DNA是主要的遗传物质高一下学期生物人教版必修2

第3章基因的本质第1节

DNA是主要的遗传物质

1909年：摩尔根通过果蝇实验证明：19世纪中期：孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由

控制。1903年：萨顿通过对蝗虫细胞观察提出假说：20世纪中期：科学家发现：染色体主要组成成分：DNA蛋白质遗传因子基因在染色体上基因在染色体上DNA和蛋白质后来，约翰逊提出了“

”的概念，替代“遗传因子”。基因染色体染色质问题探讨20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的讨论P42①储存大量遗传信息

；如：将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现。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方法有哪些？②可以准确地复制，并传递给下一代；③结构稳定。01对遗传物质的早期推测蛋白质是生物体的遗传物质。①蛋白质是由多种

连接而成的生物大分子；②氨基酸多种多样的

，可能蕴含着遗传信息。③没发现其他大分子有类似的结构特点。氨基酸排列顺序20世纪20年代，大多数科学家认为：对遗传物质的早期推测①DNA是由许多

聚合而成的生物大分子；②脱氧核苷酸的化学组成：

。③组成DNA的脱氧核苷酸有

种，每一种有一个特定的

；由于对DNA分子的结构没有清晰了解，蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。脱氧核苷酸4碱基磷酸、碱基、脱氧核糖腺嘌呤脱氧核苷酸20世纪30年代，科学家发现：胸腺嘧啶脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸对遗传物质的早期推测DNA是遗传物质的证据赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验格里菲思艾弗里赫尔希蔡斯02肺炎链球菌的转化实验1.科学家：格里菲斯【英】2.实验材料：肺炎链球菌、小鼠项目S型细菌R型细菌菌落菌体有无毒性表面光滑

表面粗糙

可致病，使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡无多糖类的荚膜格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验不死亡死亡不死亡死亡注射R型活细菌注射S型活细菌注射加热致死的S型细菌将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验说明加热致死的S型细菌无毒说明S型细菌有毒说明R型细菌无毒说明R型细菌转化成了S型细菌格里菲思推论：

已经加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化成为S型活细菌的活性物质------转化因子R型菌S型菌S型菌转化因子

S型菌

后代转化因子究竟是什么物质？格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验多糖

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？究竟哪一个才是转化因子呢？实验思路：把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。思考：艾弗里肺炎链球菌体外转化实验“酶解法”，将物质一个个排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子（减法原理）

实验过程：破碎加热杀死的S型细菌，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质（转化因子）。

实验结论：艾弗里肺炎链球菌体外转化实验实验过程归纳结论：注意：被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数；艾弗里肺炎链球菌体外转化实验①DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。②蛋白质等其他物质不是遗传物质。基因重组R型细菌转化为S型细菌的本质：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型细菌减法原理加法原理含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。举例：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。举例：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，就利用了“减法原理”。对照组实验组实验组实验组对照组实验组实验组科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”

艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。有没有比细菌更为简单的实验材料？并且DNA和蛋白质能够完全分开的呢？03噬菌体侵染细菌实验1.实验者：赫尔希和蔡斯2.实验材料：T2噬菌体噬菌体侵染细菌实验尾部头部DNA蛋白质T2噬菌体是一种专门寄生在

体内的

，它的头部和尾部的外壳都是由

构成的，头部内含有

。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。大肠杆菌病毒蛋白质DNA侵入别的细菌合成组装释放吸附注入噬菌体侵染大肠杆菌过程噬菌体侵染细菌实验哪一种物质进入了大肠杆菌体内？DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？放射性分别标记DNA和蛋白质选择什么元素进行放射性标记3.实验方法：放射性同位素标记法噬菌体侵染细菌实验尾部头部DNA蛋白质(C、H、O、N、P

)(C、H、O、N、S)（35S标记）（32P标记）①培养带标记的噬菌体：4.实验过程噬菌体侵染细菌实验噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体思考：如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在含放射性同位素的培养基中培养？含放射性同位素35S的培养基培养大肠杆菌35S标记的大肠杆菌35S标记的T2噬菌体培养噬菌体含放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌32P标记的大肠杆菌32P标记的T2噬菌体培养噬菌体4.实验过程:②噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染细菌实验保温时间过短，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。标记细菌标记噬菌体标记噬菌体侵染未标记细菌（短时间保温）搅拌离心观察放射性的分布“短时间”：促使噬菌体充分侵染细菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体“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

使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离让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

上清液沉淀物T2噬菌体大肠杆菌35S标记的噬菌体大肠杆菌经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质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噬菌体侵染细菌实验说明蛋白质没有进入大肠杆菌；子代噬菌体不具有亲代噬菌体的蛋白质。32P标记的噬菌体子代噬菌体中含32P大肠杆菌经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质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结论：DNA是真正的遗传物质噬菌体侵染细菌实验注意：不能说蛋白质不是遗传物质。说明DNA进入大肠杆菌；子代噬菌体具有亲代噬菌体提供的DNA。思考：实验误差原因分析（1）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因？由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。思考：实验误差原因分析（2）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因？保温时间长理论上上清液沉淀物部分释放出来未来得及侵染实际上释放保温时间短②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，后子代噬菌体释放出来；①保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内；不能，因为放射性检测时只能检测到放射部位，不能确定是哪种元素的放射性；若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。思考：实验能不能用32P和35S同时标记噬菌体？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？（1）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。（2）繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。思考·讨论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）思考·讨论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。思考·讨论启示：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。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、物质的提纯和分离技术等。三个经典实验的比较设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。酶解法:分别加入到R型菌中同位素标记法：标记DNA和蛋白质DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质格里菲思艾弗里赫尔希和蔡斯加热杀死的S型菌体内有“转化因子”肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验实验者思路分离方式结论04生物的遗传物质1.RNA是遗传物质的实验证据烟草花叶病毒左：正常烟叶右：病叶1.烟草花叶病毒侵染烟草实验如果让你设计证明RNA也是遗传物质，你会怎么做？(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有

和

)、烟草。(2)实验过程蛋白质RNA蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒RNA蛋白质(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是

，不是

。RNA蛋白质在感染烟草时，会出现致病斑。烟草花叶病毒侵染烟草实验DNA病毒：T2噬菌体RNA病毒：烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒、新冠病毒细胞生物含有DNA和RNA病毒含有DNA或RNADNA病毒RNA病毒遗传物质是DNA遗传物质是RNA绝大多数生物的遗传物质是DNADNA是主要的遗传物质提醒：具体某种生物的遗传物质是D