专题十 五 遗传的分子基础 链 菌体表面 菌落表 致病性 面 S 型细 有多糖荚膜 光滑 无多糖荚膜 粗糙 使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死 菌 R 型细 无致病性 菌 一、肺炎链球菌转化实验 S 型细菌的荚膜，可以抵抗吞噬细胞的吞噬，因此能在宿主体内 生存。 1、肺炎链球菌的体内转化实验（研究者：格里菲思） 结论：加热致死的 S 型细菌，含有某种促使 R 型活菌转化 为 S 型活细菌的活性物质——转化因子。 2、肺炎链球菌的体外转化实验（研究者：艾弗里） 注意：①艾弗里使用的细菌提取物是加热杀死的 S 型细菌， 破碎细胞后去除了大部分糖类、蛋白质和脂质后剩余的物 质。该提取物中还含有 DNA、少量 RNA 以及微量的蛋白 质和脂质。 ② 第二至四组实验分别加入不同酶，其中酯酶是三丁酰甘 油酯酯酶，而不是磷脂酶或脂肪酶。 结论： DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 ★易错易混 ① 格里菲思的实验只能证明加热杀死的 S 型细菌中含有某 种转化因子，不能证明 DNA 是遗传物质。艾弗里则证明了 转化因子是 S 型细菌的 DNA，即 DNA 是遗传物质。 ② 加热杀死的 S 型细菌，其蛋白质变性失活（不可逆）， 但 DNA 在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打断，但缓慢 冷却时，其结构可恢复。（断氢键，可恢复） ③R 型细菌转化为 S 型细菌的实质：基因重组（可遗传变 异） ④ 转化过程中并不是所有的 R 型细菌都被转化成 S 型细菌， 而只是少部分 R 型细菌转化成 S 型细菌。 ⑤ 艾弗里证明 DNA 是遗传物质的实验中，每个实验组都通 过添加特定的酶特异性地去除了一种物质，从而鉴定出 DNA 是遗传物质，这利用了自变量控制中的“减法原理”。 （教材 46 页） 3、肺炎链球菌体内转化实验与体外转化实验的比较 二、噬菌体侵染细菌的实验 1、科学家：赫尔希和蔡斯 2、实验材料： T2 噬菌体和大肠杆菌 ①T2 噬 菌 体 的 结 构 ： 60% 是 蛋 白 质 （ 含 有 特 征 元 素 S）， 40% 是 DNA（含有特征元素 P）。 ②T2 噬菌体的生活方式：专门寄生在 大肠杆菌体内（不 能用 培养基直接培养病毒，只能用活细胞培养） ③T2 噬菌体的增殖过程：吸附→注入→合成→组装→释 放 ④T2 噬菌体的增殖条件 增殖需要的条件 模板 合成 T2 噬菌体 DNA 的原 料 合成 T2 噬菌 原料 体的蛋白质 场所 内容 T2 噬菌体的 DNA 大肠杆菌提供的四种脱氧核苷 酸 大肠杆菌的氨基酸 大肠杆菌的核糖体 3、研究思路：将 DNA 和蛋白质分开，直接地单独地去观 察它们各自的作用。 4、实验方法：放射性同位素标记法 （注意：①不能用 DNA 和蛋白质的共有元素 14C、 3H 等进 行标记；②不能用 35S 和 32P 标记同一个噬菌体，否则不能 确定是何种元素的放射性。） 5、实验过程 （ 1）标记噬菌体 （ 2）噬菌体侵染细菌 （ 3）搅拌的目的：使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与其分离 离心的目的：让上清液中析出质量较轻的 T2 噬菌体颗 粒， 沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。（噬菌体与细菌分 层） （ 4）实验结果： （ 5）结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的 DNA 遗传 的。 DNA 才是噬菌体的遗传物质。 该实验可同时证明：① DNA 分子具有相对稳定性。 ② DNA 能自我复制，使前后代保持一定的连续性。 ③ DNA 能控制蛋白质的生物合成。 （ 6）实验误差分析 用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中也含少量放 射性。 ① 保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆 菌 细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射 性。 ② 噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段 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，也会使上清液中出现放射性。 用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也具一定放射 性。 ① 若用 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物 中不 含放射性，但可能由于搅拌不充分，有少量含 35S 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， 沉 淀物中出现很低的放射性。 6、艾弗里实验和赫尔希、蔡斯实验的比较 噬菌体 32 P、 35 S 宿主细胞 31P、 32 S 子代病毒 32P、 32 S 31 2 C、 3H 12 C、 1H P、 3 12 C、 1H 14 C、 3H S 32 5 14 S 32 5 P、 3 P、 3 S 14 C-DNA 3 H-DNA 白 1 H-蛋白 12 C -蛋 14 C-DNA 3 H- DNA 14 C-蛋白 3 H-蛋白 S （ 7）放射性元素的标记总结 三、 RNA 是遗传物质的证据：烟草花叶病毒侵染实验 1、烟草花叶病毒 2、烟草花叶病毒侵染实验 对照组：用烟草花叶病毒感染正常烟草，烟草产生花叶病。 结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，蛋白质不是烟草 花叶病毒的遗传物质 （烟草花叶病毒的 RNA 进入细胞，可直接利用宿主细胞的 酶系合成子代病毒，而细菌的 DNA 进入真核细胞，一般是 不能表达的，因为真核和原核的基因表达系统不相同。） 3、烟草花叶病毒重建实验 四、 DNA 是主要的遗传物质 绝大多数生物的遗传物质是 DNA，只有极少数生物的遗传 物质是 RNA，所以说 DNA 是主要的遗传物质。（具体到 某种生物，遗传物质要么是 DNA，要么是 RNA，不能加 “主要”） 生 物 类 别 原 核 生 物 真 核 生物 病毒 核酸 DNA RNA 核苷酸 碱基 和 只含 DNA 只含 RNA 8 5 4 4 4 4 遗 传 物 举例 质 DNA 细菌、人等 DNA RNA 噬菌体 烟草花叶病毒