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(共35張PPT)
第3章 第1節
人教版 生物(高中)
DNA是主要的遺傳物質
孟德爾
通過豌豆雜交實驗，揭示了遺傳規律，提出遺傳因子概念。
1866年
約翰遜
1903年
通過觀察蝗蟲細胞減數分裂提出假說：基因（遺傳因子）位于染色體上。
薩 頓
命名“遺傳因子”為基因。
1909年
摩爾根
1909-1933年
通過果蠅雜交實驗證明：基因位于染色體上。
遺傳物質的追尋記
20世紀中葉，科學家發現染色體主要是由蛋白質和DNA組成的。在這兩種物質中，究竟哪一種是遺傳物質呢？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。
1.你認為遺傳物質可能具有什么特點？
②可以準確地復制,并傳遞給下一代
①儲存大量的遺傳信息
③結構比較穩定,等等
情景材料一
認識到蛋白質是由多種氨基酸連接而成的生物大分子
20世紀20年代
蛋白質是生物體的遺傳物質
當時認為
氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息
一.對遺傳物質的早期推測
但是
對DNA的結構沒有清晰的了解
蛋白質是遺傳物質
主導地位
認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子
20世紀30年代
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
美.艾弗里
觀點:遺傳物質是 蛋白質
英.格里菲斯
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
1.格里菲斯---小鼠體內轉化實驗
S型
R型
有莢膜(主要為多糖）
（有致病性）
無莢膜
（無致病性）
菌落表面光滑（Smooth）
菌落表面粗糙
（Rough）
思考：實驗材料？實驗目的？
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
1.格里菲斯---小鼠體內轉化實驗
小組活動1【問題探討】
（1)加熱致死的S型細菌會不會導致小鼠死亡？
（3)為什么第四組實驗的小鼠死亡，并從其體內分離出S型活細菌？
（4)實驗遵循了哪些原則？能得出什么結論？
不會
單一變量原則和對照原則
（2)加熱對蛋白質和DNA的作用有何不同
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
1.格里菲斯---小鼠體內轉化實驗
加熱殺死S型菌
R型活菌 S型活菌
轉化
格里菲斯推斷：
加熱殺死的S型菌含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質——“轉化因子”
在殺死的S型細菌中含有哪些物質？究竟什么物質是轉化因子？
多糖 脂類 蛋白質 RNA DNA
加熱殺死的S型細菌
在殺死的S型細菌中含有哪些物質？究竟什么物質是轉化因子？
如何設計實驗？
實驗思路：
設法把S型細菌的各種物質分開，單獨、直接地觀察它們的作用。
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
2.艾弗里---體外轉化實驗
實驗方法：
實驗流程：
酶解法
（已加熱致死）
含有R型細菌的培養基
S型細菌的細胞提取物
+
R型細菌
S型細菌
混合
（1a)第一組實驗說明什么問題？
S型細菌的細胞提取物中含有該轉化因子
（1b)本實驗起什么作用？
對照作用
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
2.艾弗里---體外轉化實驗
小組活動2【問題探討】
含有R型細菌的培養基
S型細菌的細胞提取物
+
R型細菌
S型細菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
(2a)加酶的目的？
分別去除S型細菌的細胞提取物中的蛋白質、RNA、脂肪
(2b)第二三四組說明什么問題？
說明蛋白質、RNA、脂肪不是
轉化因子
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
2.艾弗里---體外轉化實驗
小組活動2【問題探討】
含有R型細菌的培養基
S型細菌的細胞提取物
+
只長R型細菌
混合
DNA酶
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
2.艾弗里---體外轉化實驗
小組活動2【問題探討】
(3a)加DNA酶的作用是什么？
去除S型細菌的細胞提取物中的DNA
(3b)加DNA酶后只長R型菌說明什么問題？實驗結論是什么？
轉化因子很可能就是DNA。
艾弗里等人進一步分析了細胞提取物的理化特性，發現這些特性都與DNA的極為相似，于是得出結論：DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。
二.肺炎鏈球菌的轉化實驗
2.艾弗里---體外轉化實驗
小組活動2【問題探討】
(4)實驗遵循了哪些實驗原則？本實驗采用的原理是什么？
單一變量原則和對照原則
科學方法：自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
“減法原理”：與常態比較，人為去除某種影響因素。
拓展：“加法原理”：與常態比較，人為增加某種影響因素
常溫
90℃
FeCl3
H2O2酶
有的人獲得諾貝爾獎，是為自己增輝，
有的人獲獎卻是為諾貝爾獎增輝。
艾弗里沒有獲得諾貝爾獎，是諾貝爾獎的遺憾，不是艾弗里的遺憾。
有沒有更好的材料、更好的方法能夠將DNA和蛋白質分開，單獨去觀察它們的作用呢？？
T2噬菌體
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
T2噬菌體的模式圖
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
閱讀材料一：T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒,繁殖比較迅速。T2噬菌體侵染大腸桿菌體后，就會在自身遺傳物質的作用下，利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分，進行大量繁殖。
（1a）噬菌體的宿主是？可以不依靠宿主增殖？
T2噬菌體
侵染
大腸桿菌
注入
遺傳物質
裂解
大腸桿菌
釋放
侵染下一個大腸桿菌
？
噬菌體侵染細菌的
電鏡照片
思考：
（1b）噬菌體進入大腸桿菌體內的物質可能是什么？
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
假說一：只有DNA進入
假說二：只有蛋白質進入
假說三：DNA和蛋白質都進入
選擇T2噬菌體作為實驗材料的原因：
①結構簡單，只含有DNA和蛋白質
②T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程中DNA和蛋白質可能會分開
(2a).追蹤物質轉移途徑的常用方法是什么？
(2c).分別標記DNA和蛋白質還是同時標記？能不能標記C、H、O、N？
35S
32P
放射性同位素標記法
閱讀材料二：在T2噬菌體的化學組成中，60%是蛋白質，40%是DNA。對這兩種物質的分析表明：僅蛋白質分子中含有硫，磷幾乎都存在于DNA分子中。
(2b).我們該采用什么元素“追蹤”它的DNA和蛋白質呢？
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
思考：
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
35S
32P
35S噬菌體
32 P噬菌體
+
+
35S
含35S的培養基
含32P的培養基
大腸桿菌
大腸桿菌
含35S的大腸桿菌
含32P的大腸桿菌
思考:(3).如何將噬菌體中的蛋白質標記上35S和DNA標記上32P？可不可以直接放在培養基中培養？
不可以，因為T2噬菌體營寄生生活，無法獨立生存。故應先培養細菌，再用細菌培養噬菌體。
實驗過程：（一）標記噬菌體
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
實驗過程（二）被標記的噬菌體侵染未被標記 的大腸桿菌
35S噬菌體
32 P噬菌體
被標記的噬菌體感染未被標記的大腸桿菌
保溫
短時間
使大腸桿菌內的噬菌體有適宜條件增殖
T2噬菌體在37℃下只需40min就可以產生100-300個子代噬菌體
思考：保溫時間為什么不能過長？
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
實驗過程（三）將噬菌體與其吸附的大腸桿菌分離
35S組:
32 P組:
上清液
沉淀物
攪拌
離心
被感染的大腸桿菌
被標記的噬菌體與大腸桿菌的混合物
檢測放射性
質量較輕的T2噬菌體
小組活動：【構建模型】根據以上假說預測放射性會如何分布？
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
實驗過程（四）檢測放射性的分布
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
組別 T2噬菌體進入的物質 35S組放射性分布
32P組放射性分布
上清液： 沉淀物： 上清液：
沉淀物：
√
√
實驗過程（五）結果分析得出結論
赫爾希和蔡斯的實驗表明：噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌的細胞中，而蛋白質外殼仍留在細胞外。子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的。DNA才是噬菌體的遺傳物質
假說一
只有DNA進入
35S標記的實驗發現沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
32P標記的實驗發現上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
思考：
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
35S標記的實驗發現沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
攪拌不充分導致部分蛋白質外殼吸附在細菌上，離心時隨細菌到沉淀物中。
32P標記的實驗發現上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
培養（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；
培養（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經釋放。
思考：
三.赫爾希和蔡斯---噬菌體侵染細菌的實驗
攪拌不充分
理論上
上清液
沉淀物
其中一個
大腸桿菌
實際上
①35S標記的實驗發現沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
攪拌不充分導致部分蛋白質外殼吸附在細菌上，離心時隨細菌到沉淀物中。
保溫時間長
理論上
上清液
沉淀物
若該大腸桿菌有一個噬菌體侵入
實際上
部分釋
放出來
釋放
未來及侵染
實際上
保溫時間短
②32P標記的實驗發現上清液中也有放射性，
可能是什么原因造成的？
三.噬菌體侵染細菌的實驗
通過赫爾希和蔡斯的實驗，現在你清楚噬菌體侵染細菌的步驟了嗎？
吸附
注入
合成
組裝
釋放
噬菌體借尾絲吸附在細菌表面
把DNA注入到細菌細胞
利用細菌的化學成分、酶系統和核糖體合成出噬菌體的DNA、蛋白質
新合成的DNA、蛋白質組裝成很多噬菌體
細菌解體，釋放出噬菌體
所有生物的遺傳物質都是DNA嗎？
如果你是科學家，請設計實驗證明煙草花葉病毒的遺傳物質是什么？
結論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質
蛋白質
RNA
分別侵染健康煙草植株
患病
不患病
得到病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白質
四.RNA也可作為遺傳物質
DNA是主要的遺傳物質
RNA病毒還有：
新冠病毒
艾滋病病毒
流感病毒
SARS病毒
......
細胞結構生物
原核生物
真核生物
遺傳物質是DNA
非細胞結構生物
遺傳物質是RNA
含DNA的病毒：
含RNA的病毒：
生物
總結
概念檢測
1. 枯草桿菌具有不同的類型，其中一種類型能合成組氨酸。將從這種菌中提取的某種物質，加入培養基中，培養不能合成組氨酸的枯草桿菌，結果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質可能是（ ）
A. 多肽 B.多糖 C.組氨酸 D.DNA
2. 赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗表明（ ）
A. DNA是遺傳物質
B. 遺傳物質包括蛋白質和DNA
C. 病毒中有DNA，但沒有蛋白質
D. 細菌中有DNA，但沒有蛋白質
D
A
謝謝聆聽！

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