1、第3章 基因的本质,基因是什么？ DNA或蛋白质？ 几多实验，几多论争。 是谁将谜底揭破？,亲 代,雄体,减数 分裂,精子,雌体,减数 分裂,卵细胞,受精 作用,受精卵,有丝 分裂,子 代,(2N),(N),(2N),(2N),(2N),(N),祖孙三代的鼻子,通过对孟德尔遗传规律以及细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的学习，认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用，即生物的遗传、变异与染色体有关。,染色体在生物的遗传中起着重要作用。,20世纪中叶，科学家发现：染色体主要是由蛋白质和 DNA组成。那么在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？,为什么染色体能在遗传上起作用？,遗传物质应该具有的
2、特点,在细胞生长和繁殖过程中能够精确地复制自己； 能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢； 具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力； 结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生变异，并能遗传给后代。,分析蛋白质,蛋白质能够控制生物的性状和代谢； 蛋白质不能自我复制； 在染色体中的含量不固定； 蛋白质的分子结构也不稳定，也不能遗传给后代。,结论：蛋白质不能作为遗传物质。,分析DNA是遗传物质的间接证据,DNA分布在染色体中，是染色体的主要成分； 细胞核中DNA的含量十分稳定，而且与染色体的数目存在平行关系； DNA在代谢中比较稳定，不受生物体的营养条件、年龄等因素的影响； 作用于DNA的一些理
3、化生物因素可引起 DNA结构的改变且可以遗传下去。,第1节 DNA是主要的遗传物质,一、对遗传物质的早期推测,阅读课本P42-43相关内容，思考下列问题： 1、20世纪20、30年代，人们对DNA和蛋白质的认识水平如何呢？ 2、当时认为哪种是遗传物质呢？依据何在？,20世纪20年代：,氨基酸 多肽 蛋白质,认为蛋白质是生物体的遗传物质,20世纪30年代：,脱氧核苷酸,DNA,脱氧 核糖,碱基,磷酸,艾弗里,赫尔希,格里菲思,向蛋白质是遗传物质的观点提出挑战的学者是谁呢？,二、DNA是遗传物质的实验证据,1、肺炎双球菌的转化实验,2、噬菌体侵染细菌的实验,科学家的思路：,设法将DNA和蛋白质区分
4、开，直接地、单独地去观察DNA和蛋白质的作用。,实验材料：肺炎双球菌,(一)格里菲思的肺炎双球菌转化实验,图 3-2 肺炎双球菌的转化实验,格里菲思的实验说明了什么？,格里菲思,R型活球菌+S型死菌,转化,S型活球菌,繁殖,后代S型活球菌,这种性状的转化是可以遗传的,格里菲思推论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有转化因子(某种促成这一转化的活性物质)。,讨论：格里菲思 是否确定了哪种物质 是遗传物质呢？ 为什么不能确定？,如何进一步设计实验来研究呢？,什么物质使R型细菌转化成为S型细菌的呢？ 这种“转化因子”究竟是什么物质呢？,艾弗里对S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定，提取出了DNA、
5、蛋白质和多糖等物质，分别加入已培养了R型细菌的培养基中。,（二）艾弗里确定转化因子的实验,艾弗里发现是DNA使球菌的致病性发生了转化。,S型活细菌,分别与R型活细菌混合培养,DNA,蛋白质或多糖等,DNADNA酶,S型、R型,R型,R型,实验过程：,S型细菌的DNADNA酶R型活细菌培养基上只有R型菌落,实验结论： DNA是转化因子，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质， 也就是说DNA是遗传物质。,1注射后能使小鼠因患败血症而死亡的是（ ）AR型肺炎双球菌B加热杀死后的R型肺炎双球菌C加热杀死后的S型肺炎双球菌D加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合,D,练习:,2.肺炎双球菌的转化实验中,
6、发现无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后,在小鼠体内找到了下列类型的细菌（ ）,A、无毒R型，有毒S型 B、有毒R型，无毒S型 C、有毒R型，有毒S型 D、无毒R型，无毒S型,A,思考:艾弗里及其同事在证明DNA还是蛋白质是遗传物质的实验中，最关键的的实验设计思路是什么呢？,设法把DNA和蛋白质分开，单独、直接、分别地去观察DNA或蛋白质的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。,(二) 赫尔希和蔡斯的 噬菌体侵染细菌的实验,噬菌体侵染细菌的实验是一个更具说服力的实验，证明了DNA是遗传物质。,实验材料T2噬菌体,实验技术放射性同位素标记法,1、 T2噬菌体的结构模式图,T2噬菌体是一种专门寄生
7、在大肠杆菌体内的病毒 （无细胞结构）， 头、尾的外部都有由蛋白 质组成的外壳，头的内部 含有DNA。,噬菌体侵染细菌的动态过程：,吸附,再侵染其他的细菌,这些子代噬菌体在大小、形状等方面，都保持原来亲代噬菌体的特点。 由此可见，噬菌体的各种性状是通过DNA传递给后代的。这种情况足以证明DNA是遗传物质。,2、实验技术：,同位素标记法标记该物质特有的元素,蛋白质的组成元素：DNA的组成元素：,C、H、O、N、S,C、H、O、N 、P,（标记32P）,（标记35S ）,标记噬菌体方法：,在分别含有放射性同位素35S和32P的培养基中培养细菌,分别用上述细菌培养T2噬菌体，得到含32P的噬菌体和含3
8、5S的噬菌体,图 3-6 T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,用放射性同位素35S标记噬菌体蛋白质外壳,细菌内无放射性,3、实验过程：,子代噬菌体,用放射性同位素32P标记内部DNA,细菌内有放射性,子代噬菌体,实验过程及结果：,第一组 实验,第二组实验,亲代 噬菌体,35 S标记蛋白质,32 P标记DNA,寄主 细胞内,无35S标记蛋白质,有32P标记DNA,子代 噬菌体,蛋白质外壳无35S,DNA有32P标记,实验 结论,DNA具有连续性，是遗传物质。,1、离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质发现： 用35S标记的一组感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中； 用32P标记的一组感染实验，放
9、射性同位素主要分布在沉淀物中。 想一想：这一结果说明了什么？,2、进一步观察发现：细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但不能检测到35S标记的蛋白质。 想一想：这一结果说明了什么？,赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。可见，在噬菌体的生活史中，只有DNA是在亲、子代间具有连续性的物质。,实验结论,子代噬菌体的各种性状是通过亲代 的DNA传递的。,所以， DNA才是真正的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。,讨论1：实验材料,你觉得选择什么样的生物做该实验的材料更合适呢？为什么？,以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？,（1）
10、结构简单，含有的物质少，分析起来简便、快捷，容易得出结论。（2）繁殖快。细菌2030 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。,讨论2：实验设计中最关键的设计思路是什么？,设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。,讨论3：艾弗里和赫尔希等人都分别 采用了哪种技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术间的关系有何启示？,DNA是唯一的遗传物质吗？,有些病毒（如烟草花叶病毒），不含有DNA, 只含有RNA。 在这种情况下，RNA就起着遗传物质的作用。,（四） DNA是主要的遗传物质,结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。,RNA是病毒遗传物质的证明,烟草花
11、叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟草叶片，但二者致病病斑不同。有人用这两种病毒做实验，具体步骤如下：,（1）a表示用TMV的 感染烟草，结果 。 （2）b表示用 感染烟草，结果 。 （3）c表示用 和 组成的“杂种病毒”感染烟草，结果 。 （4）d表示用人工合成的“杂种病毒”产生的后代是 。 （5）整个实验说明 了 。 （6）该实验的设计思路是 。,TMV,HRV,目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物的遗传物质是DNA，,所以DNA是主要的遗传物质。,课堂练习：,1、生物的遗传物质是：( )A.DNA B.RNA C.核酸 D.蛋白质,C,2、噬菌体侵染细菌的实验证明了
12、（ ）A. 蛋白质是遗传物质B. DNA是主要的遗传物质C. DNA是遗传物质D. DNA和蛋白质是遗传物质,C,3、某一病毒的遗传物质是：（ ）A、DNA B、DNA和RNA C、RNA D、DNA或RNA 4、认为DNA是主要遗传物质的理由是（ ）A、肺炎双球菌的转化实验B、噬菌体侵染细菌的实验C、DNA是绝大多数生物的遗传物质D、DNA能控制蛋白质的合成,D,C,1. 将有荚膜的S型肺炎双球菌注入到小白鼠体内会导致小白鼠因 _ 而死亡，而无荚膜的R型细菌_，但如果将R型细菌与加热杀死后的S型细菌混合再注入到小白鼠体内则_，此实验说明S型细菌体内存在着能使R型细菌转化成S型细菌的_，经实验
13、证明这种物质是_。,患败血症,小鼠正常,小鼠死亡,转化因子,DNA,填空题:,练习巩固：1、 如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素是,A、可在外壳中找到15N和35S,B、可在DNA中找到15N和32P,C、可在外壳中找到15N,D、可在DNA中找到15N、 32P、35S,B、可在DNA中找到15N和32P,病毒的遗传物质是（ ） 人的遗传物质是（ ）,DNA或RNA,DNA,2、噬菌体是一类细菌病毒。下列关于噬菌体浸染细菌实验的相关叙述中不正确的是（ ）,A、该实验能证明蛋白质不是遗传物质 B、浸染过程的原料、AT
14、P、酶、场所等条件均有细菌提供 C、为确认何种物质注入细菌体内，可用32P、35S共同标记一组噬菌体的DNA和蛋白质 D、连续培养噬菌体N代，则含母链的DNA应该占子代DNA总数的1/2n-1,C,3、下图为用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，据图回答：,根据上述实验对下列问题进行分析： 图中锥形瓶中的培养液是用来培养 ， 其内的营养成分中是否含有32P？ 图中的A表示 过程，此过程中进入大肠杆菌的是 ，没有进入的是 。,大肠杆菌,不含有,噬菌体侵染细菌,噬菌体DNA,噬菌体的蛋白质外壳,4艾滋病病毒（HIV）是一种球形的RNA病毒，HIV侵染T淋巴细胞并繁殖新一代病毒的过程示意图如下。请回答：,（1）图中表示病毒正侵染淋巴细胞。注入寄 主细胞的是病毒的 。 （2）遗传学上将过程称为 。 （3）和的信息传递过程分别称为 。 （4）HIV有和两种类型，其中型又有7个 亚型。型的基因组中4个主要基因的变异 率最高可达22%，多达100种左右的HIV变 异株是目前研制疫苗的主要困难，因此切断传 播途径是唯一行之有效的预防措施。HIV众多变异类型是 的结果，这种变异特点与一般生物的变异不同之处 是 ，其原因 是 。 （5）2007年12月1日是国际第20个 日。,逆转录,RNA,转录和翻译,基因突变,突变频率高和突变方向多,单链RNA结构不稳定,世界艾滋病,THE AND,谢谢！,
