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1、 遗传的分子基础遗传的分子基础第三章第三章第一节第一节 核酸是遗传物质的证据核酸是遗传物质的证据DNARNA19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由明了生物的性状是由 控制的控制的?基因基因 20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于了：基因位于 上。上。染色体染色体20世纪中叶，科学家发现：染色体主要世纪中叶，科学家发现：染色体主要由由 （成分）组成。（成分）组成。蛋白质和蛋白质和DNADNA 蛋白质蛋白质RNA染染色色体体 染色体的化学组成染色体的化学组成 组蛋白组蛋白非组蛋白非组蛋白 蛋白质蛋白质含量约为含量
2、约为DNA的的二倍二倍, RNA含量含量很很少少,还不到还不到DNA量的量的10% 蛋白质蛋白质和和DNA， 谁是遗传物谁是遗传物质质? DNA是是主要主要的的遗传物质遗传物质DNA的分布的分布DNA是遗传物质的是遗传物质的间接间接证据证据主要在细胞核中主要在细胞核中细胞质内细胞质内染染色色体体总结总结l l1、DNA通常只在核中的染色体上能找到（线粒通常只在核中的染色体上能找到（线粒体和叶绿体中也有体和叶绿体中也有DNA，其也有复制和遗传的自，其也有复制和遗传的自主性）。主性）。l l2、同一物种的每个细胞核的、同一物种的每个细胞核的DNA含量基本相同，含量基本相同，即质和量都是恒定的。而且
3、精子的即质和量都是恒定的。而且精子的DNA含量正好含量正好是体细胞的一半。是体细胞的一半。l l3、各类生物中，能改变、各类生物中，能改变DNA结构的化学物质都结构的化学物质都可引起遗传突变。可引起遗传突变。l l4、蛋白质不具备以上特征。、蛋白质不具备以上特征。 S型细菌，型细菌，菌体有荚膜，有毒性。菌体有荚膜，有毒性。 R型细菌，型细菌，菌体无荚膜，无毒性。菌体无荚膜，无毒性。1 1、格里菲思格里菲思肺炎双球菌肺炎双球菌体内体内转化实验转化实验 DNA是遗传物质的是遗传物质的直接直接证据证据1、将、将R型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。2、将、将S
4、型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。结论：结论：S S型的活细菌对小鼠有毒，而型的活细菌对小鼠有毒，而R R型的活细菌无毒。型的活细菌无毒。实验设计实验实验3 3说明：说明： 加热杀死的加热杀死的S S型细菌对小鼠无毒害作用。型细菌对小鼠无毒害作用。 说明：说明： 小鼠体内小鼠体内出现了出现了S S型活细菌型活细菌。 思考：这个思考：这个S型细菌是怎么来的呢？型细菌是怎么来的呢？ 在加热杀在加热杀死的死的S S型细菌中型细菌中，存在存在某种某种活性物质活性物质转化因子转化因子，促，促使使小鼠体内小鼠体内 R R型型 活活细菌细菌 转化转化 为
5、有毒性为有毒性 S S型型 活活细菌。细菌。 肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验 （1 1）格里菲思）格里菲思肺炎双球菌肺炎双球菌的的体内体内转化实验转化实验 肺炎双球菌类型：肺炎双球菌类型： 实验现象：实验现象： 结论：加热杀死的结论：加热杀死的S S型球菌的型球菌的“转化因子转化因子”能使能使R R型活球菌转化成型活球菌转化成 球菌，且性状可遗传。球菌，且性状可遗传。S S型型R型菌型菌 和和S型菌型菌这种转化因子到底是什么物质呢？2 2、艾弗里艾弗里肺炎球菌肺炎球菌体外体外转化实验转化实验肺炎双球菌肺炎双球菌为了弄清为了弄清转化因子转化因子到底到底是什么是什么？ 将将S S型细菌中
6、的多糖、型细菌中的多糖、 蛋白质、蛋白质、脂类和脂类和DNADNA等提取出来，分别与等提取出来，分别与R R 型细菌型细菌进行混合培养。进行混合培养。 实验材料：实验材料： 实验目的：实验目的： 实验操作：实验操作：S型活细菌型活细菌多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA DNA 分别与分别与 R型型 活活 细菌混合培养细菌混合培养RRRRRRSRS裂解裂解 并提取相应的物质并提取相应的物质DNADNA水解水解酶酶s-DNA是是活活R型细菌转化成活型细菌转化成活S型细菌的型细菌的转化因子转化因子艾弗里的思路艾弗里的思路 只有加入只有加入DNADNA，R R型细菌才能转化成型细菌才能转化成S
7、S型细菌；型细菌；后来的研究进一步证实，后来的研究进一步证实，DNADNA的纯度越高，转化效的纯度越高，转化效率就越高。率就越高。DNA是是遗遗传传物物质质。DNA赋赋予予了了生生物物的遗传特性的遗传特性由由此此可可见见: :艾艾弗弗里里是是设设法法把把DNADNA与与蛋蛋白白质质分分开开，从而单独地、直接地去观察从而单独地、直接地去观察DNADNA与蛋白质的作用。与蛋白质的作用。4、实验结果：、实验结果：5、结论：、结论：1(2008江苏高考江苏高考)某研究人员模拟肺炎双球菌转化实某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下验，进行了以下4个实验：个实验：S型菌的型菌的DNADNA酶酶加入加
8、入R型菌型菌注射入小鼠注射入小鼠R型菌的型菌的DNADNA酶酶加入加入S型菌型菌注射入小鼠注射入小鼠R型菌型菌DNA酶酶高温加热后冷却高温加热后冷却加入加入S型菌的型菌的DNA注射入小鼠注射入小鼠S型菌型菌DNA酶酶高温加热后冷却高温加热后冷却加入加入R型菌的型菌的DNA注射入小鼠注射入小鼠以上以上4个实验中的小鼠存活的情况依次是个实验中的小鼠存活的情况依次是 ()A存活，存活，存活，死亡存活，存活，存活，死亡 B存活，死亡，存活，死亡存活，死亡，存活，死亡C死亡，死亡，存活，存活死亡，死亡，存活，存活 D存活，死亡，存活，存活存活，死亡，存活，存活D 为什么人们对艾为什么人们对艾弗弗里（里（
9、 Avery ）的实验结论还表示怀疑？的实验结论还表示怀疑？ 艾艾弗弗里提取的里提取的DNA中还含有少量中还含有少量的蛋白质的蛋白质（至少含（至少含0.02）。）。 为此，谁又设计了什么实验来证为此，谁又设计了什么实验来证明艾明艾弗弗里的结论？里的结论？实验设计实验设计 关键思路：关键思路：关键思路：关键思路：方法：方法：同位素标记法同位素标记法把把把把DNADNA和蛋白质分开，单独观和蛋白质分开，单独观和蛋白质分开，单独观和蛋白质分开，单独观察，确定唯一变量察，确定唯一变量察，确定唯一变量察，确定唯一变量 DNA是遗传物质的直接证据是遗传物质的直接证据用什么生物作实验材料？用什么生物作实验材
10、料？（最好该材料只有（最好该材料只有DNA和蛋白质）和蛋白质）RNA内有核酸内有核酸内有内有DNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质烟草花叶病毒烟草花叶病毒 腺病毒腺病毒 T2 噬菌体噬菌体T2噬菌体的模式图噬菌体的模式图如图所示：如图所示： T2噬菌体是一种专门噬菌体是一种专门寄生在寄生在细菌细菌体内的病毒，体内的病毒，它的它的头部、尾部头部、尾部的的外壳外壳都都由由蛋白质蛋白质组成的，头部内组成的，头部内含有一个含有一个DNA分子。分子。大肠杆菌T2噬菌体: : C C、H H、OO、N N、P P: : C C、H H、OO、N N 、S S（标记（标记32p）（标记（标记35s ）3
11、 3、噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验如何让噬菌体被标记？如何让噬菌体被标记？同位素标记法同位素标记法 噬菌体侵染细菌的全过程噬菌体侵染细菌的全过程（1）、培养含放射性同位素的细菌）、培养含放射性同位素的细菌（2）、培养含放射性同位素的噬菌体）、培养含放射性同位素的噬菌体方法：分别用含有方法：分别用含有35S和和32P的培养基培养细菌的培养基培养细菌结果：结果：一一组组细菌的蛋白质含有：细菌的蛋白质含有：另一另一组组细菌细菌DNA含有：含有：35S32P方法：分别用含有方法：分别用含有35S和和32P的细菌来培养噬菌体的细菌来培养噬菌体结果：结果：分别得到了被分别得到了被35S和和32P标
12、记的噬菌体标记的噬菌体（3）、用）、用含含放射性放射性同位素同位素的噬菌体侵染的噬菌体侵染未未被被标标记的记的细菌细菌亲代噬菌体亲代噬菌体3535S S标记蛋白质标记蛋白质寄主细胞内寄主细胞内无无3535S S标记蛋白质标记蛋白质子代噬菌体子代噬菌体外壳蛋白质没有外壳蛋白质没有3535S S被感染的大肠杆菌被感染的大肠杆菌A组：A A组组结论结论: : 亲代亲代侵染细菌侵染细菌的过程中的过程中，蛋白质留在了细菌外面蛋白质留在了细菌外面亲代噬菌体亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体子代噬菌体3232P P标记标记DNADNA无32P标记DNADNADNA有有3232P P标记标记结论结论: : 亲代亲
13、代噬菌体噬菌体将将DNADNA遗传给了子代噬菌体遗传给了子代噬菌体B组：亲代亲代噬菌体噬菌体宿主细胞内宿主细胞内子代子代噬菌体噬菌体35S标记蛋白质标记蛋白质无无35S标记标记无无35S标记蛋白质标记蛋白质32P标记标记DNA有有32P标记标记有有32P标记标记DNA两组实验结果放射性的分布情况说明：两组实验结果放射性的分布情况说明：两组实验结果放射性的分布情况说明：两组实验结果放射性的分布情况说明：蛋白质外壳未进入大肠蛋白质外壳未进入大肠杆菌中，杆菌中，DNA进入到细胞中。进入到细胞中。子代噬菌体中可以检测到标记的子代噬菌体中可以检测到标记的子代噬菌体中可以检测到标记的子代噬菌体中可以检测到
14、标记的DNADNADNADNA，却检测不到标记的蛋白质。，却检测不到标记的蛋白质。，却检测不到标记的蛋白质。，却检测不到标记的蛋白质。说明：说明：说明：说明：亲代噬菌体的亲代噬菌体的DNA传递给了子代噬菌体，蛋白质则没有。传递给了子代噬菌体，蛋白质则没有。结论：结论：DNA是遗传物质是遗传物质。噬菌体噬菌体细细 菌菌噬菌体侵染细菌图 噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌的过程噬菌体侵染细菌的过程1、吸附、吸附2、注入、注入DNA3、 DNA的复制及蛋白质外壳的合成的复制及蛋白质外壳的合成4、组装成、组装成子代子代噬菌体噬菌体5、细菌裂解，、细菌裂解，子代子代噬菌体释放噬菌体释放噬菌体噬菌
15、体利用细菌细菌体内的营养物质的营养物质生活和繁殖繁殖1 1、利用利用细菌细菌体内体内的氨基酸的氨基酸合成合成自身的自身的蛋白质蛋白质外壳外壳2 2、利用细菌利用细菌体内体内的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸合成合成自身的自身的DNADNA艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是个实验在设计思路上的共同点是 ()A重组重组DNA片段，研究其表型效应片段，研究其表型效应B诱发诱发DNA突变，研究其表型效应突变，研究其表型效应C设法把设法把D
16、NA与蛋白质分开，研究各自的效应与蛋白质分开，研究各自的效应D应用同位素示踪技术，研究应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代在亲代与子代之间的传递之间的传递C例例2.2.某某科科学学家家做做“噬噬菌菌体体侵侵染染细细菌菌实实验验”时时，用用放放射射性性同同位位素素标标记记某某个个噬噬菌菌体体和和细细菌菌的的有有关关结结构构或或物物质质( (如如下下表表所所示示) )。产产生生的的n n个个子子代代噬噬菌菌体体与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。与亲代噬菌体的形状、大小完全一样。被标记物质被标记物质 噬菌体噬菌体 细菌细菌 DNADNA或脱氧核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸 3232P P标记标记
17、3131P P标记标记 蛋白质或氨基酸蛋白质或氨基酸 3232S S标记标记 3535S S标记标记 (1)(1)子代噬菌体的子代噬菌体的DNADNA应含有表中的应含有表中的 和和 元素元素( (2 2) )子代噬菌体的蛋白质分子中都没有子代噬菌体的蛋白质分子中都没有 元素，由此元素，由此说明说明 ；子代噬菌体蛋白质都含有子代噬菌体蛋白质都含有 元素，这是因为元素，这是因为 。 31P32P32S噬菌体侵染细菌时，蛋白质没有进入细菌内噬菌体侵染细菌时，蛋白质没有进入细菌内35S子代噬菌体的蛋白质外壳是以细菌子代噬菌体的蛋白质外壳是以细菌内内35S标记的氨基酸为原料合成的标记的氨基酸为原料合成的
18、 病毒可分为两类：病毒可分为两类：DNA病毒和病毒和RNA病毒。病毒。 假设某种病毒（例假设某种病毒（例如烟草花叶病毒）中不如烟草花叶病毒）中不含含DNA，只含只含RNA与蛋与蛋白质，那么什么才是遗白质，那么什么才是遗传物质呢？你可以设计传物质呢？你可以设计怎样的实验来证实？怎样的实验来证实？烟草花叶病毒烟草花叶病毒 （TMV）病毒病毒RNA病毒蛋白质病毒蛋白质正常的烟草叶正常的烟草叶感感染染病病毒毒的的烟烟草草叶叶烟草花叶病毒3、烟草花叶病毒（、烟草花叶病毒（TMV）的感染实验）的感染实验用用RNA酶处酶处理过的理过的RNA结论：结论：是烟草花叶病毒的是烟草花叶病毒的RNA而不是蛋白质而不是
19、蛋白质感染了烟草，即感染了烟草，即RNA是遗传物质是遗传物质。以上三个实验可以得出的结论：以上三个实验可以得出的结论： 1、DNA是是主要的主要的遗传物质遗传物质 2、RNA也是遗传物质也是遗传物质 （在没有在没有DNA情况下，只有少数病毒情况下，只有少数病毒） 3、蛋白质不是遗传物质、蛋白质不是遗传物质总之：核酸是遗传物质总之：核酸是遗传物质小小 结结DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质核心问题：谁在充当生物的遗传物质角色？核心问题：谁在充当生物的遗传物质角色？说明说明DNADNA是遗传物质是遗传物质的实验证据：的实验证据： 肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验 噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验说明说明DNADNA不是唯一遗传物质不是唯一遗传物质的实验证据：的实验证据： 烟草花叶病毒的重建实验烟草花叶病毒的重建实验重点内容：重点内容：
