第3章 基因的本质
【学习重点】
1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
第1节 DNA是主要的遗传物质
19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由 基因 控制的?
20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于 染色体 上。
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由 蛋白质和DNA （成分）组成。
蛋白质
DNA
染色体
染色体的组分是蛋白质和DNA。那么，究竟哪一种是遗传物质？
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质：(氨基酸)多种多样遗传物质
20世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质
20世纪30年代：认识到DNA有重要作用
染色体
DNA：（对其结构不清晰）

DNA是主要的遗传物质的证据
格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
艾弗里确定转化因子的体外转化验
噬菌体侵染细菌的实验
1、格里菲思肺炎双球菌的体内转化实验
2、艾弗里肺炎双球菌的体外转化实验
二、肺炎双球菌的转化实验
1、1928，英国科学家格里菲思（F.Griffith）
肺炎双球菌：可引起人类肺炎和小鼠败血症的病原微生物
菌落（colony）是由单个细菌（或其他微生物）细胞或一堆同种细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成肉眼可见的子细胞群落。
1、为什么选用细菌作为实验材料？
2、该如何观察细菌是s型还是R型呢？
［过程探究1］格里菲思的实验：
［知识建构1 ］加热杀死的S型细菌中，
必然含有某种促成这一转化的活性物
质——“转化因子”。
?
哪种物质是转化因子？
①对比A.B组的实验现象，这说明了什么？
④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
?
?
?
由于体内有活的S型细菌的作用。
活的R型细菌变成了活的S型细菌。
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生
了转化。
［过程探究1］格里菲思的实验：
②D组小鼠为什么会死亡呢？
③活的S型细菌如何出现？
?
S型细菌使小鼠死亡。
假如你是当时的科学家,应该怎样设计实验来证明:转化因子是什么物质?
讨论:
在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？
必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。
［实验设计］寻找转化因子：
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
但究竟哪一个才是转化因子呢？
提出问题
实验方案：
2、分别与R型细菌混合培养，观察其后代是否有S型细菌出现。
1、从活的S型细菌中分离，提取出各种成分，(DNA、蛋白质和多糖 等物质)
DNA\蛋白质和其他物质谁是遗传物质?
作出假设:
实施方案 验证预测
预期效果：
DNA是遗传物质
只有加入S型菌的DNA才能使R型菌转变成S型菌
分析结论
实验材料：
两种类型的肺炎双球菌(R型和S型)
［过程探究2］艾弗里的实验：
［过程探究2］艾弗里的实验：
［过程探究2］艾弗里的实验：
［过程探究2］艾弗里的实验分析：
?
只在A组中出现S型细菌,说明了什么?
只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌。
［知识建构2］ DNA是转化因子。
?
有没有可能是DNA上仍沾有的0.02%蛋白质是转化因子呢？
?
有没有比细菌更为简单的实验材料？
三．噬菌体侵染细菌实验
（S只出现在蛋白质中）
（99%的P在DNA中）
（1）噬菌体的结构模式图
同位素标记法
（2）研究方法：
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 ）
（1）结构：头部和尾部的外表是由 构成，头部内含有 。
（2）增殖特点：在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行增殖。
（3）与大肠杆菌的关系：寄生关系
蛋白质
DNA
（3）噬菌体的特征
T2噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA?

?
DNA和蛋白质,应分别标记哪一种元素？
DNA标记P;蛋白质标记S。
1952年赫尔希和蔡斯设计了
一个巧妙实验：用放射性同位
素标记和测试。
噬菌体侵染细菌的过程
（1）培养含放射性同位素的噬菌体
方法：在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养细菌
分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体
噬菌体侵染细菌过程
小结：
T2噬菌体的蛋白质外壳并没进入大肠杆菌内，也没遗传给子代噬菌体。
细菌裂解
32P标记
噬菌体
32P噬菌体与
细菌混合
离心后
上清液放
射性很低
沉淀物放
射性很高
新形成的噬菌体
中检测到32P
搅拌后
离心
噬菌体侵染细菌过程
小结：
T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌内,并且遗传给子代噬菌体。
结论：在噬菌体亲代与子代之间具有连续性的是DNA，而不是蛋白质。即DNA是真正遗传物质。
细菌裂解
含有
32P—DNA
无
35S—蛋白质
含有
32P—DNA
无
35S—蛋白质
有些病毒（烟草花叶病毒、流感病毒），它们不含DNA, 只含RNA，RNA起遗传物质的作用。
资料表明：绝大多数生物都以DNA作为遗传物质。
所以说：DNA是主要的遗传物质
课堂总结
染
色
体
DNA
蛋白质
肺炎双球菌
转化实验
噬菌体侵染
细菌实验
烟草花叶病毒
少数的遗传物质是RNA
DNA是主要的遗传物质
DNA是
遗传物质
DNA主要存在于染色体上，因此，染色体是遗传物质的主要载体。
2、关于遗传物质的叙述，正确的是(　　)
A．遗传物质是染色体的组成成分，但不是染色质的组成成分
B．没有DNA的生物，也就没有遗传物质
C．原核生物的遗传物质是RNA
D．凡有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA
1、为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为同位素标记的方案应为(　　)
A．用14C和3H培养噬菌体，再去侵染细菌
B．用18O或32P培养噬菌体，再去侵染细菌
C．将一组噬菌体用32P和35S标记
D．一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳
D
D
3、(2010年高考上海卷)若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体(　A　)
A．一定有35S，可能有32P　　　　B．只有35S
C．一定有32P，可能有35S D．只有32P
实验表明：
噬菌体侵染细菌时，ＤＮＡ进入到细菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的ＤＮＡ传递的。DNA才是真正的遗传物质。
赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌的实验
1986.11～1995.5.英国约15万头牛感染了一种神经疾病，病牛从发病到死亡仅需数周到数月，这种病称疯牛病。
朊病毒只含有蛋白质而没有核酸。
朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板，这将对探索生命起源与生命现象的本质产生重大影响。
阅读材料：
疯牛病的起因是一种有传播作用的物质，它能影响牛脑和脊髓。该物质非常稳定，普通的烹调温度无法将其杀死，甚至消毒、冷冻和干燥也无法将其消灭，它就是朊病毒。

3.能复制，在前后代保持连续性，稳定性；
遗传物质应具备的特点:
2.能控制生物性状和代谢过程；
1.能贮存大量遗传信息；
4.结构稳定，但又能引起可遗传的变异。
T2噬菌体侵染细菌的实验
1952年，赫尔希和蔡斯
头部
DNA
蛋白质
资料1：T2噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，其组分：60%是蛋白质，40%是DNA。
资料2：T2噬菌体中，S仅存在于蛋白质中，99%的P存在于DNA中。
尾部
噬菌体侵染细菌过程
原理：同位素标记法
（同位素可用于追踪物质的运行和变化规律，弄清化学反应的详细过程。用同位素标记的化合物，化学性质不变。）
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 ）
在分别含有放射性同位素32p 和35s的培养基中培养细菌。

（2）研究方法：
同位素标记法
（同位素可用于追踪物质的运行和变化规律，弄清化学反应的详细 过程。用同位素标记的化合物，化学性质不变。）
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 ）
①标记噬菌体方法：
在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养细菌
分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体