第3章基因的本質基因在染色體上染色體DNA蛋白質基因是什么？DNA或蛋白質？幾多實驗，幾多論爭。是誰將謎底揭破？DNA是主要的遺傳物質了解1.對遺傳物質的早期推測2.實驗技術在證明DNA是主要遺傳物質中的作用理解1.肺炎雙球菌轉化實驗的原理和過程2.噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程應用1.總結“DNA是主要的遺傳物質”的探索過程2.設計實驗證明RNA也是遺傳物質1.肺炎雙球菌轉化實驗的原理和過程2.噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程第1節DNA是主要的遺傳物質問題探討：1.你認為遺傳物質可能具有什么特點？①分子結構相對穩定②能貯存大量的遺傳信息，并決定生物的性狀③可以復制，并能傳遞給后代，保持前后代之間的連續性2.你認為證明某一種物質是遺傳物質可行方法有哪些？單獨地、直接地來看這種物質的作用（決定性狀等）一、對遺傳物質的早期推測1.20世紀20年代：蛋白質是生物體的遺傳物質（蛋白質中氨基酸的排列順序多種多樣，可能蘊含著遺傳信息）2.20世紀30年代：科學家本可以意識到DNA的重要性，（但由于DNA結構不清晰。蛋白質是遺傳物質仍占主導地位）腺嘌呤（A）P脫氧核糖鳥嘌呤（G）P脫氧核糖胸腺嘧啶（T）P脫氧核糖胞嘧啶（C）P脫氧核糖艾弗里二、肺炎雙球菌的轉化實驗1、肺炎雙球菌的體內轉化實驗（格里菲思）R型細菌多糖類莢膜S型細菌光滑粗糙有多糖類的莢膜無多糖類的莢膜有毒性，可致死無毒性S型細菌R型細菌菌落菌體毒性R型活細菌①

R型細菌無毒性第一組S型活細菌第二組②S型細菌有毒性加熱殺死S型細菌③

加熱殺死的S型細菌已經失活第三組第四組R型活細菌加熱殺死S型細菌④加熱殺死的S型細菌存在能使R型細菌轉化為S型細菌的轉化因子肺炎雙球菌中含有DNA、蛋白質、多糖等物質，那么，究竟什么是轉化因子------遺傳物質？2、肺炎雙球菌的體外轉化實驗（艾弗里）R型菌S型菌只長R型菌只長R型菌R型菌S型菌DNAS型菌蛋白質或莢膜多糖S型菌DNA

+DNA酶R型菌培養基R型菌培養基R型菌培養基R型菌R型菌

S型細菌多糖脂質蛋白質RNADNA

DNA+DNA酶

分別與R型活細菌混合培養RRRRRRSRS結論：DNA才是轉化因子，即遺傳物質蛋白質不是遺傳物質。DNA純度越高轉化效率越高DNA純度不夠，是否是0.02%的蛋白質在起轉化作用呢，如何獲取單獨的DNA或者蛋白質進行實驗？通過分析肺炎雙球菌轉化實驗，請思考下列問題：1．仔細觀察并分析教材P43圖3－2、P44圖3－3肺炎雙球菌的轉化實驗，討論交流下列問題：(1)格里菲思的轉化實驗中有無設計對照實驗？若有，則對照組和實驗組分別是第幾組？怎樣設計的？提示：有對照設計。對照組是第一至三組，分別向健康小鼠體內注射R型活細菌、S型活細菌，加熱殺死的S型細菌。實驗組是第四組，向健康小鼠體內注射R型活細菌和加熱殺死的S型細菌混合液。(2)在艾弗里第一組(S型細菌DNA和R型活細菌混合培養)實驗中，所有R型細菌全部都轉化為S型細菌嗎？提示：沒有。大多后代是R型細菌，因轉化效率很低，只有少數R型細菌轉化為S型細菌。(3)艾弗里實驗第三組，設計了R型細菌與S型細菌DNA加DNA酶混合培養，分析設計該組實驗的目的是什么？提示：DNA酶將DNA水解為脫氧核苷酸，分解后的產物不能使R型細菌轉化為S型細菌，說明DNA必須保持完整性，才能完成其功能。同時證明了DNA是遺傳物質。(4)從對照實驗設計角度分析：①艾弗里實驗的單一變量是什么？提示：向R型細菌培養基中加入從S型細菌提取的不同物質。②將可能作為“轉化因子”的各種物質，分別進行實驗的設計意圖是什么？提示：進行相互對照，可對實驗結果進行對比分析，得出結論，同時可避免其他物質的干擾。(5)在肺炎雙球菌轉化實驗中，能夠證明DNA是遺傳物質的最關鍵的實驗設計思路是什么？提示：將DNA與蛋白質、多糖等其他物質分開，單獨地、直接地觀察每種物質的作用。2．判斷正誤：(1)格里菲斯和艾弗里分別用不同的方法證明DNA是遺傳物質。()(2)艾弗里實驗中DNA＋R型活菌培養基上生存的細菌都是S型菌。()(3)肺炎雙球菌轉化實驗證明DNA是主要的遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。()×××三、噬菌體侵染細菌的實驗（1）噬菌體的結構（赫爾希和蔡斯）(噬菌體是細菌病毒)病毒核酸蛋白質（外殼或衣殼）（內部）（DNA或RNA）病毒只含有一種核酸（DNA或RNA）（2）病毒的增殖①生活方式：寄生

于活細胞中（不能用培養基來培養病毒）②增殖過程：吸附注入吸附注入合成合成組裝組裝釋放釋放吸附：噬菌體的尾部吸附在細菌的表面，以便侵染細菌注入：噬菌體將自身DNA注入到細菌體內，蛋白質外殼留在外面合成：在噬菌體DNA的指導下，以細菌中原料（AA、核苷酸）合成噬菌體的蛋白質和DNA組裝：合成的蛋白質外殼和DNA在細菌內組裝成新的噬菌體釋放：組裝成的新的噬菌體內從細菌體釋放，再侵染其他的細菌（3）實驗方法：蛋白質的組成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P

（標記32P）（標記35S）同位素標記法①標記噬菌體：a.標記大腸桿菌（分別用35S和32P標記的培養基培養）含35S的培養基+大腸桿菌→含35S的大腸桿菌b.標記噬菌體（分別用35S和32P標記的大腸桿菌培養噬菌體）含32P的培養基+大腸桿菌→含32P的大腸桿菌含35S的大腸桿菌+噬菌體→含35S的噬菌體含32P的大腸桿菌+噬菌體→含32P的噬菌體DNA的組成元素：被35S標記的噬菌體被32P標記的噬菌體被35S標記的噬菌體與細菌混合被32P標記的噬菌體與細菌混合噬菌體外殼被侵染的細菌噬菌體侵染細菌注入的是DNA放射性的不同，說明了？細菌裂解后，釋放的噬菌體無35S的蛋白質，有32P的DNA，說明了？親代與子代之間有連續性的物質是DNA結論：DNA是遺傳物質上清液②噬菌體侵染細菌：通過分析T2噬菌體侵染細菌的實驗，請思考：1．仔細觀察教材P45圖3－6，探討下列有關問題：(1)實驗中為什么選擇35S和32P這兩種同位素分別對蛋白質和DNA進行標記？能利用14C和15N同位素進行標記嗎？試說明理由。提示：①因為S僅存在于T2噬菌體的蛋白質中，而P主要存在于DNA中，故用35S和32P分別標記蛋白質和DNA。②不能。因為T2噬菌體的蛋白質和DNA中均含有這兩種元素，無法將DNA和蛋白質區分開。(2)請根據噬菌體的代謝特點，分析能否直接利用分別含放射性同位素35S和32P的培養基培養噬菌體？說明原因。提示：不能。因為病毒無細胞結構，其體內缺少完整的獨立生活的酶系統，專營活細胞內寄生生活，病毒在普通培養基上無法生存。(3)在T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗中需經過短時間保溫后，再攪拌、離心、檢測放射性。分析控制短時間的原因是什么？提示：短時間，防止已被T2噬菌體侵染的大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體、干擾實驗結果。(4)噬菌體侵染大腸桿菌實驗，除證明DNA是遺傳物質外，還能得出哪些結論？提示：本實驗還能間接證明DNA是遺傳物質的兩個特點：

①DNA使前后代保持一定的連續性(即DNA復制)。②DNA能夠指導蛋白質的合成，從而控制生物的新陳代謝過程和性狀。思考(1)僅用32P標記噬菌體的DNA，侵染細菌后攪拌離心，實驗結果為離心管下層放射性較強，說明噬菌體的DNA已經進入細菌體內了。而上層的上清液中也有較弱的放射性，應該怎么解釋？(2)僅用35S標記噬菌體外殼，侵染細菌后攪拌離心，實驗結果為離心管上層放射性較強，說明噬菌體的蛋白質外殼沒有進入細菌體內。而下層沉淀物中也有較弱放射性，應該如何解釋？①保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸

桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，上清液中出現放射性。②噬菌體和大腸桿菌混合培養到用離心機分離，這一段保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代，經離心后分布于上清液，也會使上清液中出現放射性。③T2噬菌體的化學成分中，99%的磷元素存在于DNA分子中，可能是另外1%的磷使上清液顯示出很弱的放射性。由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。2．判斷正誤：(1)用32P標記的T2噬菌體侵染大腸桿菌，若實驗中攪拌不充分，會造成上清液中有很高的放射性。()(2)噬菌體侵入大腸桿菌后，進行DNA復制和蛋白質合成的原料來自自身攜帶的物質。()(3)用含32P的普通培養基培養T2噬菌體，可標記噬菌體的DNA。()×××與肺炎雙球菌轉化實驗的比較相同點①均使DNA和蛋白質分開，單獨處理，觀察它

們各自的作用②都遵循了對照原則③都能證明DNA是遺傳物質，但不能證明

DNA是主要的遺傳物質不同點方法不同艾弗里實驗直接分離：分離S型細菌的DNA、多糖、蛋白質等，分別與R型菌混合培養噬菌體侵染細菌實驗同位素標記法：分別標記DNA和蛋白質的特殊元素(32P和35S)，侵染時自然分離

[練一練]

1.有人試圖通過實驗來了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些過程，設計實驗如圖：一段時間后，檢測子代H5N1病毒的放射性及S、P，表中對結果的預測最可能發生的是(

)選項放射性SPA全部無全部32S全部31PB全部有全部35S多數32P，少數31PC少數有全部32S少數32P，多數31PD全部有全部35S少數32P，多數31P答案D煙草花葉病毒感染煙葉的實驗RNA蛋白質感染不感染RNA是遺傳物質，四、RNA是遺傳物質（少數RNA病毒：TMV，HIV，SARS病毒、流感病毒）