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第3章基因的本质第一节DNA是主要遗传物质对遗传物质的早期推测蛋白质的基本组成单位——氨基酸氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息蛋白质是生物体主要的遗传物质实验材料：两种肺炎双球菌多糖类荚膜R型菌菌落:粗糙无荚膜，无毒。S型菌菌落:光滑(Smooth)有荚膜，有毒。一、肺炎双球菌的转化实验(Rough)1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。（一）格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子格里菲思实验的结论是什么?实验结论：“转化因子”是什么？多糖脂类蛋白质RNADNA加热杀死的S型细菌在杀死的S型细菌中含有哪些物质？寻找转化因子：但究竟哪一个才是转化因子呢？在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。（二）、艾弗里确定转化因子的实验R型细菌R型细菌只长R型菌只长R型菌R型细菌S型菌R型细菌S型菌的DNAS型菌的蛋白质或荚膜多糖S型菌的DNA+DNA酶实验过程：实验过程：多糖脂类蛋白质RNADNADNA+DNA酶分别与R型活细菌混合培养RRRRRSRS型活细菌RS多数少数艾弗里确定转化因子的实验1944年DNA“转化因子”是DNA，DNA才是遗传物质DNA纯度越高，转化越有效实验结论：“转化因子”是DNA，DNA才是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质。（纠正了一个生物界的错误的普遍共识）这个实验结论足以让所有科学家信服吗？思考：1、加入DNA酶的组意图何在？2、分析实验结果，能得出什么结论？艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，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，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？1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验.思维碰撞实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌噬菌体的结构模式图二.噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA..T2噬菌体的特点①是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒②头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA③在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌④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的动态过程：侵入别的细菌合成组装释放吸附注入合成组装释放吸附注入1、实验材料：大肠杆菌，T2噬菌体2、实验方法：放射性同位素标记法二。噬菌体侵染细菌的实验蛋白质的组成元素：DNA的组成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P（标记35S）（标记32P）思考：噬菌体侵染细菌实验中,为什么选择35S和32P分别标记蛋白质和DNA,用14C和18O可以吗?不可以.因为在DNA和蛋白质中都含有C和O;而绝大多数的S存在于蛋白质中;绝大多数的P存在于DNA中3、实验过程：(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,沉淀物放射性很高二。噬菌体侵染细菌的实验标记侵染搅拌离心，检测实验步骤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DNA不存在了的噬菌体外壳噬菌体比大肠杆菌轻4、噬菌体侵染细菌实验的检测结果：上清液：沉淀物：噬菌体细菌(外壳)(被注入的DNA)35S标记的实验32P标记的实验标记部位放射性情况上清液沉淀物蛋白质DNA有放射性无无有放射性上清液“放射性很高”沉淀物“放射性很高”？沉淀物也有放射性上清液也有放射性——分离不完全(噬菌体蛋白质外壳)——释放出来的、未侵染的噬菌体/释放的/未侵染的)很高很低很低很高DNA是遗传物质1928年格里菲思——体内转化实验1944年艾弗里——体外转化实验1952年赫尔希、蔡斯——噬菌体侵染细菌实验经典实验DNA是唯一的遗传物质吗？流感病毒SARS病毒烟草花叶病毒下面这些生物的遗传物质是什么？［敢于质疑］如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？背景知识：烟草花叶病毒TMV是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。［课堂延伸］烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，其遗传物质是什么？烟草花叶病毒的遗传物质是RNA思路:烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质①仅RNA能使烟草产生原样病斑②仅蛋白质能使烟草产生原样病斑③RNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑若出现①结果则仅RNA是遗传物质；若出现②结果则仅蛋白质是遗传物质；若出现③结果则RNA和蛋白质都是遗传物质预测结果：（现象）提出问题：作出假设：设计实验：课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？得出结论：实验探究蛋白质RNA分离感染烟草感染烟草实验结果出现病斑不出现病斑实验结果结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质分离分离重组重组感染新的病毒产生哪种病毒？RNA病毒的遗传物质是RNA三.烟草花叶病毒重建实验细胞结构生物原核生物真核生物遗传物质是DNA非细胞结构生物遗传物质是RNA只含DNA的病毒：只含RNA的病毒：生物四。总结4、由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。3、在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。2、凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA1、一切生物的遗传物质是核酸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。2、肺炎双球菌转化实验中，R型细菌可以转化生成S型细菌——DNA可以发生可遗传的变异。3、噬菌体侵染细菌的实验中，DNA在亲代与子代噬菌体中具有连续性——DNA可以发生复制，由亲代传递给子代。能产生可遗传变异具有相对稳定的结构能自我复制,使亲子代具有一定的连续性④能指导蛋白质合成，从而控制生物性状五，作为遗传物质所必须具备的特点:课堂小结_____是一切生物的遗传物质，核酸包括__.细胞生物的遗传物质是_____，病毒的遗传物质是__________。绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的，因此______是主要的遗传物质。DNA主要存在于染色体上，因此，染色体是遗传物质的主要载体.核酸脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）DNADNADNA或RNA