對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)
20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。在這兩種給物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個(gè)問(wèn)題曾引起生物學(xué)界激烈的爭(zhēng)論。
1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？
遺傳物質(zhì)應(yīng)能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，可以準(zhǔn)確地復(fù)制，并傳遞給下一代，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等等。
2.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?
例如，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。
孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)豌豆實(shí)驗(yàn)證明生物的性狀由遺傳因子控制
染色體在遺傳上的連續(xù)性和穩(wěn)定性
摩爾根通過(guò)果蠅實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組成成分蛋白質(zhì)和DNA
遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)？
氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。
人們認(rèn)識(shí)到 DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
沒(méi)發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。
意識(shí)到DNA的重性，但對(duì)DNA結(jié)構(gòu)沒(méi)有清晰認(rèn)識(shí)。
蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)占主導(dǎo)地位。
肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
R型、S型肺炎雙球菌和小白鼠
說(shuō)明加熱殺死的S型菌失去毒性
對(duì)照原則、單一變量原則
從第四組實(shí)驗(yàn)的小鼠尸體中分離出的有致病性的S型活細(xì)菌，其后代也是有致病性的S型細(xì)菌。由此可以判斷：已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)—“轉(zhuǎn)化因子” 。
“誰(shuí)在轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中起作用”，“轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)”
在殺死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？
但究竟哪一個(gè)才是轉(zhuǎn)化因子呢？
關(guān)鍵思路：把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)的、直接的觀察它們的作用。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。
R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的本質(zhì)：
X基因吸附在R型細(xì)菌表面
R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌
注意：只是少數(shù)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌
將R型與加熱殺死的S型注入小鼠體內(nèi)作為對(duì)照來(lái)說(shuō)明確實(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化
將物質(zhì)分離提純后，直接、單獨(dú)的觀察各物質(zhì)的作用
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)
與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例如在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)，這利用了“減法原理”。
在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”； 與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如在“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”；
T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)
T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，頭部?jī)?nèi)含有DNA。T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會(huì)在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來(lái)合成自身的組成成分，進(jìn)行大量增殖。當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。
吸附，注入，合成，裝配，釋放
噬菌體不是整個(gè)進(jìn)入大腸桿菌體內(nèi)。研究表明：空殼噬菌體能吸附但不能產(chǎn)生子代噬菌體，因此空殼噬菌體不含遺傳物質(zhì)，遺傳物質(zhì)在侵染時(shí)注入了大腸桿菌體內(nèi)。
哪一種物質(zhì)進(jìn)入了大腸桿菌體內(nèi)？
DNA和蛋白質(zhì)不能直接看到，怎么辦？
放射性分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)
選擇什么元素進(jìn)行放射性標(biāo)記
可以直接標(biāo)記噬菌體嗎？
不可以，噬菌體是病毒，無(wú)法單獨(dú)在培養(yǎng)基上存活，應(yīng)用含被標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體
大腸桿菌 + 含35S的培養(yǎng)基→含35S的大腸桿菌
大腸桿菌 + 含32P的培養(yǎng)基→含32P的大腸桿菌
T2噬菌體+含35S的大腸桿菌→含35S的T2噬菌體
T2噬菌體+含32P的大腸桿菌→含32P的T2噬菌體
標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌
攪拌使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離
保溫時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體還未侵染大腸桿菌；保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。
離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。
用35S標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合
經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌
離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)
細(xì)菌裂解后檢測(cè)子代噬菌體的放射性
不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。
說(shuō)明T2噬菌體中的蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入大腸桿菌。
攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。
說(shuō)明T2噬菌體中的DNA進(jìn)入了大腸桿菌。
說(shuō)明DNA是真正的遺傳物質(zhì)
用32P標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合
培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。
◇蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞
◇DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中
◇DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)
不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
1.艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料， 以細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？
個(gè)體小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。 繁殖快，細(xì)菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。
2.從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？ 在實(shí)際操作過(guò)程中最大的困難是什么？
艾弗里在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中特異性地去除了一種物質(zhì)，然后觀察在沒(méi)有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么變化。 最大的困難是，如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)（如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等）
3.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？ 這對(duì)于你認(rèn)識(shí)科學(xué)與技術(shù)之間的相互關(guān)系有什么啟示？
艾弗里采用的主要技術(shù)手段：細(xì)菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的提純和鑒定技術(shù)等。 赫爾希采用的主要技術(shù)手段：噬菌體培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)、物質(zhì)的提純和分離技術(shù)等。啟示：科學(xué)成果的取得必須有技術(shù)手段作保證，技術(shù)的發(fā)展需要以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，因此，科學(xué)與技術(shù)是相互支持、相互促進(jìn)的。
S型細(xì)菌的分離物質(zhì)分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)相互對(duì)照
分別標(biāo)記噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的兩組實(shí)驗(yàn)相互對(duì)照
設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)地直接研究各自不同的遺傳功能
證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能有效證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)（蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)）
結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)
煙草花葉病毒（TMV）只含蛋白質(zhì)和RNA
格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
加熱殺死的S型細(xì)菌中含有轉(zhuǎn)化因子
T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)
DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質(zhì)
RNA是TMV的遺傳物質(zhì)
DNA是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)
RNA是RNA病毒的遺傳物質(zhì)
DNA是主要的遺傳物質(zhì)
①絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質(zhì)
②極少數(shù)生物沒(méi)有DNA，只有RNA一種核酸，則RNA是遺傳物質(zhì)， 如煙草花葉病毒、艾滋病病毒HIV、大多數(shù)流感病毒等
就整個(gè)生物界來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)；但對(duì)某些生物體來(lái)說(shuō)，遺傳物質(zhì)只能是DNA或RNA。
1.枯草桿菌具有不同類型，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(zhì)，加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不能合成組氨酸的枯草桿菌，結(jié) 果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質(zhì)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(xì)菌的實(shí)驗(yàn)表明（ ）
A. DNA是遺傳物質(zhì)
C. 病毒中有DNA，但沒(méi)有蛋白質(zhì)
B. 遺傳物質(zhì)包括蛋白質(zhì)和DNA
D. 細(xì)菌中有DNA，但沒(méi)有蛋白質(zhì)
3. T2噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，只有噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞中， 噬菌體的蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外。大腸桿菌裂解后，釋放出的大量 噬菌體卻同原來(lái)的噬菌體一樣具有蛋白質(zhì)外殼。 試分析子代噬菌體 的蛋白質(zhì)外殼的來(lái)源。
實(shí)驗(yàn)表明，噬菌體在感染大腸桿菌時(shí)，進(jìn)入大腸桿菌內(nèi)的主要是DNA，而大多數(shù)蛋白質(zhì)卻留在大腸桿菌的外面。因此，大腸桿菌裂解后，釋放出的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料來(lái)合成蛋白質(zhì)外殼的。
4.結(jié)合肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌休侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。 分析DNA作為遺傳物質(zhì)所具備的特點(diǎn)。
肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體感染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)證明，作為遺傳物質(zhì)至少要具備以下幾個(gè)條件：能夠精確地復(fù)制自己；能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝；具有貯存遺傳信息的能力；結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等。
5.下列關(guān)于生物遺傳物質(zhì)的敘述中，正確的是(　　) A．細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)是RNA B．所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA C．具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA， 病毒的遺傳物質(zhì)是RNA D．生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA， 具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA?
6.下列關(guān)于遺傳物質(zhì)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是(　　) ①真核生物的遺傳物質(zhì)是DNA　 ②原核生物的遺傳物質(zhì)是RNA　 ③細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)是DNA　 ④細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)是RNA　 ⑤HIV病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．③④⑤

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