基因的本質(zhì)第3章第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)本節(jié)聚焦科學(xué)家是怎樣證明DNA是遺傳物質(zhì)的？為什么說DNA是主要的遺傳物質(zhì)？你對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟?三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)

赫爾希、蔡斯實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌、T2噬菌體T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。侵染大腸桿菌后，就會在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分，進(jìn)行大量增殖。當(dāng)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。三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)問題1.如何將噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，單獨(dú)進(jìn)行研究？實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記法問題2.用35S和32P分別標(biāo)記噬菌體的哪一種組分？為什么？用14C和18O等同位素可行嗎，為什么？用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)；用32P標(biāo)記DNA，因?yàn)閮H蛋白質(zhì)分子中含有硫，磷幾乎都存在于DNA分子中。不能，因?yàn)镃和O這兩種元素在DNA和蛋白質(zhì)中都存在，不能把二者分開。三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)問題3:如何培養(yǎng)含放射性35S和32P的T2噬菌體？能否直接用含35S、32P的普通培養(yǎng)基來培養(yǎng)？不能。因?yàn)門2噬菌體營寄生生活，無法獨(dú)立生存。故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體。先培養(yǎng)細(xì)菌含35S的培養(yǎng)基+大腸桿菌含35S的大腸桿菌含32P的培養(yǎng)基+大腸桿菌含32P的大腸桿菌再培養(yǎng)噬菌體含35S的大腸桿菌

+T2噬菌體含35ST2的噬菌體含32P的大腸桿菌

+T2噬菌體含32PT2的噬菌體三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟:標(biāo)記細(xì)菌標(biāo)記噬菌體噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌（短時間保溫）攪拌離心觀察放射性的分布（一組用32P標(biāo)記DNA，一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì))

攪拌的目的：使吸附在細(xì)菌上的噬菌體顆粒與細(xì)菌分離離心的目的：讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。“短時間”：保證子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)在大腸桿菌中正處于合成階段，子代噬菌體還沒有組裝好，或雖已經(jīng)組裝但并未使細(xì)菌發(fā)生裂解“保溫”：為噬菌體培養(yǎng)提供適宜的恒定的溫度，以保證酶的活性。三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)上清液：沉淀物：噬菌體細(xì)菌(外殼)35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)標(biāo)記部位放射性情況上清液沉淀物蛋白質(zhì)DNA——分離不完全(噬菌體蛋白質(zhì)外殼)——釋放出來的、未侵染的噬菌體/釋放的/未侵染的)有放射性無無有放射性很高很低很低很高三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)第二組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：第一組實(shí)驗(yàn)親代噬菌體32P標(biāo)記DNA35S標(biāo)記蛋白質(zhì)大腸桿菌內(nèi)有32P標(biāo)記DNA無35S標(biāo)記蛋白質(zhì)子代噬菌體DNA有32P標(biāo)記外殼蛋白質(zhì)無35S實(shí)驗(yàn)結(jié)論DNA分子具有連續(xù)性，是遺傳物質(zhì)吸附注入合成組裝釋放噬菌體借尾絲吸附在細(xì)菌表面把DNA注入到細(xì)菌細(xì)胞利用細(xì)菌的化學(xué)成分、酶系統(tǒng)和核糖體合成出噬菌體的DNA、蛋白質(zhì)新合成的DNA、蛋白質(zhì)組裝成很多噬菌體細(xì)菌解體，釋放出噬菌體噬菌體侵染過程噬菌體侵染過程三、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)

思考·討論1.艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，以細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？2.從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？在實(shí)際操作過程中最大的困難是什么？3.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？這對于你認(rèn)識科學(xué)與技術(shù)之間的相互關(guān)系有什么啟示？個體小，結(jié)構(gòu)簡單，細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。繁殖快，細(xì)菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。艾弗里在每個實(shí)驗(yàn)組中特異性地去除了一種物質(zhì)，然后觀察在沒有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)（如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等）艾弗里采用的主要技術(shù)手段：細(xì)菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的提純和鑒定技術(shù)等。赫爾希采用的主要技術(shù)手段：噬菌體培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)、物質(zhì)的提純和分離技術(shù)等。流感病毒SARS病毒只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎？煙草花葉病毒如果你是科學(xué)家，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么？結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株患病不患病得到病毒不能得到病毒：RNA蛋白質(zhì)

RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA小結(jié)細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物原核生物真核生物遺傳物質(zhì)是DNA非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物遺傳物質(zhì)是RNA含DNA的病毒：含RNA的病毒：生物4.由于大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。但肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)只能證明DNA是遺傳物質(zhì)。3.在只含RNA的少數(shù)病毒（煙草花葉病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作為遺傳物質(zhì)。2.凡是具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，既有DNA，又有RNA，遺傳物質(zhì)是DNA。1.一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸。練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測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.DNA2.赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)表明（）A.DNA是遺傳物質(zhì)B.遺傳物質(zhì)包括蛋白質(zhì)和DNAC.病毒中有DNA，但沒有蛋白質(zhì)D.細(xì)菌中有DNA，但沒有蛋白質(zhì)DA練習(xí)與應(yīng)用

二、拓展應(yīng)用1.T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只有噬菌體的DNA進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞中，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)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。請分析子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼的來源。實(shí)驗(yàn)表明噬菌體在侵染大腸桿菌時，進(jìn)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。2.結(jié)合肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，分析DNA作為遺傳物質(zhì)所具