包鋼一中 王建國 科學(xué)家們通過分析發(fā)現(xiàn)：染色體中含有 DNA和 蛋白質(zhì) 兩種成分。 生物體的遺傳物質(zhì)是 DNA還是蛋白質(zhì)呢？ 對遺傳物質(zhì)的早期推測： 20世紀(jì)二三十年代人們對蛋白質(zhì)和 DNA的認(rèn) 識水平如何？ 當(dāng)時認(rèn)為遺傳物質(zhì)是哪種物質(zhì)？為什么會有這 樣的觀點？ 實驗材料： 兩種肺炎雙球菌 多 糖 類 莢 膜 R型菌 菌落粗糙， 無莢膜，無毒 S型菌 菌落光滑， 有莢膜，有毒，可致死 一 . （一）格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 閱讀教材 P43 ，思考以下問題： 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗分哪幾個步驟 ?各看到哪些現(xiàn)象？ 第四組的實驗結(jié)果說明了什么？ 小鼠死亡 小鼠正常 小鼠正常 小鼠死亡 S型加熱 R型活菌 混合 S型加熱 R型活菌 S型活菌 肺 炎 雙 球 菌 的 轉(zhuǎn) 化 實 驗 過 程 1 2 3 4 為什么第四組實驗將 R型活細(xì)菌和加熱殺 死后的 S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，導(dǎo)致 小鼠死亡？ 小鼠死亡 S型加熱 R型活菌 混合 思 考 細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳。 S型活菌 S型活菌 S型加熱 R型活菌 混合 后代 R型活菌 R型活菌 已經(jīng)被加熱殺死的 S型細(xì)菌中，必然含有某種促成這一轉(zhuǎn) 化的活性物質(zhì) 轉(zhuǎn)化因子。 格里菲思實驗的結(jié)論是什么 ? 在殺死的 S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？ 但究竟哪一個才是轉(zhuǎn)化因子呢？ 在證明 DNA還是蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的實驗中 最關(guān)鍵的設(shè)計思路是什么？ 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，才能確定究竟誰是遺傳物質(zhì)。 多糖 脂類 蛋白質(zhì) RNA DNA S型活細(xì)菌 R型細(xì)菌 一、（二） 艾弗里確定轉(zhuǎn)化因子的實驗 R型細(xì)菌 只長 R型菌 只長 R型菌 R型細(xì)菌 S型菌 R型細(xì)菌 S型菌的 DNA S型菌的 蛋白質(zhì)或莢膜多糖 S型菌的 DNA+DNA酶 DNA是使 R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)， DNA 是轉(zhuǎn)化因子。 以上轉(zhuǎn)化實驗表明： D N A 是 遺 傳 物 質(zhì) 。 實驗結(jié)論： 多糖 脂類 蛋白質(zhì) RNA DNA DNA水解物 分 別 與 R 型 活 細(xì) 菌 混 合 培 養(yǎng) R R R R R S R S型活細(xì)菌 多數(shù) 少數(shù) （ 1）噬菌體的結(jié)構(gòu)模式圖 T2噬菌體的遺傳物質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是 DNA? 二、 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗 T2噬菌體中 60%是蛋白質(zhì) , 40%是 DNA. 蛋白質(zhì) 外殼 DNA 同位素標(biāo)記法 蛋白質(zhì)的組成元素： DNA 的組成元素： C、 H、 O、 N、 S C、 H、 O、 N 、 P （標(biāo)記 32P ） （標(biāo)記 35S ） 標(biāo)記噬菌體方法： 在分別含有放射性同位素 32P 和 35S的培養(yǎng)基中培 養(yǎng)細(xì)菌。 分別用上述細(xì)菌培養(yǎng) T2噬菌體，制備含 32P的噬菌 體和含 35S的噬菌體。 1952年赫爾希和蔡斯設(shè)計了一個巧妙實驗：用 放射性同位素標(biāo)記和測試。 離心 離心 實驗過程及結(jié)果： 第一組 實驗 第二組 實驗 親代 噬菌體 35 S標(biāo)記蛋 白質(zhì) 32 P標(biāo)記 DNA 寄主 細(xì)胞內(nèi) 無 35S標(biāo)記 蛋白質(zhì) 無 32P標(biāo)記 DNA 子代 噬菌體 外殼蛋白質(zhì) 無 35S DNA有 32P 標(biāo)記 實驗 結(jié)論 DNA分子 具有連續(xù) 性，是遺 傳物質(zhì) 噬菌體侵染細(xì)菌 包括 哪幾個過程 ? 思考與討論： 在噬菌體中 ,親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是 DNA , 而不是蛋白質(zhì) ,也就是說 ,子代噬菌體的各種性狀 是通過親代的 DNA遺傳給后代的 ,因此 DNA才是真正 的遺傳物質(zhì)。 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗表明 : 目前，已有充分的科學(xué)研究資料證明， 絕大多數(shù) 生物 都是以 DNA作為遺傳物質(zhì)的。 DNA主要的遺傳物質(zhì) DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？ 遺傳物質(zhì)的類型 三 、 煙草花葉病毒感染 、 重建實驗 實驗證明： 煙草花葉病毒 （ TMV） 的遺傳物質(zhì)是 RNA。 (TMV） 蛋 白 質(zhì) RNA 思 考 : DNA DNA DNA 核酸 DNA或 RNA 1、動物和人體的遺傳物質(zhì)是什么？ 2、煙草的遺傳物質(zhì)是什么？ 3、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是什么？ 4、一切生物的遺傳物質(zhì)是什么？ 5、病毒的遺傳物質(zhì)是什么？ 生物體遺傳物質(zhì)總結(jié)歸納： 1、有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物（原核生物、真核生物）： DNA 2、無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物（即病毒）： DNA 或 RNA 核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，核酸包括脫氧核糖 核酸（ DNA）和核糖核酸（ RNA），絕大多數(shù)生物都是 以 DNA作為遺傳物質(zhì)的。 因此 DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 總括 例： 病毒的遺傳物質(zhì)是（ ），人的遺傳物質(zhì)是（ ） A、 DNA B、 RNA C、 DNA和 RNA D、 DNA或 RNA D A 1 注射后能使小白鼠因患敗血病而死亡的是（ ） A R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(xì)菌混合 D 練習(xí) : 2. 格里菲思和艾弗里所進(jìn)行的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實 驗，證實了（ ） DNA是遺傳物質(zhì)。 RNA是遺傳物質(zhì)。 DNA是主 要的遺傳物質(zhì)。 蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) 。 糖類不是遺傳 物質(zhì)。 DNA能產(chǎn)生可遺傳的變異。 A B. C. D. A 3. 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗證明了（ ） A DNA是主要的遺傳物質(zhì) B DNA和蛋白質(zhì)是 遺傳物質(zhì) C DNA是遺傳物質(zhì) D RNA是遺傳物質(zhì) C 5. 一切生物的遺傳物質(zhì)是 ( ) A.核酸 B.DNA C.RNA D.蛋白質(zhì) 4. 噬菌體在細(xì)菌體中合成自己的蛋白質(zhì)需要 ( ) A. 噬菌體的 DNA和氨基酸 B. 噬菌體的 DNA和細(xì)菌的氨基酸 C. 細(xì)菌的 DNA和氨基酸 D. 細(xì)菌的 DNA和噬菌體的氨基酸 B A 問題： 1、生物都有遺傳和變異現(xiàn)象，每種生命現(xiàn)象都有其物質(zhì)基礎(chǔ)， 對生物遺傳起決定作用的物質(zhì)是什么？ 事實： 通過對 細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用過程的研究，染色體 在生物的傳種接代過程中，保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性。 推測： 染色體在遺傳上起主要作用。 問題： 染色體的主要成分是什么？起遺傳物質(zhì)作用的是什么？ 2、科學(xué)家是怎樣發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的？ 核酸 受精卵 （ 2n） 成熟個體 （ 2n） 精子 （ n ） 卵細(xì)胞 （ n ） 減數(shù)分裂 受精作用 有絲分裂 1、實驗： 格里菲思進(jìn)行的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 結(jié)論： 在第四組實 驗中，已經(jīng)被加 熱殺死的的 S型細(xì) 菌中，必然含有 某種促成細(xì)菌由 R 型轉(zhuǎn)化為 S型轉(zhuǎn)化 的活性物質(zhì) “轉(zhuǎn)化因子 ” 一、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗 將無毒性的 R型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)， 小鼠不死亡 將有毒性的 S型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)， 小鼠患敗血癥死亡 將加熱殺死后的 S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)， 將無毒性的 R型活細(xì)菌與加熱殺死后的 S型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)， 小鼠不死亡 小鼠患敗血癥死亡 2、實驗 ：艾弗里進(jìn)行的轉(zhuǎn)化實驗 操作： 從 S型活細(xì)菌中提取 DNA、蛋白質(zhì)和多糖等，然后分別加入到 R型 細(xì)胞的培養(yǎng)基中 。 （設(shè)計思路：用單一的物質(zhì)分別與 R型活菌混合，看哪種物 質(zhì)能起到遺傳物質(zhì)的作用。） 現(xiàn)象： 只有加入 DNA， R型細(xì)菌才能夠轉(zhuǎn)化為 S型， DNA純度越高， 轉(zhuǎn)化越有效。 說明： DNA是使 R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定的遺傳變化的物質(zhì)， 是遺傳物質(zhì)。 蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)。 多糖 脂類 蛋白質(zhì) RNA DNA DNA水解物 分 別 與 R 型 活 細(xì) 菌 混 合 培 養(yǎng) R R R R R S R S型活細(xì)菌 多數(shù) 少數(shù) 實驗表明 ： 子代噬菌體的各種性狀是通過親代的 DNA傳給后代的， DNA是遺傳物質(zhì) 。 用 35S 標(biāo)記 蛋白質(zhì)外殼 細(xì)菌內(nèi)無放射性 用 32P標(biāo) 記 DNA 細(xì)菌內(nèi)有放射性 二、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗 T2噬菌體模式圖 噬菌體注入 DNA 吸 附 侵 入 合 成 組 裝 釋 放 侵入別的細(xì)菌 1、標(biāo)記噬菌體 2、赫爾希和蔡斯實驗 將大腸桿菌分為兩組，第 一組在含 35S 的氨基酸培養(yǎng)基 中培養(yǎng)； 第二組在含 32P 的脫 氧核苷酸培養(yǎng)基中培養(yǎng)。 再分別在兩組培養(yǎng)基中培 養(yǎng)兩組噬菌體。 事實： 通過實驗發(fā)現(xiàn) 有些病毒 不含有 DNA，只含有蛋白質(zhì)和 RNA， 以 RNA作為遺傳物質(zhì)。 總結(jié)論： DNA是 主要的 遺傳物質(zhì)。 煙草花葉病毒 RNA 蛋白質(zhì) 三、煙草花葉病毒重建實驗 TMV煙草花葉病毒 煙葉染病 HRV車前草病毒 煙葉染病 蛋白質(zhì)外殼 TMV的 RNA 煙葉正常 煙葉染病 HRV的蛋白質(zhì) 重組病毒 煙葉染 TMV病 全部是 TMV病毒