第三章 基因的本质1Content知识要点知识要点能力要求能力要求DNADNA是主要的遗传物是主要的遗传物质质总结人类对遗传物质的探索过总结人类对遗传物质的探索过程程1.1.肺炎双球菌的转化实验设计思路及所体现的对肺炎双球菌的转化实验设计思路及所体现的对照原则照原则2.2.噬菌体侵染细菌的实验设计思路、结论噬菌体侵染细菌的实验设计思路、结论. .分子结构的主要特点及碱基互补配对分子结构的主要特点及碱基互补配对原则的应用原则的应用. .分子复制过程分子复制过程. .分子的多样性和特异性分子的多样性和特异性分子的结构分子的结构和复制和复制1.1.概述分子结构的主要概述分子结构的主要特点特点2.2.概述分子的复制概述分子的复制基因是有遗传效应基因是有遗传效应的的DNADNA片段片段说明基因和遗传信息的关系说明基因和遗传信息的关系2第一节第一节 DNA DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质3ContentS S型细菌型细菌R R型细菌型细菌菌落菌落表面表面表面表面菌体菌体 多糖类的荚膜多糖类的荚膜 多糖类的荚膜多糖类的荚膜毒性毒性有有无无一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早期推测1.1.时间：时间：2020世纪世纪2020年代。年代。2.2.观点：大多数科学家认为观点：大多数科学家认为 是生物体的遗传物质。是生物体的遗传物质。3.3.理由：理由： 多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。二、肺炎双球菌的转化实验二、肺炎双球菌的转化实验1.1.肺炎双球菌肺炎双球菌无无蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸光滑光滑粗糙粗糙有有种类种类项目项目42.2.格里菲思的实验格里菲思的实验（1 1）实验过程及现象）实验过程及现象不死亡不死亡死亡死亡S S型活细菌型活细菌不死亡不死亡死亡死亡S S型活细菌型活细菌（2 2）结论：加热杀死的）结论：加热杀死的S S型细菌中含有型细菌中含有 ，将，将R R型活型活 细菌转化为细菌转化为 。转化因子转化因子S S型活细菌型活细菌53.3.艾弗里的实验艾弗里的实验（1 1）方法：将提纯的）方法：将提纯的S S型细菌的型细菌的 、 和和 等物质分别加入到培养了等物质分别加入到培养了R R型细菌的培养基中。型细菌的培养基中。（2 2）现象：只有加入）现象：只有加入 ，R R型细菌才能转化为型细菌才能转化为S S型细菌，型细菌，并且并且 的纯度越高，转化就越有效。的纯度越高，转化就越有效。（3 3）结论：）结论： 是使是使R R型细菌产生稳定遗传变化的物质。型细菌产生稳定遗传变化的物质。三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验1.T1.T2 2噬菌体噬菌体（1 1）结构：）结构： （2 2）代谢特点：只能寄生在大肠杆菌体内，不能独）代谢特点：只能寄生在大肠杆菌体内，不能独 立地进行新陈代谢。立地进行新陈代谢。 （3 3）增殖特点：在）增殖特点：在 的作用的作用 下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成部分。下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成部分。DNADNA蛋白质蛋白质多糖多糖DNADNADNADNADNADNADNADNA蛋白质蛋白质自身遗传物质自身遗传物质62.2.实验方法：实验方法： 。3.3.过程及现象过程及现象（1 1）标记大肠杆菌）标记大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌+ +含含3535S S的培养基的培养基含含 的大肠杆菌的大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌+ +含含3232P P的培养基的培养基含含 的大肠杆菌的大肠杆菌（2 2）标记）标记T T2 2噬菌体噬菌体T T2 2噬菌体噬菌体+ +含含3535S S的大肠杆菌的大肠杆菌含含 的的T T2 2噬菌体噬菌体T T2 2噬菌体噬菌体+ +含含3232P P的大肠杆菌的大肠杆菌含含 的的T T2 2噬菌体噬菌体（3 3）噬菌体侵染大肠杆菌）噬菌体侵染大肠杆菌项目项目含含3535S S的的T T2 2噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌含含3232P P的的T T2 2噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌搅拌、搅拌、离心后离心后上清液上清液放射性放射性放射性放射性沉淀物沉淀物放射性放射性放射性放射性细菌裂解后放出的细菌裂解后放出的T T2 2噬噬菌体菌体检测不到检测不到 标记的蛋白质标记的蛋白质检测到检测到 标记的标记的DNADNA3232P P放射性同位素标记法放射性同位素标记法3535S S3232P P3535S S3232P P高高低低低低高高3535S S74.4.实验表明实验表明（1 1）T T2 2噬菌体侵染细菌时，噬菌体侵染细菌时， 进入到细菌的细胞中，而进入到细菌的细胞中，而 留在外面。留在外面。（2 2）子代）子代T T2 2噬菌体的各种性状是通过噬菌体的各种性状是通过 来遗传的。来遗传的。5.5.结论：结论： 是遗传物质，蛋白质未起到遗传作用。是遗传物质，蛋白质未起到遗传作用。四、四、RNARNA是遗传物质的实验证据是遗传物质的实验证据1.1.烟草花叶病毒的组成：烟草花叶病毒的组成： 和和 。2.2.侵染过程侵染过程DNADNA蛋白质外壳蛋白质外壳亲代的亲代的DNADNADNADNA蛋白质蛋白质RNARNA不感染病毒不感染病毒感染病毒感染病毒83.3.结论：烟草花叶病毒的结论：烟草花叶病毒的 控制其性状，即控制其性状，即 是遗是遗传物质。传物质。五、生物的遗传物质五、生物的遗传物质遗传物质遗传物质生物种类生物种类结果结果结论结论DNADNA所有细胞生物及部分病所有细胞生物及部分病毒毒绝大多数生物的遗传物质绝大多数生物的遗传物质是是 是主要的遗传物是主要的遗传物质质RNARNA部分病毒部分病毒RNARNARNARNADNADNADNADNA9Content学点一学点一 肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验1.1.格里菲思的体内转化实验格里菲思的体内转化实验（1 1）过程及结果）过程及结果10Content（2 2）结果分析）结果分析组说明组说明R R型细菌无毒性；型细菌无毒性；组说明组说明S S型细菌有毒性；型细菌有毒性；组说明加热杀死的组说明加热杀死的S S型细菌已失活；型细菌已失活；组说明无毒的组说明无毒的R R型细菌已转化为有毒的型细菌已转化为有毒的S S型细菌，即型细菌，即S S型细菌型细菌体内含有使体内含有使R R型细菌转化为型细菌转化为S S型细菌的物质。型细菌的物质。（3 3）结论）结论已被加热杀死的已被加热杀死的S S型细菌体内含有型细菌体内含有“转化因子转化因子”，促使，促使R R型细型细菌转化为菌转化为S S型细菌。型细菌。2.2.艾弗里的体外转化实验艾弗里的体外转化实验（1 1）方法）方法直接分离直接分离S S型细菌的型细菌的DNADNA、多糖、蛋白质等，分别与、多糖、蛋白质等，分别与R R型细菌混型细菌混合培养，研究各自的遗传功能。合培养，研究各自的遗传功能。11Content（2 2）过程与结果）过程与结果（3 3）结果分析）结果分析S S型细菌的型细菌的DNADNA使使R R型细菌发生转化，其他物质不能使型细菌发生转化，其他物质不能使R R型细菌发型细菌发生转化。生转化。（4 4）结果）结果DNADNA是遗传物质。是遗传物质。蛋白质、荚膜多糖和蛋白质、荚膜多糖和DNADNA水解物不是遗传物质。水解物不是遗传物质。12Content【例【例1 1】肺炎双球菌中的肺炎双球菌中的S S型具有多糖类荚膜，型具有多糖类荚膜，R R型则不具有。下列叙述型则不具有。下列叙述 错误的是错误的是 ( ) ( ) A. A.培养培养R R型活细菌时加入型活细菌时加入S S型细菌的多糖类物质，能够产生一些具有型细菌的多糖类物质，能够产生一些具有 荚膜的细菌荚膜的细菌 B. B.培养培养R R型活细菌时加入型活细菌时加入S S型细菌型细菌DNADNA的完全水解产物，不能产生具的完全水解产物，不能产生具 有荚膜的细菌有荚膜的细菌 C. C.培养培养R R型活细菌时加入型活细菌时加入S S型细菌的型细菌的DNADNA，能够产生具有荚膜的细菌，能够产生具有荚膜的细菌 D. D.培养培养R R型活细菌时加入型活细菌时加入S S型细菌的蛋白质，不能产生具有荚膜的细型细菌的蛋白质，不能产生具有荚膜的细 菌菌【解析】肺炎双球菌的转化实验证明是遗传物质。培养【解析】肺炎双球菌的转化实验证明是遗传物质。培养型活细菌时只有加入型细菌的，型细菌才能转化成型活细菌时只有加入型细菌的，型细菌才能转化成型细菌，而加入的完全水解产物、型细菌的蛋白质、型细菌，而加入的完全水解产物、型细菌的蛋白质、型细菌的多糖类物质则均不能转化成型细菌。型细菌的多糖类物质则均不能转化成型细菌。A A13Content1.1.格里菲思实验只证明了格里菲思实验只证明了S S型细菌含有型细菌含有“转化因子转化因子”，但没有证明，但没有证明“转化因子转化因子”的本质是的本质是 。艾弗里实验证明了。艾弗里实验证明了“转化因子转化因子”是是 。2.2.在培养在培养R R型细菌的培养基中加入型细菌的培养基中加入S S型细菌的型细菌的DNADNA和和DNADNA酶，发现酶，发现R R型型细菌细菌 转化成转化成S S型细菌，这说明型细菌，这说明DNADNA是遗传物质，组成是遗传物质，组成DNADNA的基的基本成分本成分 遗传物质。遗传物质。不是不是DNADNADNADNA没有没有14Content1.1.从从S S型肺炎双球菌中提取出的型肺炎双球菌中提取出的DNADNA，与，与R R型活菌混合培养，型活菌混合培养，R R型活菌繁型活菌繁 殖的后代中有少量殖的后代中有少量S S型菌体，这些型菌体，这些S S型菌体的后代均是型菌体的后代均是S S型，这个实型，这个实 验表明验表明DNA DNA （ ） A. A.分子结构相对稳定分子结构相对稳定 B. B.能够指导能够指导R R型细菌的蛋白质合成型细菌的蛋白质合成 C. C.是主要的遗传物质是主要的遗传物质 D. D.是使是使R R型细菌发生转化的物质型细菌发生转化的物质D D15Content学点二学点二 噬菌体侵染细菌的实验分析噬菌体侵染细菌的实验分析1.1.实验过程及结论实验过程及结论16Content2.2.噬菌体侵染细菌的过程噬菌体侵染细菌的过程3.3.上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析（1 1）用）用3232P P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因：性的原因：保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性； 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液的放射性含量升高。离心后分布于上清液，也会使上清液的放射性含量升高。（2 2）用）用3535S S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含3535S S的噬菌体蛋白质外壳的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。的放射性。17Content18Content【例【例2 2】噬菌体侵染细菌的实验不能证明噬菌体侵染细菌的实验不能证明 ( ) ( ) 分子结构的相对稳定性分子结构的相对稳定性 能自我复制，使前后代保持一定的连续性能自我复制，使前后代保持一定的连续性 能指导蛋白质的合成能指导蛋白质的合成 能产生可遗传的变异能产生可遗传的变异 是遗传物质是遗传物质 是主要的遗传物质是主要的遗传物质 A. A.B.B.C.C.D.D.【解析】噬菌体侵染细菌的实验证明了具有相对的连续【解析】噬菌体侵染细菌的实验证明了具有相对的连续性和遗传性，是遗传物质，而无法证明性和遗传性，是遗传物质，而无法证明DNADNA是主要的遗传物是主要的遗传物质。质。C C19Content1.1.噬菌体侵染细菌的过程实质是噬菌体的增殖过程，该过程能证明噬菌体侵染细菌的过程实质是噬菌体的增殖过程，该过程能证明是遗传物质，而不能证明是遗传物质，而不能证明是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。2.2.噬菌体侵染细菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个噬菌体侵染细菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地条件：能够精确地 自己；能够指导自己；能够指导 合成，从而控制生合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；物的性状和新陈代谢； 具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。2.2.用用标记某噬菌体的，用标记某噬菌体的，用标记其蛋白质外壳，则该噬标记其蛋白质外壳，则该噬 菌体侵染细菌后新生的噬菌体中可含有菌体侵染细菌后新生的噬菌体中可含有 ( ) ( ) A. A.B.B. C. C.和和D.D.和和都没有都没有蛋白质蛋白质DNADNADNADNA复制复制20Content学点三学点三 DNA DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质. .是遗传物质的证据是遗传物质的证据（1 1）实验材料：烟草花叶病毒组成）实验材料：烟草花叶病毒组成（2 2）实验过程：）实验过程：RNARNA蛋白质蛋白质21Content2.DNA2.DNA是绝大多数生物的遗传物质是绝大多数生物的遗传物质（1 1）以）以DNADNA作为遗传物质的生物：细胞生物（原、真核生作为遗传物质的生物：细胞生物（原、真核生物）、物）、DNADNA病毒（如病毒（如T T2 2噬菌体）。噬菌体）。（2 2）以）以RNARNA作为遗传物质的生物：烟草花叶病毒、流感病作为遗传物质的生物：烟草花叶病毒、流感病毒、禽流感病毒、艾滋病病毒、毒、禽流感病毒、艾滋病病毒、SARSSARS等只含等只含RNARNA的病毒。的病毒。（3 3）结论：）结论：DNADNA是主要的遗传物质（原因：绝大多数生物是主要的遗传物质（原因：绝大多数生物的遗传物质是的遗传物质是DNADNA）。）。22Content【例【例3 3】下列关于生物遗传物质的叙述，哪一项是不正确的下列关于生物遗传物质的叙述，哪一项是不正确的 （ ） A. A.核酸是一切生物的遗传物质核酸是一切生物的遗传物质 B. B.除部分病毒外，生物的遗传物质都是除部分病毒外，生物的遗传物质都是 C. C.绝大多数生物的遗传物质是绝大多数生物的遗传物质是 D. D.生物细胞内较多，所以是主要的遗传物质生物细胞内较多，所以是主要的遗传物质【解析】本题重点在于正确理解是主要的遗传物质的含【解析】本题重点在于正确理解是主要的遗传物质的含义。除极少数生物如烟草花叶病毒以作为遗传物质外，绝义。除极少数生物如烟草花叶病毒以作为遗传物质外，绝大多数生物的遗传物质是大多数生物的遗传物质是DNADNA。由于核酸包含和，所。由于核酸包含和，所以、均正确，是一种不正确的认识。以、均正确，是一种不正确的认识。23Content1.1.生物体在没有生物体在没有 的情况下，的情况下，RNARNA才是遗传物质。才是遗传物质。2.2.细胞生物的遗传物质是细胞生物的遗传物质是 ，以，以RNARNA作为遗传物质的生物只有作为遗传物质的生物只有 。3.3.车前草病毒是一种不含的病毒，其遗传物质是车前草病毒是一种不含的病毒，其遗传物质是 （ ） A. A.车前草的车前草的B.B.车前草病毒的车前草病毒的 C. C.车前草的车前草的D.D.车前草病毒的蛋白质车前草病毒的蛋白质病毒病毒DNADNADNADNAB B24Content1.“1.“探索遗传物质探索遗传物质的过程的过程”中的两个中的两个实验，都是为了证实验，都是为了证明明DNADNA是遗传物质，是遗传物质，两者在实验设计、两者在实验设计、实验结论等方面有实验结论等方面有什么异同点？什么异同点？（1 1）相同点）相同点两个实验的思路和原理基本相同：都设法将两个实验的思路和原理基本相同：都设法将DNADNA与其他物质分开，单独观察它的作用。与其他物质分开，单独观察它的作用。两个实验遵循的实验设计原则相同：都遵循了两个实验遵循的实验设计原则相同：都遵循了对照原则和单一变量原则。对照原则和单一变量原则。(2)(2)不同点不同点实验过程不同（略）实验过程不同（略）实验方法不同实验方法不同在肺炎双菌转化实验中，是采用直接分离法，即在肺炎双菌转化实验中，是采用直接分离法，即将将S S型细菌的型细菌的DNADNA与其他成分分离，然后用每种单一与其他成分分离，然后用每种单一成分与成分与R R型细菌混合，做体外转化实验。在噬菌体侵型细菌混合，做体外转化实验。在噬菌体侵染细菌的实验中，是利用放射性同位素标记法，间染细菌的实验中，是利用放射性同位素标记法，间接地将接地将DNADNA和蛋白质分开。和蛋白质分开。25Content实验的可信度不同实验的可信度不同由于受到实验技术的限制，在肺炎双球菌的由于受到实验技术的限制，在肺炎双球菌的转化实验中提取的转化实验中提取的DNADNA，纯度最高时也含有，纯度最高时也含有0.02%0.02%的蛋白质。究竟是的蛋白质。究竟是DNADNA、蛋白质，还是两者同时、蛋白质，还是两者同时发挥作用不能明确说明，可信度不高。而在噬菌发挥作用不能明确说明，可信度不高。而在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体的蛋白质外壳留在体侵染细菌的实验中，噬菌体的蛋白质外壳留在了细菌的外面，了细菌的外面，DNADNA分子则注入细菌细胞的内部，分子则注入细菌细胞的内部，巧妙地将巧妙地将DNADNA和蛋白质分开，所以噬菌体侵染细和蛋白质分开，所以噬菌体侵染细菌的实验更有说服力。菌的实验更有说服力。1.“1.“探索遗传物质探索遗传物质的过程的过程”中的两个中的两个实验，都是为了证实验，都是为了证明明DNADNA是遗传物质，是遗传物质，两者在实验设计、两者在实验设计、实验结论等方面有实验结论等方面有什么异同点？什么异同点？26Content2.2.利用所学知识利用所学知识尝试构建本学案尝试构建本学案三维知识体系三维知识体系27Thank you!28