第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)
遺傳物質(zhì)的探究歷程：①科學史；②遺傳物質(zhì)的特點； ③對遺傳規(guī)律的早期推測肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗： ①體內(nèi)轉(zhuǎn)化（格里菲思）；②體外轉(zhuǎn)化（艾弗里） 噬菌體侵染細菌的實驗 煙草花葉病毒侵染煙草的實驗
課堂引入——遺傳物質(zhì)的探究歷程
遺傳學的大佬們（300+）
孟德爾：發(fā)表《植物雜交實驗》
人們就已經(jīng)觀察到了染色體、細胞的有絲分裂和減數(shù)分裂。
薩頓：提出基因在染色體上的假說
摩爾根：證明了基因在染色體上
格里菲斯和艾弗里：證明遺傳物質(zhì)是DNA，而非蛋白質(zhì)
赫爾希和蔡斯：用噬菌體侵染細菌的實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)
通過豌豆實驗證明了生物的性狀是由遺傳因子控制。
通過對蝗蟲細胞觀察得出假說
20世紀中期：科學家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組成成分：DNA和蛋白質(zhì)。
　　20世紀中葉，科學家發(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？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。
你認為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？你認為要想說明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些？
問題探討——遺傳物質(zhì)的特點
①能夠自我復制，使前后代保持一定的連續(xù)性 ；②能夠指導蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝的過程；③能貯存大量遺傳信息；④結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但又能產(chǎn)生可遺傳的變異。
染色體既含核酸也含蛋白質(zhì)，那攜帶遺傳信息的分子究竟是什么？
對遺傳物質(zhì)的早期推測——①蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)
蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)
對遺傳物質(zhì)的早期推測——②DNA是生物體的遺傳物質(zhì)（占少數(shù)）
蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點占主導地位
對DNA結(jié)構(gòu)了解不清晰
肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗——①格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗
小鼠和兩種肺炎鏈球菌
菌落：是由單個細菌在適宜固體培養(yǎng)基表面生長繁殖到一定程度，形成的肉眼可見的子細胞種群。
莢膜：某些細菌的細胞壁外面包圍的一層膠狀物質(zhì)，主要成分是多糖。無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物后，容易被吞噬細胞吞噬消滅，有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬細胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內(nèi)生活并繁殖。
從死亡的小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌
注射R型活細菌+加熱致死的S型菌
注射加熱致死的S型細菌
1、實驗的自變量是什么？如何進行對照？不同對照的結(jié)論是什么？2、對于D組的實驗結(jié)果你怎么解釋，你會做出怎樣的假設？
假說二：R菌以某種方式使加熱殺死的S型菌“復活”
假說三：在死亡的S菌作用下，R菌突變?yōu)镾菌
假說五：死亡S型菌的“某物質(zhì)”進入R型菌，使其轉(zhuǎn)化為活S菌 合成出莢膜
假說一：少量殘余S菌大量繁殖
假說四：Ｓ死菌刺激小鼠體內(nèi)產(chǎn)生免疫物質(zhì)，后者刺激Ｒ菌突變成了Ｓ菌
建立假說要注意一定的有效性
高溫使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞不可逆
資料：格里菲思了解到肺炎雙球菌有很多類型，S菌有Ⅰ-S、Ⅱ-S、Ⅲ-S，R菌有Ⅰ-R、Ⅱ-R、Ⅲ-R,且自然狀態(tài)下會有S菌突變?yōu)橥蚏菌，如：Ⅱ-S可突變?yōu)棰?R，但不會突變?yōu)棰?R。轉(zhuǎn)化實驗中用到的材料是Ⅱ-R菌與Ⅲ-S菌，且第四組實驗小鼠體內(nèi)提取出來的活S菌為Ⅲ-S
推斷：（教材43頁）已經(jīng)被加熱殺死的S型細菌中，含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。
X基因吸附在R型細菌表面
R型細菌轉(zhuǎn)化成S型細菌
只是少數(shù)R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌
R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的本質(zhì)是什么？
格里菲思提出的“轉(zhuǎn)化因子”到底是什么呢？
　 如果你是當時的一位科學家，為了弄清楚這種轉(zhuǎn)化因子到底是 哪一種物質(zhì)，你該如何設計這個實驗？
科學方法——自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨、直接地觀察它們的作用
但是當時的技術有限，并不能徹底提純這些物質(zhì)，因此，可以通過酶解法，將物質(zhì)一個個的排除，通過觀察剩余提取物的轉(zhuǎn)化活性來尋找轉(zhuǎn)化因子，這就是實驗設計的“減法原理”（課本P46）
適應范圍：在對照實驗中，控制自變量可以采用。
含義：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。舉例：在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加溫、滴加FeC13溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就利用了“加法原理”。
含義：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。舉例：在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，每個實驗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)，就利用了“減法原理”。
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗——②艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗
只有DNA酶能阻止轉(zhuǎn)化實驗，表明DNA極有可能就是細胞提取物中有活性的轉(zhuǎn)化因子
結(jié)論：轉(zhuǎn)化因子很可能是DNA， DNA是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。
討論1：加熱致死的S型細菌細胞提取物可能有哪些成分？
討論2：第一組實驗有什么作用？
討論3：第二到第五組實驗中加入的酶有什么作用？
蛋白質(zhì)、RNA、脂質(zhì)、DNA。
破壞細胞提取物中相應的蛋白質(zhì)、RNA、脂質(zhì)和DNA。
制備S型細菌的細胞提取物
細胞提取物不夠純；當時科學界深信蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。
艾弗里的實驗引起了人們的注意，但是，由于艾弗里實驗中提取出的DNA，純度最高時也還有0.02%的蛋白質(zhì)，因此，仍有人對實驗結(jié)論表示懷疑。
有沒有比細菌更為簡單的實驗材料？
1952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標記的新技術，完成了另一個更具有說服力的實驗.他們因此獲得了諾貝爾獎！
例題：某研究人員模擬肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗，進行了以下4個實驗：①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠③R型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA→注射入小鼠④S型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA→注射入小鼠以上4個實驗中小鼠存活的情況依次是（ ）A．存活、存活、存活、死亡 B．存活、死亡、存活、死亡C．死亡、死亡、存活、存活 D．存活、死亡、存活、存活
美國遺傳學家赫爾希和他的助手蔡斯
定義：是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。結(jié)構(gòu)：頭部和尾部成分：頭部和尾部的外殼由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部含有DNA。
實驗材料——T2噬菌體
⑴個體很小，結(jié)構(gòu)簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。⑵繁殖快。細菌20~30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。
1.艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些優(yōu)點？
2.從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么？在實際操作過程中最大的困難是什么？
設法將DNA與其他物質(zhì)分開，單獨、直接研究它們各自不同的遺傳功能。最大的困難是如何徹底分離DNA與蛋白質(zhì)。
3.可以直接標記噬菌體嗎？
不可以噬菌體是DNA病毒，無法單獨在培養(yǎng)基上存活。必須寄生在活的宿主細胞內(nèi)才能繁殖。
遺傳物質(zhì)的條件——能自我復制，保持連續(xù)性 ；能指導蛋白質(zhì)合成來控制性狀
①用什么標記？ ②如何標記？ ③不能同時標記兩種物質(zhì)，當時的技術無法區(qū)分二者的放射性。
①子代在哪兒？ ②如何保證子代所處位置？ ③實驗結(jié)果？
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
2. 再標記T2噬菌體
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
噬菌體的侵染細菌實驗----實驗過程
蛋白質(zhì)被35S標記的噬菌體
DNA被32P標記的噬菌體
在含35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌
在含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌
35S標記的一組，上清液放射性較高，沉淀物放射性較低。 32P標記的一組，上清液放射性較低，沉淀物放射性較高。 進一步觀察發(fā)現(xiàn)：大腸桿菌裂解釋放出的子代噬菌體中，可以檢測到32P標記的DNA,但卻檢測不到35S標記的蛋白質(zhì)。
實驗結(jié)果： 35S標記的一組，上清液放射性較高，沉淀物放射性較低
進一步觀察：大腸桿菌裂解釋放出的子代噬菌體中，檢測不到35S標記的蛋白質(zhì)。
噬菌體的侵染細菌實驗----實驗過程1：35S標記
①35S標記的一組，為什么沉淀中出現(xiàn)了放射性？
實驗結(jié)果： 32P標記的一組，上清液放射性較低，沉淀物放射性較高。
進一步觀察：大腸桿菌裂解釋放出的子代噬菌體中，可以檢測到32P標記的DNA。
噬菌體的侵染細菌實驗----實驗過程2：32P標記
若該大腸桿菌有一個噬菌體侵入
②32P標記的一組，為什么上清液中出現(xiàn)了放射性？
1、用含35S 的噬菌體去感染未被標記的大腸桿菌后，經(jīng)攪拌、離心后， 上清液中的放射性很高，而沉淀物為什么仍然有很低的放射性？2、用含 32 P 的噬菌體去感染未被標記的大腸桿菌后，經(jīng)攪拌、離心后，沉淀物中的放射性很高，而為什么上清液仍然有很低的放射性？
可能是由于還有少量的含35S 的噬菌體仍吸附于大腸桿菌上，未從中分離出來。
可能是由于少量含32 P 的噬菌體還未吸附于大腸桿菌上或含有32 P 的子代噬菌體已經(jīng)從大腸桿菌中釋放出來
——培養(yǎng)（保溫）時間過短，
——培養(yǎng)（保溫）時間過長，
小結(jié)：DNA是遺傳物質(zhì)的研究歷史
格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗
（赫爾希和蔡斯）噬菌體侵染大腸桿菌的實驗
（加熱致死的S型細菌含有某種促使R型活細菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子）
證明DNA是遺傳物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）
能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)
DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？以下生物的遺傳物質(zhì)是什么呢？
煙草花葉病毒感染煙草的實驗
煙草花葉病毒侵染煙草的實驗
綜上所述，除RNA病毒外，其它（絕大多數(shù)）生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，所以：
DNA是主要的遺傳物質(zhì)
RNA病毒:艾滋病病毒(HIV逆轉(zhuǎn)錄)、流感病毒（如禽流感，豬流感，現(xiàn)稱甲型H1N1病毒）、SARA病毒、登革熱病毒、甲肝病毒、煙草花葉病毒及類病毒等
DNA病毒：噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等
原核生物:細菌、支原體、衣原體、藍藻、放線菌等
真核生物:植物、動物、原生生物、真菌
總結(jié)：不同生物遺傳物質(zhì)的判斷
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)化實驗（格里菲思）
肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗（艾弗里）
噬菌體侵染細菌的實驗（ 赫爾希、蔡斯）
DNA是主要的遺傳物質(zhì)的
1.判斷有關肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗敘述的正誤
（1）加熱殺死后的S型細菌的DNA已經(jīng)全部斷裂，失去活性（）（2）在艾弗里的實驗中，DNA酶將S型細菌的DNA分解為脫氧核苷酸，因此不能使R型細菌發(fā)生轉(zhuǎn)化（）（3）肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)（）（4）格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)（）（5）肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗最關鍵的設計思路是將DNA和蛋白質(zhì)分開，分別觀察其作用（）（6）在轉(zhuǎn)化過程中，加熱殺死后的S型細菌的DNA沒有進入R型活細菌的細胞中（）
2.判斷有關生物遺傳物質(zhì)敘述的正誤
（1）生物遺傳物質(zhì)的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸或核糖核苷酸（）（2）所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA（）（3）細胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，細胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)是RNA（）（4）小麥的遺傳物質(zhì)主要是DNA（）（5）乳酸菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上（）
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菌的實驗表明（ ）
A. DNA是遺傳物質(zhì)
C. 病毒中有DNA，但沒有蛋白質(zhì)
B. 遺傳物質(zhì)包括蛋白質(zhì)和DNA
D. 細菌中有DNA，但沒有蛋白質(zhì)
3. T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只有噬菌體的DNA進入細菌的細胞中， 噬菌體的蛋白質(zhì)外殼留在細胞外。大腸桿菌裂解后，釋放出的大量 噬菌體卻同原來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)外殼的來源。
實驗表明，噬菌體在感染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內(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合成蛋白質(zhì)外殼的。

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