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第三章 基因的本質(zhì)
第一節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組成成分:
。
孟德爾通過豌豆實驗證明生物的性狀由遺傳因子控制
摩爾根通過果蠅實驗證明：基因位于 上
基因的追尋記
染色體
蛋白質(zhì)和DNA
誰是遺傳物質(zhì)
？
你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？
①儲存大量的遺傳信息
②分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性
③能夠自我復(fù)制，保持前后代的連續(xù)性
④能通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，控制生物性狀
⑤能產(chǎn)生可遺傳的變異
你認(rèn)為證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些
可將待定的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)等等。
思考:
通過這節(jié)課的學(xué)習(xí),我們能總結(jié)出作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具備什么樣的特點
①分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性
②能夠自我復(fù)制，保持前后代的連續(xù)性
③能通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，控制生物性狀
④能產(chǎn)生可遺傳的變異
⑤具有儲存大量遺傳信息的潛能
DNA具備作為遺傳物質(zhì)的條件嗎？噬菌體侵染細(xì)菌實驗證明了DNA具備了上述哪些特點
P46思考與討論1、3
一、對遺傳物質(zhì)的早期推測
蛋白質(zhì)
20世紀(jì)20年代：蛋白質(zhì)是生物的遺傳物質(zhì)
20世紀(jì)30年代：
意識到DNA的重要性，但蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點仍占主導(dǎo)地位。
染色體
DNA
: 氨基酸)
: 四種脫氧核糖核苷酸
DNA基本單位
脫氧
核糖
堿基
磷酸
A
G
C
T
20世紀(jì)30年代：
——脫氧核苷酸
1′
2′
3′
4′
5′
脫氧核苷酸的種類
A
G
C
T
腺嘌呤脫氧核苷酸
鳥嘌呤脫氧核苷酸
胞嘧啶脫氧核苷酸
胸腺嘧啶脫氧核苷酸
20世紀(jì)30年代：DNA有重要作用
肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗
肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗
噬菌體侵染細(xì)菌的實驗
煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)化實驗
二、實驗探究過程
(一)肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗 —— 格里菲思
多糖類莢膜
R型菌：菌落粗糙(Rough)、無毒性
S型菌：菌落光滑（Smooth）、有毒性 ,使小鼠得肺炎、敗血病
1.肺炎鏈球菌種類：
R活細(xì)菌
S活細(xì)菌
S死細(xì)菌
R活細(xì)菌+S死細(xì)菌
說明加熱致死的S型細(xì)菌無毒
說明S型細(xì)菌有毒
說明R型細(xì)菌無毒
說明少數(shù)R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型活細(xì)菌
2、實驗步驟
實驗結(jié)論：
加熱致死的S型細(xì)菌中，存在某種活性物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子），可以促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌
［實驗設(shè)計］尋找轉(zhuǎn)化因子：
在加熱致死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？
多糖 脂類 蛋白質(zhì) RNA DNA
加熱致死的S型細(xì)菌
但究竟哪一個才是轉(zhuǎn)化因子呢？
(二)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗
關(guān)鍵：利用酶的專一性特異地去除某種物質(zhì)，然后觀察在沒有這種物質(zhì)的情況下，R型菌能不能發(fā)生轉(zhuǎn)化
(二)艾弗里的肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗(視頻)
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
DNA酶
酶解法
(二)艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗
結(jié)論：
DNA是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)；
DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。
科學(xué)方法：
自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
加法原理：
與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。
減法原理：
與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素。
艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗——減法原理
例.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗中,小鼠體內(nèi)S型細(xì)菌、R型細(xì)菌含量的變化情況如圖所示,回答下列問題:
①ab段R型細(xì)菌數(shù)量減少的原因是　　　　　　。 ②bc段R型細(xì)菌數(shù)量增多的原因是　　　　　　。 ③后期出現(xiàn)的大量S型細(xì)菌是由　　　　　　而來的。
答案:
①小鼠免疫系統(tǒng)殺死了R型細(xì)菌,致使R型細(xì)菌數(shù)量減少　
②b點之前,已有少量R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌,S型細(xì)菌能降低小鼠的免疫力,造成R型細(xì)菌大量繁殖　
③R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌繁殖
體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗 體外轉(zhuǎn)化實驗
科學(xué)家 格里菲思 艾弗里及其同事
培養(yǎng)場所
對照設(shè)置
實驗結(jié)論
聯(lián)系 小鼠體內(nèi)
培養(yǎng)基
將R型與S型細(xì)菌的毒性對照
S型細(xì)菌各成分的作用進(jìn)行對照
S型細(xì)菌中存在某種轉(zhuǎn)化因子讓R→S
DNA才是使R型菌
產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)
二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗
材料相同；體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)
但是，仍有人對實驗結(jié)論表示懷疑。因為艾弗里實驗中無法真正去除DNA，可能仍存在少量的DNA。
有沒有更好的材料、更好的方法
能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開，單獨去
觀察它們的作用呢
T2噬菌體模式圖
噬菌體：細(xì)菌病毒，專一性寄生在大腸桿菌體內(nèi)，侵入細(xì)菌后，在自身遺傳物質(zhì)的作用下，以細(xì)菌內(nèi)的物質(zhì)為原料進(jìn)行增殖的病毒。
1952年赫爾希（A.Hershey)和蔡斯（M.Chase)
(三)噬菌體侵染細(xì)菌的實驗
噬菌體侵染細(xì)菌實驗（視頻）
思考：噬菌體的DNA還是蛋白質(zhì)進(jìn)入了大腸桿菌體內(nèi)？
T2噬菌體模式圖
DNA（主要元素是C、H、O、N、P）
蛋白質(zhì)（主要元素是C、H、O、N、S）
放射性同位素標(biāo)記技術(shù)
（標(biāo)記32p）
（標(biāo)記35s ）
思考：為什么要用35S和32P標(biāo)記？
用14C和18O等標(biāo)記行嗎？
因為硫僅存在于T2噬菌體的蛋白質(zhì)組分中，而磷則主要存在于 DNA的組分中。用14C和18O等元素是不可行的，因為 T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分子的組分中都含有這兩種元素。
(三)噬菌體侵染細(xì)菌的實驗
怎么標(biāo)記噬菌體呢？
一組培養(yǎng)基含放射性同位素35S
培養(yǎng)大腸桿菌
含35S的大腸桿菌
蛋白質(zhì)外殼含35S的噬菌體
培養(yǎng)噬菌體
一組培養(yǎng)基含放射性同位素32P
含32P的大腸桿菌
培養(yǎng)大腸桿菌
(三)噬菌體侵染細(xì)菌的實驗
培養(yǎng)噬菌體
DNA含32P的噬菌體
蛋白質(zhì)外殼含35S
DNA含32P
1.實驗步驟:
1.實驗步驟:
用標(biāo)記的大腸桿菌標(biāo)記噬菌體
噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌
保溫、攪拌、離心　
觀察放射性的分布
（一組用32 P標(biāo)記DNA，一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì))　　　
目的是什么？
：
攪拌：讓吸附在細(xì)菌上的噬菌體和細(xì)菌分離
離心：讓上清液析出質(zhì)量較輕的大腸桿菌，而離心管的沉淀物留下被侵染的大腸桿菌。
（1）用含35S的噬菌體去感染未被標(biāo)記的大腸桿菌。
（2）用含32p的噬菌體去感染未被標(biāo)記的大腸桿菌。
蛋白質(zhì)未進(jìn)入細(xì)菌
DNA進(jìn)入細(xì)菌
（攪拌不充分）
（保溫時間過長、過短）
離心
離心
標(biāo)記蛋白質(zhì)
標(biāo)記DNA
蛋白質(zhì)未進(jìn)入細(xì)菌
DNA進(jìn)入細(xì)菌
保溫
保溫
攪拌、
攪拌、
無標(biāo)記
目的是什么？
取上清液和沉淀物分別檢測其放射性，結(jié)果如下：
分組 噬菌體的標(biāo)記 上清液 沉淀物
A 35S
B 32P
結(jié)論： 才是噬菌體真正的遺傳物質(zhì)
DNA
很高
很低
很低
很高
1.用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,沉淀物中也含有少量放射性，為什么
【實驗分析】
攪拌不充分。有少量含35S的噬菌體外殼仍吸附在細(xì)菌表面,隨大腸桿菌離心到沉淀物中
2.用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,上清液中有少量放射性的可能的原因是什么
2.用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,上清液中有少量放射性的可能的原因是什么
提示:
①保溫時間過短,部分噬菌體未侵入大腸桿菌體內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中,使上清液出現(xiàn)放射性。
②保溫時間過長,部分噬菌體在大腸桿菌體內(nèi)增殖后釋放出的子代，經(jīng)離心后分布于上清液中。
（四）煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)化實驗
煙草花葉病毒，其基本成分是蛋白質(zhì)和RNA，體內(nèi)無DNA。為查明其遺傳物質(zhì)，1957年格勒和施拉姆進(jìn)行了如下實驗：
只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎？
RNA
蛋白質(zhì)
感染
不感染
煙草花
葉病毒
煙葉
煙葉
得花葉病
不得花葉病
（四）煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)化實驗
RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)
結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。
RNA病毒還有：
新冠病毒
艾滋病病毒
流感病毒
SARS病毒
......
四. RNA也可作為遺傳物質(zhì)
具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物
真核生物的遺傳物質(zhì)
原核生物的遺傳物質(zhì)
DNA
多數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是DNA
少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA
絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA
小結(jié)：DNA是主要的遺傳物質(zhì)
生物類型 病毒 原核生物 真核生物
核酸種類
堿基種類
核苷酸種類
遺傳物質(zhì)
實例
DNA或RNA
DNA和RNA
DNA和RNA
4種
5種
5種
4種
8種
8種
DNA或RNA
DNA
DNA
噬菌體(DNA)
煙草花葉病毒(RNA)
乳酸菌、藍(lán)藻
玉米、小麥、人
1.格里菲思： 肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗（體內(nèi)轉(zhuǎn)化）
存在轉(zhuǎn)化因子
2.艾弗里： 肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗（體外轉(zhuǎn)化）
DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
3.赫爾希和蔡斯 ：T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗
DNA才是真正的遺傳物質(zhì)
4.有些病毒不含DNA，只含RNA
RNA是遺傳物質(zhì)
DNA是主要的遺傳物質(zhì)
課堂小結(jié)
判斷正誤：
(1)艾弗里所做的實驗既能證明DNA是遺傳物質(zhì)，也能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。(　　)
(2)分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。(　　)
(3)32P、35S標(biāo)記的噬菌體侵染實驗說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)
(　　)
(4)用35S標(biāo)記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致。(　　)
×
×
√
√
√
×
×
√
×
√
例1、格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗證明了
A、DNA是遺傳物質(zhì)
B、RNA是遺傳物質(zhì)
C、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
D、加熱殺死的S型細(xì)菌中含有“轉(zhuǎn)化因子”
D
1、根據(jù)蔡斯和赫爾希的實驗設(shè)計回答下列問題：
① 上清液和沉淀物中的成分分別是 和 ，原因是： 。
② 進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的是噬菌體的 ,依據(jù)是： 。
③ 該實驗?zāi)芊褡C明DNA是遺傳物質(zhì)？能否證明蛋白質(zhì)不是物質(zhì)？
噬菌體外殼
細(xì)菌
兩者密度不同
DNA
放射性32P只存在于沉淀物中
只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，因為蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入細(xì)菌。
例2：
2、根據(jù)蔡斯和赫爾希的實驗設(shè)計回答下列問題：
④ T2噬菌體復(fù)制所需原料來自 ，子代T2噬菌體蛋白質(zhì)外殼合成場所是 。
大腸桿菌
大腸桿菌的核糖體
練習(xí)：
1、如果用3H、15N、32P、35S標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染未標(biāo)記的細(xì)菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的結(jié)構(gòu)成分中，能夠找到的放射性元素為（ ）
A. 可在外殼中找到3H、15N、35S
B. 可在DNA中找到32P、15N、3H
C. 可在外殼中找到15N、35S
D. 可在DNA中找到15N、 32P、35S
B
2、如果用未標(biāo)記的噬菌體侵染用3H、15N、32P、35S標(biāo)記的細(xì)菌，則在產(chǎn)生的子代噬菌體的外殼中找__________________，
DNA中找到___________________。
3H、15N、35S
3H、15N、32P
3、某研究人員模擬赫爾希和蔡斯關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌實驗，進(jìn)行了如下實驗：
①用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌；
②用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌；
③用15N標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌。
一段時間后進(jìn)行離心，檢測到放射性存在的主要部位依次是（ ）
A. 沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B. 沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C. 沉淀物、上清液、沉淀物
D. 上清液、上清液、沉淀物和上清液
B
思考:
DNA或RNA
DNA
DNA
2、煙草的遺傳物質(zhì)是什么？
DNA
1、動物和人體的遺傳物質(zhì)是什么？
3、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是什么？
4、一切生物的遺傳物質(zhì)是什么？
5、病毒的遺傳物質(zhì)是什么？
核 酸
3.填表比較噬菌體侵染細(xì)菌實驗和肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗
比較 項目 噬菌體侵染 細(xì)菌實驗 肺炎雙球菌體
外轉(zhuǎn)化實驗
設(shè)計 思路 設(shè)法將 和 分開,單獨研究它們各自不同的功能 處理 方法 放射性同位素標(biāo)記法:分別標(biāo)記 和 的特殊元素 直接分離法 :分離S型細(xì)菌的 ,分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng) 檢測結(jié) 果的方式 檢測 。 觀察 . 結(jié)論 DNA是遺傳物質(zhì) DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì) DNA
其他物質(zhì)
DNA
蛋白質(zhì)
多種組成物質(zhì)
放射性位置
菌落的類型
敗血癥
敗血癥（septicemia），是指細(xì)菌進(jìn)入血液循環(huán)，并在其中生長繁殖、產(chǎn)生毒素而引起的全身性嚴(yán)重感染。臨床表現(xiàn)為發(fā)熱、嚴(yán)重毒血癥狀、皮疹瘀點、肝脾腫大和白細(xì)胞數(shù)增高等。分革蘭陽性球菌敗血癥、革蘭陰性桿菌敗血癥和膿毒敗血癥。以抗生素治療為主，輔以其他治療方法。預(yù)防措施為避免皮膚粘膜受損，防止細(xì)菌感染。
知識拓展
敗血癥　是指正常人體的血液里含有許多白細(xì)胞,有的具有吞噬功能,少量的細(xì)菌進(jìn)入人體后,會被它們及時地破壞或吞噬掉;但當(dāng)侵入人體的細(xì)菌過多或人體的抵抗力很差,不能將入侵的細(xì)菌消除時,細(xì)菌便在人體血液中大量生長繁殖,并造成全身性的感染,稱為敗血癥。典型的臨床表現(xiàn)：畏寒、發(fā)熱、全身酸痛、肝脾腫大,并出現(xiàn)各種皮疹等癥狀;嚴(yán)重者可能出現(xiàn)神志不清、甚至休克等。引起敗血癥的病原菌主要有葡萄球菌、鏈球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌等,所以敗血癥的治療措施一般是:病原菌未明確者,首選青霉素與氨基甙類(鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素等)聯(lián)合用藥,開始時劑量宜偏高;病原菌已確定者,可有針對性地選用抗生素治療。

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