,RNA,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）？,在第一组实验中，35S标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合培养后，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 。,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。,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,(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,为什么沉淀物或上清液有少量放射性,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。,内部无DNA的噬菌体外壳,实验过程,三 噬菌体侵染细菌的实验,思考,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。,易 错 警 示,噬菌体侵染细菌实验的易错分析,三 噬菌体侵染细菌的实验,4、T2噬菌体侵染大肠杆菌的示意图：,吸附,三 噬菌体侵染细菌的实验,5、实验结论：,DNA是噬菌体的遗传物质,1.DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性。2.DNA能控制蛋白质的生物合成，从而能控制新陈代谢和遗传性状。,1.DNA是主要的遗传物质2.蛋白质不是遗传物质,三 噬菌体侵染细菌的实验,结论：RNA病毒的遗传物质是RNA,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菌加热处理，DNA仍具有生物活性DNA分子结构具有相对稳定性。,