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1、第第3章章 基因的本质基因的本质第第1节节 DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测2020世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和和DNADNA组成的。遗传物质是染色体、蛋白质还是组成的。遗传物质是染色体、蛋白质还是DNADNA？你认为遗传物质可能具有什么特点？你认为遗传物质可能具有什么特点？能够精确复制自己；具有贮存遗传信息能力；结能够精确复制自己；具有贮存遗传信息能力；结构比较稳定等。构比较稳定等。对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测1.201.20世纪世纪2020年代，人们认为蛋白质是遗传物质。年代，人
2、们认为蛋白质是遗传物质。理由：理由：蛋白质的基本单蛋白质的基本单位位氨基酸（常氨基酸（常见有见有2020种）种）氨基酸的排列顺氨基酸的排列顺序可能蕴含遗传序可能蕴含遗传信息信息对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测2.202.20世纪世纪3030年代，才逐渐了解年代，才逐渐了解DNADNA分子的结构。分子的结构。DNADNA的基本单位的基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸（4 4种，由磷酸、种，由磷酸、碱基、脱氧核糖碱基、脱氧核糖组成）组成）练习练习C C肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验由于仍不清楚由于仍不清楚DNADNA分子的结构，分子的结构，“蛋白质是遗传物蛋白质是遗传物质质”的观点还是
3、占据主导地位，要用实验证据来的观点还是占据主导地位，要用实验证据来推翻它。推翻它。肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验1.19281.1928年，英国科学家年，英国科学家格里菲思格里菲思的的“肺炎双球菌肺炎双球菌转化实验转化实验”( (体内转化实验体内转化实验) )实验材料：实验材料：S S型型和和R R型型肺炎双球菌、小鼠等肺炎双球菌、小鼠等R R型细菌型细菌S S型细菌型细菌多多糖糖类类荚荚膜膜肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验实验材料：实验材料：S S型和型和R R型肺炎双球菌、小鼠等型肺炎双球菌、小鼠等有无荚膜有无荚膜 菌落特征菌落特征 有无毒性有无毒性 对小鼠是对小鼠是否致
4、死否致死S S型细菌型细菌R R型细菌型细菌有有无无表面光滑表面光滑表面粗糙表面粗糙有毒有毒无毒无毒死亡死亡不死亡不死亡肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验- -格里菲斯体内转化实验格里菲斯体内转化实验实验过程实验过程1.R1.R型活细菌型活细菌 小鼠不死亡小鼠不死亡2.S2.S型活细菌型活细菌 小鼠死亡小鼠死亡3,3,加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌 小鼠不死亡小鼠不死亡4.R4.R型活细菌加热杀死的型活细菌加热杀死的S S型细菌型细菌 小鼠死小鼠死亡亡 S S型活细菌型活细菌注射注射注射注射注射注射注射注射分离分离实验结论实验结论：加热杀死的：加热杀死的S S型细菌中含有促成无毒
5、的型细菌中含有促成无毒的R R型型活细菌转化成有毒的活细菌转化成有毒的S S型活细菌的型活细菌的“转化因子转化因子”，且，且这种形状的转化是这种形状的转化是可遗传的可遗传的。肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验- -艾弗里体外转化实验艾弗里体外转化实验上述实验提出的上述实验提出的“转化因子转化因子”到底是什么物质呢到底是什么物质呢？艾弗里及其同事将艾弗里及其同事将S S型细菌中的物质进行了型细菌中的物质进行了提纯提纯和和鉴定鉴定，并将提纯的，并将提纯的DNADNA、蛋白质、多糖等物质分别、蛋白质、多糖等物质分别加入到培养了加入到培养了R R型细菌的培养基中。型细菌的培养基中。结果：只有加入
6、结果：只有加入DNADNA，R R型细菌才能转化为型细菌才能转化为S S型细菌；型细菌；且且DNADNA纯度越高，转化就越有效。纯度越高，转化就越有效。如果用如果用DNADNA酶分解从酶分解从S S型活细菌中提取出来型活细菌中提取出来的的DNADNA，就不能使，就不能使R R型菌发生转化。型菌发生转化。肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验- -艾弗里体外转化实验艾弗里体外转化实验实验结论：实验结论：DNADNA是转化因子，是遗传物质；而蛋白是转化因子，是遗传物质；而蛋白质等其他物质不是。质等其他物质不是。DNADNA只有保持完整性才能使只有保持完整性才能使R R型细菌发生转化。型细菌发生转
7、化。2.2.艾弗里和同事用艾弗里和同事用R R型和型和S S型肺炎双球菌进行实验，型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知结果如下表。从表可知A.A.不能证明不能证明S S型菌的蛋白质不是转化因子型菌的蛋白质不是转化因子B.B.说明说明S S型菌的荚膜多糖有酶活性型菌的荚膜多糖有酶活性C.C.和和说明说明S S型菌的型菌的DNADNA是转化因子是转化因子D.D.说明说明DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质C C噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验由于艾弗里提取的由于艾弗里提取的DNADNA纯度最高时，也含有纯度最高时，也含有0.02%0.02%的蛋白质，因此有人质疑实验结论。的蛋
8、白质，因此有人质疑实验结论。19521952年，年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯完成了另一个更具说服力完成了另一个更具说服力的实验。的实验。实验材料：实验材料： T T2 2噬菌体噬菌体、大肠杆菌等。、大肠杆菌等。实验技术：实验技术：放射性同位素标记技术放射性同位素标记技术。噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验T T2 2噬菌体噬菌体一种专门寄生在大肠杆菌体内的病一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒；头部和尾部的外壳是由蛋白质毒；头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有构成，头部内含有DNADNA。仅蛋白质仅蛋白质分子中含有分子中含有S S，P P几乎都在几乎都在DNADNA中中噬菌体侵染细菌的
9、实验噬菌体侵染细菌的实验T T2 2噬菌体增殖相关条件噬菌体增殖相关条件模板：噬菌体模板：噬菌体DNADNA合成合成DNADNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸酸合成蛋白质原料：大肠杆菌的氨基酸合成蛋白质原料：大肠杆菌的氨基酸场所：大肠杆菌的核糖体场所：大肠杆菌的核糖体酶：由大肠杆菌提供酶：由大肠杆菌提供噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验思考：思考：为什么选用为什么选用3232P P对对DNADNA标记，选标记，选3535S S对对蛋白质标记蛋白质标记呢呢？ S S仅存在于仅存在于T T2 2噬菌体的蛋白质中，噬菌体的蛋白质中，P P主要存在于主要存
10、在于DNADNA中；用中；用1414C C和和1818O O等元素不可行，因为等元素不可行，因为T T2 2噬菌体噬菌体的蛋白质和的蛋白质和DNADNA分子中都含有这两种元素。分子中都含有这两种元素。噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验实验步骤实验步骤1.1.标记大肠杆菌标记大肠杆菌2.2.标记噬菌体标记噬菌体大肠杆菌大肠杆菌+ +含含3535S S的培养基的培养基大肠杆菌大肠杆菌+ +含含3232P P的培养基的培养基含含3535S S的的大肠杆菌大肠杆菌含含3232P P的的大肠杆菌大肠杆菌噬菌体噬菌体+ +含含3535S S的的大肠杆菌大肠杆菌噬菌体噬菌体+ +含含3232P P的的
11、大肠杆菌大肠杆菌含含3535S S的噬菌体的噬菌体含含3232P P的噬菌体的噬菌体噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验3.3.标记了的标记了的噬菌体侵染噬菌体侵染未被标记的未被标记的大肠杆菌大肠杆菌用用3232P P或或3535S S标记的标记的T T2 2噬菌体噬菌体侵染未被标记的大肠杆侵染未被标记的大肠杆菌，短时间保温，用搅拌器搅拌、离心。菌，短时间保温，用搅拌器搅拌、离心。搅拌目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离搅拌目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离离心目的：离心目的：上清液含有重量较轻的上清液含有重量较轻的T T2 2噬菌体，沉噬菌体，沉淀物中含有被感染的大肠杆菌。淀物中含
12、有被感染的大肠杆菌。 35S标记的噬菌体标记的噬菌体32P标记的噬菌体标记的噬菌体将标记的噬菌将标记的噬菌体与细菌混合体与细菌混合沉淀物沉淀物放射性放射性高高上清液上清液放射性放射性低低子代噬菌体子代噬菌体有有放射性放射性搅拌、离心搅拌、离心检测放射性检测放射性检测子代噬菌检测子代噬菌体的放射性体的放射性子代噬菌体子代噬菌体无无放射性放射性沉淀物沉淀物放射性放射性低低上清液上清液放射性放射性高高4.4.检查上清液和沉淀物的放射性物质检查上清液和沉淀物的放射性物质噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验4.4.检查上清液和沉淀物的放射性物质检查上清液和沉淀物的放射性物质亲代亲代噬菌体噬菌体放射性
13、放射性子代噬菌体子代噬菌体蛋白质或蛋白质或DNADNA上清上清液液沉淀沉淀物物3535S S标记标记蛋白质蛋白质3232P P标记标记DNADNA很高很高很低很低很低很低很高很高说明：噬菌体侵染细菌时，说明：噬菌体侵染细菌时，DNADNA进入到细菌内，而蛋白质进入到细菌内，而蛋白质外壳仍留在外面。子代噬菌体的各种性状是通过亲代的外壳仍留在外面。子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNADNA遗传的。遗传的。DNADNA才是真正的遗传物质才是真正的遗传物质结论：结论：DNADNA是遗传物质。是遗传物质。无无3535S S标记标记3232P P标记标记练习练习3.3.如果用如果用1515N N、323
14、2P P、3535S S标记噬菌体后，让其侵染细标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生子代噬菌体的组成结构成分中，能够菌，在产生子代噬菌体的组成结构成分中，能够检测到的放射性元素是检测到的放射性元素是 A A可在外壳中检测到可在外壳中检测到1515N N和和3535S S B B可在可在DNADNA中检测到中检测到1515N N和和3232P P C C可在外壳中检测到可在外壳中检测到1515N ND D可在可在DNADNA中检测到中检测到1515N N、3232P P和和3535S S B B噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验注意：该实验不能证明蛋白质是遗传物质，因为注意：该实验不能证明蛋
15、白质是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌体内。蛋白质没有进入细菌体内。用用3232P P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，为什么上清液标记的噬菌体侵染大肠杆菌，为什么上清液中有放射性？中有放射性？保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中；大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中。释放子代，经离心后分布于上清液中。噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验用用3535S S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，为什么沉淀物标记的
16、噬菌体侵染大肠杆菌，为什么沉淀物中会有放射性？中会有放射性？由于搅拌不充分，有少量含由于搅拌不充分，有少量含3535S S的噬菌体仍吸附在的噬菌体仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。练习练习4.4.在证明在证明DNADNA是生物遗传物质的实验中，用是生物遗传物质的实验中，用3535S S标标记的记的T T2 2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，以下对于噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，以下对于沉淀物中含有少量放射性现象的解释，正确的是沉淀物中含有少量放射性现象的解释，正确的是A A经搅拌与离心后有少量含经搅拌与离心后有少量含3535S S的的T T2 2噬菌体吸附在噬菌
17、体吸附在大肠杆菌上大肠杆菌上B B离心速度太快，含离心速度太快，含3535S S的的T T2 2噬菌体有部分留在沉噬菌体有部分留在沉淀物中淀物中C CT T2 2噬菌体的噬菌体的DNADNA分子上含有少量的分子上含有少量的3535S SD D少量含有少量含有3535S S的蛋白质进入大肠杆菌的蛋白质进入大肠杆菌 A ADNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质从从19281928年格里菲思的肺炎双球菌转化实验，到年格里菲思的肺炎双球菌转化实验，到19441944年的艾弗里实验，再到年的艾弗里实验，再到19521952年赫尔希和蔡斯年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验，共经历的噬菌体侵染实验，共经历
18、2424年，人们才确信年，人们才确信DNADNA是遗传物质。是遗传物质。遗传物质只有遗传物质只有DNADNA吗？吗？DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质探究烟草花叶病毒的遗传物质探究烟草花叶病毒的遗传物质资料：烟草花叶病毒（资料：烟草花叶病毒（TMVTMV）是由）是由RNARNA和蛋白质和蛋白质组组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。成的，在感染烟草时，会出现致病斑。蛋白质蛋白质RNA分分离离感染感染烟草烟草感染感染烟草烟草实验实验结果结果出现病斑出现病斑不出现病斑不出现病斑实验实验结果结果结论：结论：RNARNA是烟草花叶病毒的遗传物质是烟草花叶病毒的遗传物质DNADNA是主要的遗传物
19、质是主要的遗传物质练习练习5.5.将将TMVTMV型病毒的蛋白质和型病毒的蛋白质和HRVHRV型病毒的型病毒的RNARNA结合在结合在一起一起, ,组成一个新品系，用这个病毒去感染烟草，组成一个新品系，用这个病毒去感染烟草，则在烟草体内分离出来的子代病毒为则在烟草体内分离出来的子代病毒为A.TMVA.TMV型蛋白质和型蛋白质和HRVHRV型的型的RNARNAB.TMVB.TMV型的型的RNARNA和和HRVHRV型的蛋白质型的蛋白质C.TMVC.TMV型的蛋白质和型的蛋白质和TMVTMV型的型的RNARNAD.HRVD.HRV型的蛋白质和型的蛋白质和HRVHRV型的型的RNARNAD DDNA
20、DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质因为绝大多数生物的遗传物质是因为绝大多数生物的遗传物质是DNADNA，所以说，所以说DNADNA是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。总结：总结：1.1.病毒只有一种核酸，病毒只有一种核酸，DNADNA或或RNARNA，含，含DNADNA的病毒遗的病毒遗传物质是传物质是DNADNA，含，含RNARNA的少数病毒（烟草花叶病毒、的少数病毒（烟草花叶病毒、HIVHIV、SARSSARS、流感、禽流感）中，、流感、禽流感）中，RNARNA为遗传物质；为遗传物质；2.2.凡是具有细胞结构的生物，既有凡是具有细胞结构的生物，既有DNADNA，又有，又有RNARNA，遗
21、传物质是，遗传物质是DNADNA；3.3.染色体是染色体是DNADNA的主要载体。的主要载体。DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质DNADNA作为遗传物质所具备的特点：作为遗传物质所具备的特点：1.1.精确复制，使前后代具有一定的连续性；精确复制，使前后代具有一定的连续性；2.2.指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程；代谢的过程；3.3.贮存遗传信息；贮存遗传信息；4.4.结构较稳定，可产生可遗传的变异。结构较稳定，可产生可遗传的变异。练习练习6.6.下列关于遗传物质的描述错误的是（下列关于遗传物质的描述错误的是（ ）A.A.正常情
22、况下，同一生物的不同组织，正常情况下，同一生物的不同组织，DNADNA结构一结构一定相同，数量也一定相同定相同，数量也一定相同B.B.正常情况下，同一生物的不同组织，正常情况下，同一生物的不同组织，DNADNA结构一结构一定相同，数量可能不同定相同，数量可能不同C.C.细胞生物的遗传物质都是细胞生物的遗传物质都是DNADNAD.D.任何生物个体的遗传物质只有一种任何生物个体的遗传物质只有一种A A练习练习7.7.关于关于“噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验”的叙述的叙述, ,正确的正确的是（是（ ）A.A.分别用含有放射性同位素分别用含有放射性同位素35S35S和放射性同位素和放射性同位素32P32P的培养基培养噬菌体的培养基培养噬菌体B.B.分别用分别用35S35S和和32P32P标记的噬菌体侵染未被标记的标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养大肠杆菌，进行长时间的保温培养C.C.用用35S35S标记噬菌体的侵染试验中，沉淀物存在少标记噬菌体的侵染试验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致量放射性可能是搅拌不充分所致D.32PD.32P、35S35S标记的噬菌体侵染实验分别说明标记的噬菌体侵染实验分别说明DNADNA是是遗传物质、蛋白质不是遗传物质遗传物质、蛋白质不是遗传物质C C
