第16講-DNA是主要的遺傳物質

第16講DNA是主要的遺傳物質第六單元遺傳的分子基礎必修二格里菲斯的體內轉化實驗艾弗里及同事的體外轉化實驗轉化因子是什么加熱殺死的S型細菌中含有轉化因子肺炎鏈球菌的轉化實驗T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質RNA是TMV的遺傳物質DNA是細胞結構的生物和DNA病毒的遺傳物質RNA是RNA病毒的遺傳物質更多實驗證據(jù)更多實驗證據(jù)DNA是主要的遺傳物質肺炎鏈球菌的轉化實驗1噬菌體侵染細菌的實驗2考點生物體內的遺傳物質分析3肺炎鏈球菌的轉化實驗1肺炎鏈球菌的轉化實驗1一、肺炎鏈球菌的類型項目S型細菌R型細菌菌落菌體有無莢膜有無毒性表面光滑Smooth表面粗糙Rough有無多糖莢膜有無S型肺炎鏈球菌可以引起人類和小患肺炎，小鼠并發(fā)鼠敗血癥而死亡。一、肺炎鏈球菌的類型莢膜是什么？有什么作用？

莢膜是某些細菌的細胞壁外面包圍的一層膠狀物質。無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物體后，容易被吞噬細胞吞噬并殺滅。有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬紐胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內生活并繁殖。

S型細菌具有多糖類莢膜，可以抵御吞噬細胞的吞噬，不能被宿主的正常防御機制所清除，因而導致宿主感染。

R型細菌沒有多糖類莢膜，感染細胞后容易被吞噬并殺滅。注射加熱殺死的S型菌+R型活細菌肺炎鏈球菌的轉化實驗1二、格里菲思的體內轉化實驗說明R型菌無毒性說明S型菌有毒性說明加熱殺死的S型菌失去毒性分離出的細菌大部分是R型菌對照原則、單一變量原則二、格里菲思的體內轉化實驗從第四組實驗的小鼠尸體中分離出的有致病性的S型活細菌，其后代也是有致病性的S型細菌。由此可以判斷：已經(jīng)被加熱殺死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為有毒性的S型活細菌的活性物質—“轉化因子”。R型菌S型菌轉化因子S型菌

后代

【提醒】發(fā)生轉化的只是少部分R型細菌。二、格里菲思的體內轉化實驗格里菲思第四組實驗中，小鼠體內S型細菌、R型細菌含量的變化情況如圖所示，則：①ab段R型細菌數(shù)量減少的原因是：②bc段R型細菌數(shù)量增多的原因是：③后期出現(xiàn)的大量S型細菌的來源:小鼠進行免疫反應形成大量抗體，致使R型細菌數(shù)量減少。

R型細菌轉化為S型細菌后，S型細菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型細菌大量繁殖。R型細菌轉化成的S型細菌繁殖而來。轉化后的S型細菌可穩(wěn)定遺傳。肺炎鏈球菌的轉化實驗1三、艾弗里及同事的體外轉化實驗多糖

脂類

蛋白質

RNA

DNA加熱殺死的S型細菌在殺死的S型細菌中含有哪些物質？但究竟哪一個才是轉化因子呢？【關鍵思路】把S型細菌的各種物質分開，單獨的、直接的觀察它們的作用。三、艾弗里及同事的體外轉化實驗有R型細菌的培養(yǎng)液加熱殺死的S型細菌的細胞提取液+S型細菌R型細菌有R型細菌的培養(yǎng)液加熱殺死的S型細菌的細胞提取液+S型細菌R型細菌混合混合有R型細菌的培養(yǎng)液加熱殺死S型細菌的細胞提取液+混合只長R型細菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）實驗結論：對照原則、單一變量原則DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質。三、艾弗里及同事的體外轉化實驗基因重組R型細菌轉化為S型細菌的實質：S型細菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型細菌X基因吸附在R型細菌表面X基因進入R型細菌重組R型細菌轉化成S型細菌DNA具有熱穩(wěn)定性。加熱使蛋白質變性失去活性，DNA的結構也會被破壞，但當溫度降低到55℃左右時，DNA的結構會恢復，但蛋白質卻不能恢復。

肺炎鏈球菌的轉化實驗1

格里菲思體內轉化實驗艾弗里及同事體外轉化實驗培養(yǎng)場所巧妙構思實驗結論小鼠體內培養(yǎng)基將R型與加熱殺死的S型注入小鼠體內作為對照來說明確實發(fā)生轉化將物質分離提純后，直接、單獨的觀察各物質的作用存在某種轉化因子讓R→SDNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質1習題鞏固1.易錯辨析(1)肺炎鏈球菌轉化的原理是基因突變

(

)(2)S型菌的DNA和R型菌混合培養(yǎng)，后代全是S型菌

(

)(3)艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的自變量控制利用了“減法原理”

(

)(4)格里菲思的實驗證明DNA可以改變生物體的遺傳性狀

(

)(5)艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗證明了DNA是主要的遺傳物質

(

)××√××加法原理與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”。在對照實驗中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”。減法原理與常態(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化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質，這利用了“減法原理”。1習題鞏固2.某研究人員模擬肺炎雙球菌轉化實驗，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，死亡，死亡 B．存活，死亡，存活，死亡C．存活，死亡，死亡，存活 D．存活，死亡，存活，存活D1習題鞏固3.下圖為肺炎鏈球菌不同品系間的轉化，在R型菌轉化為S型菌的

過程中，下列相關敘述錯誤的是（

）A.加熱殺死的S型菌中的細胞核中DNA降解為多個較短的DNA片段B.轉化產(chǎn)生的S型菌中的capS是由R型菌中的capR發(fā)生基因突變產(chǎn)生C.加入S型菌的DNA和R型活菌的培養(yǎng)基中，一段時間后只存在表面光滑的菌落D.S型菌表面具有多糖類莢膜，莢膜的形成受DNA（基因）控制A噬菌體侵染細菌的實驗2噬菌體侵染細菌的實驗2一、實驗材料——T2噬菌體和大腸桿菌1.T2噬菌體的結構及生活方式噬菌體是感染細菌、真菌、放線菌等微生物的病毒的總稱。（1）頭部內含有

：含

元素。（填特征元素）DNAP（2）外殼：

，含

元素。（填特征元素）蛋白質S（3）生活方式：專門寄生在大腸桿菌體內。一、實驗材料——T2噬菌體和大腸桿菌2.噬菌體的增殖侵入別的細菌合成組裝釋放吸附侵入

T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會在自身遺傳物質的作用下，利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分，進行大量增殖。當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。噬菌體侵染細菌的實驗2二、實驗方法放射性同位素標記技術選擇什么元素對DNA和蛋白質進行放射性標記？蛋白質:DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P可以直接標記T2噬菌體嗎？不可以，T2噬菌體是病毒，無法單獨在培養(yǎng)基上存活，應用含

培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。被標記的大腸桿菌噬菌體侵染細菌的實驗2三、實驗過程1.第一步：先標記大腸桿菌大腸桿菌+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.第二步：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噬菌體赫爾希和蔡斯不能用35S、32P標記同一噬菌體三、實驗過程3.第三步：標記的噬菌體侵染未標記大腸桿菌短時間保溫后攪拌離心攪拌使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。保溫時間過短，部分噬菌體還未侵染大腸桿菌；保溫時間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。離心使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。3.第三步：用被標記的噬菌體侵染未被標記的細菌35S標記的噬菌體用35S標記的噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌體中無35S不能證明蛋白質不是遺傳物質上清液放射性很高說明T2噬菌體中的蛋白質沒有進入大腸桿菌。沉淀物放射性很低攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌上，隨細菌離心到沉淀物中。3.第三步：用被標記的噬菌體侵染未被標記的細菌32P標記的噬菌體說明T2噬菌體中的DNA進入了大腸桿菌。說明DNA是真正的遺傳物質子代噬菌體中含32P用32P標記的噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高上清液放射性很低培養(yǎng)（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；培養(yǎng)（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。噬菌體侵染細菌的實驗2四、實驗結論35S標記的噬菌體32P標記的噬菌體上清液沉淀物子代噬菌體結論放射性高放射性低無放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白質沒有進入細菌細胞

DNA進入到細菌的細胞中

DNA才是噬菌體的遺傳物質不能證明蛋白質不是遺傳物質噬菌體侵染細菌的實驗2五、噬菌體侵染細菌實驗的兩個關鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”1.用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌五、噬菌體侵染細菌實驗的兩個關鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”2.用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌噬菌體侵染細菌的實驗2六、“二看法”判斷子代噬菌體標記情況噬菌體侵染細菌的實驗2七、兩個經(jīng)典實驗的比較艾弗里實驗噬菌體侵染細菌實驗處理方式對照原則實驗結論設計思路直接分離同位素標記法S型細菌的分離物質分別與R型細菌混合培養(yǎng)相互對照分別標記噬菌體DNA和蛋白質的兩組實驗相互對照設法將DNA與其他物質分開，單獨地直接研究各自不同的遺傳功能證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質證明DNA是遺傳物質，但不能有效證明蛋白質不是遺傳物質（蛋白質沒有進入細菌體內）習題鞏固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？

個體小，結構簡單，細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼，易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。繁殖快，細菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。習題鞏固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？

艾弗里在每個實驗組中特異性地去除了一種物質，然后觀察在沒有這種物質的情況下，實驗結果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細胞中含有的某種物質（如糖類、脂質、蛋白質等）探究遺傳物質的方法1.探究思路(1)若探究哪種物質是遺傳物質——設法將物質分開，單獨看作用。(2)若探究未知病毒的遺傳物質是DNA還是RNA——利用酶的專一性或同位素標記法。2.探究方法1習題鞏固3.枯草桿菌有噬菌體M敏感型菌株（S型）和噬菌體M不敏感型菌株（R型）兩種類型，噬菌體M能特異性地侵染S型菌。實驗小組用三組培養(yǎng)基分別培養(yǎng)S型菌株、R型菌株和混合培養(yǎng)S型+R型菌株，一段時間后，向三組培養(yǎng)基中接入噬菌體M，枯草桿菌的相對含量變化如圖所示。下列相關敘述正確的是（）A．S型菌能為噬菌體M的增殖

提供模板、原料和相關的酶B．混合培養(yǎng)后，R型菌能使S型菌

轉化為R型菌C．混合培養(yǎng)過程中，S型菌誘導R型菌發(fā)生了定向突變D．S型枯草桿菌細胞膜上含有能被噬菌體M識別的受體D1習題鞏固4.易錯辨析(1)噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等(

)(2)攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離(

)(3)T2噬菌體也可以在肺炎鏈球菌中復制和增殖(

)(4)分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體(

)(5)用1個35S標記的T2噬菌體去侵染大腸桿菌，裂解釋放的子代噬菌體中只有2個含35S(

)(6)噬菌體侵染細菌的實驗能夠證明DNA控制蛋白質的合成(

)×√×××√1習題鞏固5.探索遺傳物質的過程中有許多經(jīng)典實驗，下列相關敘述正確的是（）A．肺炎雙球菌轉化實驗和T2噬菌體侵染細菌實驗中均用到了病毒的培養(yǎng)技術B．艾弗里實驗中用“S型細菌DNA＋DNA酶”作對照，更充分說明“轉化因子”就是DNAC．T2噬菌體侵染細菌實驗中，35S和32P分別用于標記噬菌體蛋白質的R基和DNA的堿基部位D．T2噬菌體侵染細菌實驗中，保溫時間過長對兩組實驗放射性檢測的結果均會產(chǎn)生明顯影響B(tài)習題鞏固6.2017年7月31日，宮頸癌疫苗（HPV疫苗）“希瑞適”在國內上市。該疫苗通過預防HPV病毒（DNA病毒）感染，有效預防了宮頸癌的發(fā)病。下列關于HPV病毒的敘述正確的是（

）A．若想用32P標記DNA，可把HPV培養(yǎng)在含32P的磷酸培養(yǎng)液中B．HPV病毒的蛋白質可以不在宿主細胞的核糖體上合成C．HPV病毒的核酸徹底水解后得到4種化合物D．利用同位素標記法同時標記宿主細胞內的U和T，然后接種病毒，可確定未知病毒的遺傳物質D習題鞏固7.如圖為某DNA病毒的復制周期示意圖。下列敘述正確的是（）

A．轉錄過程需要DNA聚合酶和RNA聚合酶的催化B．圖中的早期蛋白和晚期蛋白是同一種蛋白質C．該病毒在宿主細胞中增殖時，與T2噬菌體侵染細菌時遺傳信息的流向相同D．為探究該病毒的遺傳物質種類，可采用與赫爾希和蔡斯設計的T2噬菌體侵染細菌實驗相同的方法C生物體內的遺傳物質分析3生物體內的遺傳物質分析3一、煙草花葉病毒感染煙草的實驗【結論】RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。蛋白質RNA分別侵染健康煙草植株得到全新病毒不能得到病毒：RNA蛋白質患病不患病生物體內的遺傳物質分析3二、DNA是主要的遺傳物質1.絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質凡是有DNA的生物凡是細胞結構的生物2.極少數(shù)生物沒有DNA，只有RNA一種核酸，則RNA是遺傳物質，

如煙草花葉病毒、艾滋病病毒HIV、大多數(shù)流感病毒等

就整個生物界來說，絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質的，所以DNA是主要的遺傳物質；但對某些生物體來說，遺傳物質只能是DNA或RNA。生物體內的遺傳物質分析3三、不同生物的遺傳物質生物種類核酸種類堿基核苷酸遺傳物質