提出“遺傳因子”，并總結(jié)遺傳規(guī)律
把“遺傳因子”命名為基因
提出基因在染色體上的假說(shuō)
實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上
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)？
①能貯存大量的遺傳信息。
②可以復(fù)制，并能傳遞給后代。
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？
同位素標(biāo)記法、分離提純法等。
二、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推斷
蛋白質(zhì)是生命體的遺傳物質(zhì)？
DNA是生命體的遺傳物質(zhì)？
結(jié)構(gòu)不同種類不用排列順序不同
20世紀(jì)20年代，人們認(rèn)識(shí)到人體內(nèi)的蛋白質(zhì)是由20種氨基酸通過(guò)脫水縮合而來(lái)，而且氨基酸多種多樣的排列順序中可能蘊(yùn)藏著遺傳信息。
20世紀(jì)30年代，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DNA由4種脫氧核糖核苷酸連接而成。但沒(méi)有引起足夠的重視?！暗鞍踪|(zhì)是遺傳物質(zhì)”的看法依然占主導(dǎo)地位。
向蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)的學(xué)者是誰(shuí)呢？
三、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡
敗血癥是指各種致病菌侵入血液循環(huán)，并在血中生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生毒素而發(fā)生的急性全身性感染。敗血癥伴有多發(fā)性膿腫而病程較長(zhǎng)者稱為膿毒血癥。致病菌通常指細(xì)菌，也可為真菌、分枝桿菌等。臨床表現(xiàn)一般為急性起病、寒戰(zhàn)、高熱、呼吸急促、心動(dòng)過(guò)速，以及皮疹、關(guān)節(jié)腫痛、肝脾腫大和精神、神志改變等。嚴(yán)重者可出現(xiàn)急性器官功能障礙，稱之為重型敗血癥。病情進(jìn)一步加重后可發(fā)展為感染性休克、彌散性血管內(nèi)凝血（DIC）和多器官功能衰竭。
肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)—格里菲思
小鼠死亡，分離出S型活細(xì)菌
注射加熱致死的S型細(xì)菌
R型活細(xì)菌+加熱致死S型細(xì)菌
對(duì)此實(shí)驗(yàn)，不同的科學(xué)家分別做出三種質(zhì)疑： ①R型菌以某種方式使加熱殺死的S型菌“復(fù)活”。 ②Ｓ品系死菌刺激小鼠體內(nèi)產(chǎn)生免疫物質(zhì)，后者刺激Ｒ品系突變成 了Ｓ品系。 ③S型菌的遺傳物質(zhì)進(jìn)入R型菌，合成了S型菌的莢膜。
1931年，道森和西亞成功地在體外進(jìn)行了轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn):只在培養(yǎng)皿中使R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌，不需要以小鼠為媒介。
1.觀察實(shí)驗(yàn)，提出問(wèn)題：肺炎鏈球菌 體內(nèi) 轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的分析
（2）肺炎鏈球菌 體內(nèi) 轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程
——這否認(rèn)了因小鼠體內(nèi)免疫物質(zhì)誘導(dǎo)的解釋。
1933年，阿洛維將R型菌和S型菌的無(wú)細(xì)胞提取液（所有完整細(xì)胞、細(xì)胞碎片、莢膜分子都通過(guò)離心和過(guò)濾從提取物中去掉）混合，培養(yǎng)皿上仍長(zhǎng)出了S型菌。
——這否認(rèn)了R型菌以某種方式使加熱殺死的S型菌“復(fù)活”。
結(jié)論是S型菌細(xì)胞提取物中含有轉(zhuǎn)化因子，而它的化學(xué)本質(zhì)還是未知的。
氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息
當(dāng)時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他生物大分子有類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
蛋白質(zhì)可以直接“控制”生物的性狀和代謝。
（3）提出問(wèn)題：轉(zhuǎn)化因子是什么？
DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子
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
蛋白質(zhì)不能作為遺傳物質(zhì)的證據(jù)：
①蛋白質(zhì)不能進(jìn)行自我復(fù)制
②蛋白質(zhì)在染色體中的含量往往是不固定的，分子結(jié)構(gòu)也不穩(wěn)定
③蛋白質(zhì)不能遺傳給后代
肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：
（20世紀(jì)40年代，艾弗里）
DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）。
設(shè)法逐步去除S型細(xì)菌的各組分后分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，觀察是否具有轉(zhuǎn)化活性。
2.根據(jù)事實(shí)，提出假說(shuō)：肺炎鏈球菌 體外 轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的分析
結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)；
②被轉(zhuǎn)化的R型菌只是少量，在培養(yǎng)后既有R型細(xì)菌又有S型細(xì)菌的培養(yǎng)基中，R型菌的菌落占多數(shù)；
①艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)既證明了DNA是遺傳物質(zhì)，同時(shí)證明了蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)；
DNA酶可水解除去細(xì)胞提取物中的DNA，該組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)DNA就是轉(zhuǎn)化因子
X基因吸附在R型菌表面
③蛋白質(zhì)和核酸對(duì)于高溫的耐受力是不同的。在80-100 ℃的溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)失活，DNA雙鏈解開(kāi)；當(dāng)溫度恢復(fù)至室溫后，DNA雙鏈能夠重新恢復(fù)，但蛋白質(zhì)的活性無(wú)法恢復(fù)。
④該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)遵循哪些原理？其巧妙之處是什么？
遵循單一變量原則和對(duì)照原則。其巧妙之處在于：運(yùn)用“減法原理”，即在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組人為去除某個(gè)影響因素后，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化。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)。
科學(xué)方法：自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
加法原理：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。如：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。
實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞提取物中含有前文所述的轉(zhuǎn)化因子，而轉(zhuǎn)化因子很可能就是DNA。艾弗里等人進(jìn)一步分析了細(xì)胞提取物的理化特性，發(fā)現(xiàn)這些特性都與DNA的極為相似，于是艾弗里提出了不同于當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家觀點(diǎn)的結(jié)論∶DNA才是使R型細(xì)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)是什么？
四、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)
3. 病毒侵染細(xì)菌的過(guò)程：
T2噬菌體只提供遺傳物質(zhì)(DNA)作為模板，脫氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大腸桿菌提供。
T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)：
1. 實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記法。（分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA）
標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌
檢測(cè)子代噬菌體的放射性
（1952年，赫爾希與蔡斯）
噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)——赫爾希和蔡斯
五、煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
煙草花葉病毒組分單獨(dú)侵染煙草實(shí)驗(yàn)
煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA
煙草花葉病毒重建實(shí)驗(yàn)示意圖
在自然界，所有的動(dòng)物、植物以及細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌等具細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物均含有DNA，其遺傳物質(zhì)都是DNA。病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，通常由核酸與蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成。依據(jù)病毒體內(nèi)核酸的種類，可將病毒分為DNA病毒和RNA病毒。大多數(shù)病毒是DNA病毒，如T2噬菌體；少數(shù)病毒不含有DNA，而含有RNA，如煙草花葉病毒、流感病毒和艾滋病病毒（HIV)。
結(jié)論：DNA是主要的遺傳物質(zhì)，極少數(shù)病毒的遺傳物是RNA。
細(xì)胞生物含有DNA和RNA
病毒含有DNA或RNA
絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA
DNA是主要的遺傳物質(zhì)
DNA是主要遺傳物質(zhì)的證據(jù)
RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)
肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（格里菲思）
肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里）
噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（ 赫爾希、蔡斯）
煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)
DNA是主要的遺傳物質(zhì)的

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第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)

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