证明DNA是遗传物质的三个经典试验

1 1 DNA（或RNA）是生命 传递的载体 DNA（或RNA）是生命 传递的载体 生 命 科 学 与 技 术 学 院生 命 科 学 与 技 术 学 院 王 文 雅王 文 雅 2 ? 肺炎链球菌转化实验肺炎链球菌转化实验 ? 病毒重建实验病毒重建实验 ? 噬菌体感染实验噬菌体感染实验 ? 肺炎链球菌转化实验肺炎链球菌转化实验 3 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 肺炎链球菌转化实验肺炎链球菌转化实验 肺炎链球菌肺炎链球菌肺炎链球菌肺炎链球菌：这是一种引起肺炎的细菌，当动 物体被感染后，会产生相应的抗体来抵抗这些 致病的细菌。抗体与细菌的外鞘反应，而外 鞘是由糖类分子组成的。 这是一种引起肺炎的细菌，当动 物体被感染后，会产生相应的抗体来抵抗这些 致病的细菌。抗体与细菌的外鞘反应，而外 鞘是由糖类分子组成的。 S（Smooth）型：）型：菌落光 滑，菌体有多糖类的荚 膜，是有毒性的球形菌， 可以使人患肺炎或小鼠患 败血症。 菌落光 滑，菌体有多糖类的荚 膜，是有毒性的球形菌， 可以使人患肺炎或小鼠患 败血症。 R R（RoughRough）型：型：型：型：菌落粗糙， 菌体无多糖的荚膜，是无毒 的球形菌。 菌落粗糙， 菌体无多糖的荚膜，是无毒 的球形菌。 毒 毒 毒 无 毒 无 毒 无 毒 4 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 无毒 毒 毒 毒 无毒 试验试验 5 从第四组实验的 小鼠尸体上分离 出了有毒性的S 型活细菌； 从第四组实验的 小鼠尸体上分离 出了有毒性的S 型活细菌； “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 毒 无毒 补充试验补充试验 6 存在有某种“转化因子”使细菌从R型转 变为S型。 存在有某种“转化因子”使细菌从R型转 变为S型。 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 1、 2、 R型和S型细菌的差别就在细菌外的多糖 荚膜上，所以致病的物质是多糖； 1、 2、 R型和S型细菌的差别就在细菌外的多糖 荚膜上，所以致病的物质是多糖； 2 7 已经被加热杀死的S型细菌中 含有某种促成这一转化的活性 物质 已经被加热杀死的S型细菌中 含有某种促成这一转化的活性 物质“转化因子转化因子”。 为何无毒性的R型活细菌能转化成有毒 性的S型活细菌呢？ 为何无毒性的R型活细菌能转化成有毒 性的S型活细菌呢？ “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 思 考思 考 ！ 8 进一步的提纯转化因子进一步的提纯转化因子: 蛋白质蛋白质+R型型无毒无毒细菌小鼠细菌小鼠存活存活 S型活细菌 型活细菌 DNA +R 型型无毒无毒细菌 小鼠细菌 小鼠死亡死亡 多糖多糖+R型型无毒无毒细菌小鼠细菌小鼠存活存活 并且发现并且发现DNADNA的纯度越高，转化就越有效。的纯度越高，转化就越有效。 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 深入研究深入研究 910 由此可见，转化因子就是由此可见，转化因子就是DNA。 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 结论：结论： 11 人们仍不相信DNA是遗传物质，这是由于：人们仍不相信DNA是遗传物质，这是由于： （1）因为蛋白质分子量大，结构复杂，）因为蛋白质分子量大，结构复杂，20种氨基酸 的排列组合将是个天文数字，可作为一种遗传信息。 而 种氨基酸 的排列组合将是个天文数字，可作为一种遗传信息。 而DNA分子量小，只含有分子量小，只含有4种不同的碱基，人们一度 认为不同种的有机体的核酸只有微小的差别。 （ 种不同的碱基，人们一度 认为不同种的有机体的核酸只有微小的差别。 （3）即使转化因子的确是）即使转化因子的确是DNA，但也可能是，但也可能是DNA只是 对荚膜形成记者直接的化学效应，而不是充当遗传信息 的载体。 只是 对荚膜形成记者直接的化学效应，而不是充当遗传信息 的载体。 (2)认为转化试验中认为转化试验中DNA并未能提得很纯，还附有其它 的物质。 并未能提得很纯，还附有其它 的物质。 12 ? 肺炎链球菌转化实验肺炎链球菌转化实验 ? 病毒重建实验病毒重建实验 ? 噬菌体感染实验噬菌体感染实验 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 3 13 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 噬菌体感染试验噬菌体感染试验噬菌体感染试验噬菌体感染试验 1952，Hershey & Chase 用用E.E.coli, phage T2做材料，利用同位素示踪法进行实验。做材料，利用同位素示踪法进行实验。 蛋白质只含蛋白质只含S不含不含P，DNA只含只含P不含不含S，分 别用含有 ，分 别用含有35S、32P标记标记T2,感染感染E. coli 。 事 件 事 件 原 理 原 理 14 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 如果如果35S进入大肠杆菌，那么进入大肠杆菌，那么. . 如果如果32P进入大肠杆菌，那么进入大肠杆菌，那么. 设计思想设计思想 蛋白质是遗传物质。蛋白质是遗传物质。 核酸是遗传物质。核酸是遗传物质。 15 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 吸附 10分钟后 用捣碎器使 空壳脱离 离心 上清液中含 75%放射性 沉淀中含 25%放射性 沉淀细胞进一步培养后，可 产生大量完整的子代噬菌体 用含35S-蛋白质（外壳）的噬菌体做感染试验 16 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 吸附 10分钟后 用捣碎器使 空壳脱离 离心 上清液中含 15%放射性 沉淀中含 85%放射性 沉淀细胞进一步培养后，可 产生大量完整的子代噬菌体 用含32P -DNA（核心）的噬菌体做感染试验 17 蛋白质没有进入宿主细胞，进入宿 主细胞的只有DNA,有力地证明了DNA 是携带遗传信息的载体。 蛋白质没有进入宿主细胞，进入宿 主细胞的只有DNA,有力地证明了DNA 是携带遗传信息的载体。 结论：结论： “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 18 ? 肺炎链球菌转化实验肺炎链球菌转化实验 ? 病毒重建实验病毒重建实验 ? 噬菌体感染实验噬菌体感染实验 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 4 19 当用由当用由TMVTMV的的RNARNA和和HRVHRV的的衣壳衣壳重建后的杂合病毒 去感染烟草时，烟叶上出现的时典型的TMV病斑。 反之，用 重建后的杂合病毒 去感染烟草时，烟叶上出现的时典型的TMV病斑。 反之，用HRVHRV的的RNARNA与与TMVTMV的的衣壳衣壳进行重建时，也 可获相同的结论。这就充分证明，在RNA病毒 中，遗传物质基础也是核酸，只不过是RNA罢了。 进行重建时，也 可获相同的结论。这就充分证明，在RNA病毒 中，遗传物质基础也是核酸，只不过是RNA罢了。 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 病毒重组实验病毒重组实验病毒重组实验病毒重组实验 将烟草花叶病毒拆成蛋白质和RNA(该病毒不含 DNA)，分别对烟草进行感染实验，结果发现只 有RNA能感染烟草。 将烟草花叶病毒拆成蛋白质和RNA(该病毒不含 DNA)，分别对烟草进行感染实验，结果发现只 有RNA能感染烟草。 背 景背 景 启发启发 20 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 Tobacco Mosaic Virus (TMV) “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 21 烟草花叶病毒（TMV）的体外重建烟草花叶病毒（TMV）的体外重建 “基因基因”的化学本质是核酸的化学本质是核酸 病毒1 抗血清 病毒2 抗血清 分别提取病毒1的蛋白外壳和病毒2的核酸 免疫实验证明，杂种病毒的蛋白外壳 来至于病毒1 免疫实验证明，杂种病毒后代的蛋白 外壳来至于