第三章 第一節(jié) DNA是主要遺傳物質

1、第一節(jié)第一節(jié) DNA DNA是主要的遺傳物質是主要的遺傳物質 20世紀中葉，世紀中葉，科學家發(fā)現：染色體主科學家發(fā)現：染色體主要由要由 蛋白質和蛋白質和DNA （成分）組成。（成分）組成。蛋白質蛋白質DNA染色體染色體蛋白質和蛋白質和DNADNA， 誰是遺傳物質誰是遺傳物質? ?討論：討論：一、對遺傳物質的早期推測一、對遺傳物質的早期推測1、20世紀20年代，人們?yōu)槭裁磿J為蛋白質是遺傳物質？到20世紀30年代呢？閱讀課本42-43頁，回答下列問題：2、觀察圖3-1，總結幾種脫氧核苷酸的相同點和不同點。 2020世紀世紀2020年代人們年代人們對蛋白質的認識對蛋白質的認識當時未發(fā)現類似蛋白當時

2、未發(fā)現類似蛋白質結構的生物大分子質結構的生物大分子蛋白質是生物體的遺傳物質蛋白質是生物體的遺傳物質 氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白質蛋白質20世紀世紀30年代，科學家認識到：組成年代，科學家認識到：組成DNA分子的基本單分子的基本單位是位是 。脫氧核苷酸脫氧核苷酸1分子磷酸分子磷酸1分子脫氧核糖分子脫氧核糖1分子含氮堿基分子含氮堿基1分子脫氧核苷酸分子脫氧核苷酸 = + + .代表磷酸代表磷酸 S代表脫氧核糖代表脫氧核糖 (含含S的一面向上的一面向上) 代表代表4種堿基種堿基 代表連接各組分的化學鍵代表連接各組分的化學鍵 【模型建構模型建構1】: 脫氧核苷酸脫氧核苷酸堿堿 基基A G C T磷酸

3、磷酸脫氧脫氧核糖核糖 DNA的的基本單位基本單位脫氧核苷酸脫氧核苷酸 1234含堿基含堿基脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸5A GC T化學元素組成：C H O N P腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸鳥嘌呤鳥嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸的種類(4種)A脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸G脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸C脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸T脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸肺炎雙球菌體內轉化實驗肺炎雙球菌體內轉化實驗肺炎雙球菌體外轉化實驗肺炎雙球菌體外轉化實驗噬菌體侵染細菌的實驗噬菌體侵染細菌的實驗煙草花葉病毒的轉化實驗煙草花葉病毒的轉化實驗實驗探

4、究過程實驗探究過程汕頭市金平職校汕頭市金平職校 林林 瑜瑜 粗糙（粗糙（Rough) 無多糖莢膜無多糖莢膜 無毒性無毒性 光滑（光滑（Smooth） 有多糖莢膜有多糖莢膜 有毒性有毒性多糖莢膜多糖莢膜型細菌型細菌型細菌型細菌SR二、DNA是遺傳物質的實驗證據 1、實驗材料：兩種肺炎雙球菌（一）格里菲思的肺炎雙球菌體外轉化實驗圖圖 3-2 3-2 肺炎雙球菌的轉化實驗肺炎雙球菌的轉化實驗對比對比1.21.2組的實驗現象，這說明了什么？組的實驗現象，這說明了什么？什么使活什么使活R R型細菌轉變成活的型細菌轉變成活的S S型細菌？型細菌？ 由于體內有活的由于體內有活的S S型細菌的作用。型細菌的作

5、用?；畹幕畹腞 R型細菌變成了活的型細菌變成了活的S S型細菌。型細菌。 加熱殺死的加熱殺死的S S型細菌使活的型細菌使活的R R型細菌發(fā)生型細菌發(fā)生 了轉化。了轉化。第第4組小鼠為什么會死亡呢？組小鼠為什么會死亡呢？活的活的S S型細菌如何出現？型細菌如何出現？ S S型細菌型細菌使小鼠死亡。使小鼠死亡。使小鼠患敗血癥而死亡使小鼠患敗血癥而死亡.R型細菌型細菌因為因為: 為什么第四組實驗將為什么第四組實驗將R R型活細型活細菌和加熱殺死后的菌和加熱殺死后的S S型細菌混合后型細菌混合后注射到小鼠體內，導致小鼠死亡？注射到小鼠體內，導致小鼠死亡？S型細菌型細菌轉化小鼠死亡小鼠死亡S型加熱型加熱

6、R型活菌型活菌混合混合思考思考細菌發(fā)生轉化，性狀的轉化可以遺傳。細菌發(fā)生轉化，性狀的轉化可以遺傳。S型活菌型活菌S型活菌型活菌S型加熱型加熱R型活菌型活菌混合混合后代后代轉化轉化 已經被加熱殺死的已經被加熱殺死的S S型細菌中，型細菌中，必然含有某種促成這一轉化的活性必然含有某種促成這一轉化的活性物質物質轉化因子轉化因子格里菲思實驗的結論是什么格里菲思實驗的結論是什么? 實驗結論：實驗結論：在殺死的在殺死的S S型細菌中含有哪些物質？型細菌中含有哪些物質？多糖多糖 脂類脂類 蛋白質蛋白質 RNA DNARNA DNA加熱殺死的加熱殺死的S S型細菌型細菌但究竟哪一個才是轉化因子呢？但究竟哪一個

7、才是轉化因子呢？ 假如你是當時的科學家假如你是當時的科學家,你你會怎樣設計實驗來證明轉化因會怎樣設計實驗來證明轉化因子是什么物質子是什么物質”?討論討論: 在證明在證明DNA還是蛋白質或其他物還是蛋白質或其他物質是遺傳物質的實驗中最關鍵的設計質是遺傳物質的實驗中最關鍵的設計思路是什么？思路是什么？ 必須將蛋白質、其他物質與必須將蛋白質、其他物質與DNA分開，單獨、直接地觀察它分開，單獨、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰是遺們的作用，才能確定究竟誰是遺傳物質。傳物質。提出問題：實驗方案：2、然后分別將它們加入已經培養(yǎng)了R型細菌的培養(yǎng)基中。觀察結果1、從S型活細菌中提取出DNA、蛋白質和多糖

8、等物質 DNA蛋白質和其他物質誰是遺傳蛋白質和其他物質誰是遺傳物質物質?作出假設:實施方案 驗證預測結果預測：DNA是遺傳物質是遺傳物質只有加入只有加入S型菌的型菌的DNA才能使才能使R型菌轉變成型菌轉變成S型菌型菌R型細菌型細菌 (二二)、 艾弗里確定轉化因子的實驗艾弗里確定轉化因子的實驗R型細菌型細菌只長只長R型菌型菌只長只長R型菌型菌R型細菌型細菌S型菌型菌R型細菌型細菌S型菌的型菌的DNAS型菌的型菌的蛋白質或莢膜多糖蛋白質或莢膜多糖S型菌的型菌的DNA+DNA酶酶S型活細菌型活細菌多糖多糖脂類脂類蛋白質蛋白質DNADNA+DNA酶酶分別與分別與R型型活細菌混合培養(yǎng)活細菌混合培養(yǎng)RRR

9、RRRSS（二）艾弗里確定轉化因子的實驗（二）艾弗里確定轉化因子的實驗（19441944年）年）多數少數DNA的純度越高，轉化越有效。實驗實驗結果結果：1 1、加入、加入DNADNA酶的組意圖何在？酶的組意圖何在？2 2、分析實驗結果，能得出什么結論？、分析實驗結果，能得出什么結論？（糾正了一個生物界的錯誤的普遍共識）（糾正了一個生物界的錯誤的普遍共識） DNADNA是使是使R R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質，化的物質，DNADNA是轉化因子。是轉化因子。 以上轉化實驗表明：以上轉化實驗表明： 實驗結論： 艾弗里的實驗引起了人們的注意，但艾弗里的實驗引起了人們的注意，但是，

10、由于艾弗里實驗中提取出的是，由于艾弗里實驗中提取出的DNA，純度，純度最高時也還有最高時也還有0.02%的蛋白質，因此，仍有的蛋白質，因此，仍有人對實驗結論表示懷疑。人對實驗結論表示懷疑。有沒有比細菌更為簡單的實驗材料有沒有比細菌更為簡單的實驗材料？1952年，以為實驗材料，利用的新技術，完成了另一個更具有說服力的實驗.思維碰撞思維碰撞1、T2噬菌體是一種專門寄生噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒在大腸桿菌體內的病毒（無細胞結構），（無細胞結構），頭、尾的外部都是由蛋白頭、尾的外部都是由蛋白質組成的外殼，頭的內部質組成的外殼，頭的內部含有含有DNA。(三)、噬菌體侵染細菌的實驗T T2

11、2 噬菌體的特點噬菌體的特點 是一種專門是一種專門寄生寄生在大腸桿菌體內的病毒在大腸桿菌體內的病毒 頭部和尾部的外殼是由蛋白質構成，頭部內含有頭部和尾部的外殼是由蛋白質構成，頭部內含有DNADNA在在自身遺傳物質自身遺傳物質的指導下進行繁殖的指導下進行繁殖, ,原料來自大腸桿菌原料來自大腸桿菌 子代噬菌體從子代噬菌體從宿主細胞宿主細胞裂解釋放裂解釋放。 噬菌體噬菌體大腸桿菌大腸桿菌2、 用具有放射性的同位素標記某種物質，從而跟蹤這種物質的方法，也叫同位素示蹤法。大腸桿菌大腸桿菌T2噬菌體噬菌體汕頭市金平職校汕頭市金平職校 林林 瑜瑜 實驗材料：實驗材料： 噬菌體、大腸桿菌噬菌體、大腸桿菌 實驗

12、步驟：實驗步驟： 1. 1.標記標記大腸桿菌大腸桿菌：2.2.標記標記噬菌體噬菌體：3.3. 標記的標記的噬菌體分別侵染未標記的大腸桿菌噬菌體分別侵染未標記的大腸桿菌：4.4. 攪拌離心培養(yǎng)液：攪拌離心培養(yǎng)液：上清液（培養(yǎng)液）上清液（培養(yǎng)液）沉淀物（大腸桿菌沉淀物（大腸桿菌含子代噬菌體）5.5.觀察放射性觀察放射性標記細菌標記細菌標記噬菌體標記噬菌體噬菌體侵染細菌（短時間保溫）噬菌體侵染細菌（短時間保溫）攪拌離心攪拌離心觀察放射性的分布觀察放射性的分布“短時間短時間”：保證子代噬菌體的：保證子代噬菌體的DNADNA和蛋白質在大腸桿菌中正處于合成和蛋白質在大腸桿菌中正處于合成階段，子代噬菌體還沒

13、有組裝好，階段，子代噬菌體還沒有組裝好，或雖已經組裝但并未使細菌發(fā)生裂或雖已經組裝但并未使細菌發(fā)生裂解解 “保溫保溫”：為噬菌體培養(yǎng)提供適宜：為噬菌體培養(yǎng)提供適宜的恒定的溫度，以保證酶的活性。的恒定的溫度，以保證酶的活性。 攪拌的目的：使吸附在攪拌的目的：使吸附在細菌上的噬菌體顆粒與細菌上的噬菌體顆粒與細菌分離細菌分離離心的目的：讓上清液中離心的目的：讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆析出重量較輕的噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。留下被感染的大腸桿菌。 內部內部DNA不存在不存在了的噬菌體外殼了的噬菌體外殼圖圖 3-6 T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗噬菌體

14、侵染大腸桿菌的實驗汕頭市金平職校汕頭市金平職校 林林 瑜瑜三、噬菌體侵染細菌實驗離心離心離心離心汕頭市金平職校汕頭市金平職校 林林 瑜瑜 用用 放射性同位素放射性同位素35S 標記噬菌體標記噬菌體 蛋白質蛋白質外殼外殼子代噬菌體子代噬菌體（三）、噬菌體侵染細菌實驗35S噬菌體侵染細菌時，噬菌體侵染細菌時，蛋白質蛋白質外殼留在外面，外殼留在外面，沒有進入沒有進入到細菌中。到細菌中。實驗表明實驗表明無無35S親代噬菌體親代噬菌體想一想：這一結果說明了什么想一想：這一結果說明了什么?汕頭市金平職校汕頭市金平職校 林林 瑜瑜 用用 放射性同位素放射性同位素32P 標記噬菌體內部標記噬菌體內部 DNA3

15、2P子代噬菌體子代噬菌體實驗表明實驗表明 噬菌體侵染細菌時，噬菌體侵染細菌時，DNA 進入進入到細菌中。到細菌中。（三）、噬菌體侵染細菌實驗親代噬菌體親代噬菌體有有 32P想一想：這一結果又說明了什么想一想：這一結果又說明了什么?汕頭市金平職校汕頭市金平職校 林林 瑜瑜親代噬菌體親代噬菌體寄主細菌內寄主細菌內（大腸桿菌）（大腸桿菌）子代噬菌體子代噬菌體實驗結論實驗結論DNADNA分子在親分子在親代和子代之代和子代之間具有連續(xù)間具有連續(xù)性，是遺傳性，是遺傳物質物質實驗結果實驗結果（三）、噬菌體侵染細菌實驗35S32P沒有被標記沒有被標記35S 標記蛋白質標記蛋白質32 P 標記標記DNA無無35

16、S標記蛋白質標記蛋白質無無32P標記標記DNA外殼蛋白質外殼蛋白質無無35SDNA有有32P標記標記 子代噬菌體的各種性狀是通過親代的子代噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA傳遞的。傳遞的。噬菌體侵染細菌的實驗，在實際操作中出現誤差的原因： 1.用標記實驗時，上清液中也有一定的放射性，原因：（1）保溫時間過短，有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，是上清液出現放射性；（2）從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機分離，這段保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增值后釋放子代，經離心后分布于上清液，也會使上清液放射性升高。 2.用標記實驗時，沉淀物中出現少量放射性的原因：可能由于攪

17、拌不充分，有少量的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中，使沉淀物中出現少量的放射性。噬菌體侵染細菌的動態(tài)過程：噬菌體侵染細菌的動態(tài)過程：吸附吸附注入注入合成合成組裝組裝釋放釋放再侵染其他的細菌再侵染其他的細菌DNA是遺傳物質是遺傳物質1928年年 格里菲思格里菲思 體內轉化實驗體內轉化實驗1944年年 艾弗里艾弗里體外轉化實驗體外轉化實驗1952年年 赫爾希、蔡斯赫爾希、蔡斯噬菌體侵染細菌實驗噬菌體侵染細菌實驗 目前，已有充分的科學研究資料目前，已有充分的科學研究資料證明，證明，絕大多數生物絕大多數生物都是以都是以DNA作作為遺傳物質的。為遺傳物質的。DNA主要的遺傳物質主要的

18、遺傳物質 DNADNA是唯一的遺傳物質嗎？是唯一的遺傳物質嗎？（四）煙草花葉病毒侵染實驗（四）煙草花葉病毒侵染實驗實驗證明：實驗證明：煙草花葉病毒（煙草花葉病毒（TMVTMV）的遺傳物質是）的遺傳物質是RNARNA, ,蛋白質不是遺傳物質。蛋白質不是遺傳物質。(TMV(TMV）蛋蛋白白質質RNARNA1957 格勒和施拉姆格勒和施拉姆細胞結構細胞結構生物生物原核生物原核生物真核生物真核生物遺傳物質是遺傳物質是DNADNA非細胞結非細胞結構生物構生物遺傳物質是遺傳物質是RNARNA只含只含DNADNA的病毒：的病毒：只含只含RNARNA的的病毒病毒：生生物物總結總結4 4、由于大多數生物的遺傳物

19、質是、由于大多數生物的遺傳物質是DNADNA，所以說，所以說。但肺炎雙球菌的轉化實驗和噬菌體侵染。但肺炎雙球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗只能證明細菌的實驗只能證明。3 3、在、在只含只含RNARNA的少數病毒的少數病毒（煙草花葉病毒、（煙草花葉病毒、HIVHIV、SARSSARS、流感、禽流感）中，流感、禽流感）中，RNARNA才作為遺傳物質。才作為遺傳物質。2 2、凡是具有細胞結構的生物，既有、凡是具有細胞結構的生物，既有DNADNA，又有，又有RNARNA，遺，遺傳物質是傳物質是DNADNA1 1、一切生物的遺傳物質是核酸、一切生物的遺傳物質是核酸例：病毒的遺傳物質是（例：病毒的遺傳

20、物質是（ ） 人的遺傳物質是（人的遺傳物質是（ ）A、DNA B、RNA C、DNA和和RNA D、DNA或或RNADADNADNA是遺傳物質的是遺傳物質的據據噬菌體侵染噬菌體侵染細菌實驗細菌實驗肺炎雙球菌肺炎雙球菌的轉化實驗的轉化實驗體內體內轉化轉化實驗實驗體外體外轉化轉化實驗實驗S S型細菌體內型細菌體內含有轉化因子含有轉化因子轉化因子是轉化因子是DNADNA同位素同位素3535S S標標記記蛋白質蛋白質外殼外殼同位素同位素3232P P標標記記DNADNADNADNA是遺傳物質是遺傳物質4 4、噬菌體侵染細菌的實驗中，在細菌內合成子代噬、噬菌體侵染細菌的實驗中，在細菌內合成子代噬菌體蛋白

21、質外殼菌體蛋白質外殼DNADNA可以指導蛋白質的合成?？梢灾笇У鞍踪|的合成。 1 1、肺炎雙球菌轉化實驗中，對、肺炎雙球菌轉化實驗中，對S S菌加熱處理，菌加熱處理，DNADNA仍具有生物仍具有生物活性活性DNADNA分子結構具有相對穩(wěn)定性。分子結構具有相對穩(wěn)定性。2 2、肺炎雙球菌轉化實驗中，、肺炎雙球菌轉化實驗中，R R型細菌可以轉化生成型細菌可以轉化生成S S型細菌型細菌DNADNA可以發(fā)生可遺傳的變異?？梢园l(fā)生可遺傳的變異。3 3、噬菌體侵染細菌的實驗中，、噬菌體侵染細菌的實驗中，DNADNA在親代與子代噬菌體中具在親代與子代噬菌體中具有連續(xù)性有連續(xù)性DNADNA可以發(fā)生復制，由親代傳

22、遞給子代?？梢园l(fā)生復制，由親代傳遞給子代。作為作為遺傳物質遺傳物質所必須具備的所必須具備的特點特點: :科學家們科學探究的一般過程科學家們科學探究的一般過程提出問題提出問題得出結論得出結論分析結果分析結果設計實驗設計實驗作出假設作出假設1注射后能使小白鼠因患敗血病而死亡的是（ ）AR型肺炎雙球菌B加熱殺死后的R型肺炎雙球菌C加熱殺死后的S型肺炎雙球菌D加熱殺死后的S型肺炎雙球菌與R型細菌混合 D 練習練習:2、蛋白質不是遺傳物質的原因之一是 ( ) ： 它的含量很少 它不能自我復制C. 它與新陳代謝無關 D.它的種類很多 B 4 4某科學家做某科學家做“噬菌體侵染細菌的實驗噬菌體侵染細菌的實驗

23、”時，分別時，分別用用3232P P和和3535S S做了標記（見下表）做了標記（見下表）噬菌體成分噬菌體成分細菌成分細菌成分核苷酸核苷酸標記標記32P標記標記31P氨基酸氨基酸標記標記32S標記標記35S此實驗所的結果是子噬菌體和母噬菌體的外形及侵染細菌的特此實驗所的結果是子噬菌體和母噬菌體的外形及侵染細菌的特性均相同。請分析：性均相同。請分析：（1 1）子噬菌體的）子噬菌體的DNADNA分子含有的上述元素是分子含有的上述元素是 。（2 2）子噬菌體的蛋白質分子含有的上述元素是）子噬菌體的蛋白質分子含有的上述元素是 。（3 3）此實驗說明了什么？）此實驗說明了什么？ 3232P P、3131

24、P P 3535S SDNADNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。 3 3、一切生物的遺傳物質是（、一切生物的遺傳物質是（ ） A A、核酸、核酸 B B、變異、變異 C C、DNA DDNA D、蛋白質、蛋白質 5. (2009年廣東高考年廣東高考)艾弗里等人的肺炎雙球艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌菌轉化實驗和赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗都證明了實驗都證明了DNA是遺傳物質。這兩個實驗在是遺傳物質。這兩個實驗在設計思路上的共同點是設計思路上的共同點是()A重組重組DNA片段，研究其表型效應片段，研究其表型效應B誘發(fā)誘發(fā)DNA突

25、變，研究其表型效應突變，研究其表型效應C設法把設法把DNA與蛋白質分開，研究各自的效應與蛋白質分開，研究各自的效應D應用同位素示蹤技術，研究應用同位素示蹤技術，研究DNA在親代與子在親代與子代之間的傳遞代之間的傳遞C6(2009年江蘇卷年江蘇卷)下列有關生物體遺傳物質下列有關生物體遺傳物質的敘述，正確的是的敘述，正確的是()A豌豆的遺傳物質主要是豌豆的遺傳物質主要是DNAB酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上CT2噬菌體的遺傳物質含有硫元素噬菌體的遺傳物質含有硫元素DHIV的遺傳物質水解產生的遺傳物質水解產生4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸【解析解析】A中豌豆的遺傳物

26、質只有中豌豆的遺傳物質只有DNA；B中酵母菌的遺傳物質中酵母菌的遺傳物質DNA主要分布在染色體主要分布在染色體上，細胞質中也有；上，細胞質中也有；C中中T2噬菌體的遺傳物質噬菌體的遺傳物質是是DNA，不含，不含S元素；元素；D中中HIV的遺傳物質是的遺傳物質是RNA，水解后產生，水解后產生4種核糖核苷酸。種核糖核苷酸。B 7 7、(2010(2010青島質檢青島質檢) )下面是關于下面是關于3535S S標記噬菌體侵染無標標記噬菌體侵染無標記細菌實驗的敘述，其中正確的是記細菌實驗的敘述，其中正確的是 ( () ) A A與細菌轉化實驗相同，都是根據遺傳物質具有控制與細菌轉化實驗相同，都是根據遺傳物質具有控制性狀的特性而設計的性狀的特性而設計的 B B所使用的噬菌體，必須是接種在含所使用的噬菌體，必須是接種在含3535S S的大腸桿菌的大腸桿菌的培養(yǎng)基中再釋放出來的的培養(yǎng)基中再釋放出來的 C C采用攪拌和離心等手段，是為了把蛋白質和采用攪拌和離心等手段，是為了把蛋白質和D