资源简介

(共39张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物质
第3章 基因的本质
我发现生物的性状是由遗传因子控制！我还发现了它们遗传的规律
孟德尔
我可真是个天才！哈哈哈
孟德尔
孟德尔大神说得对！
1866年
1900年
科学家乙
科学家丙
科学家甲
孟德尔大神说得对！
孟德尔大神说得对！
楼上的大神们说的很对 ，我准备把遗传因子改名叫基因，这样感觉顺多了
我发现孟德尔的遗传定律和减数分裂的过程冥冥之中似乎有某种联系！
1903年
约翰逊
萨顿
萨顿
我知道了，基因在染色体上！！！但是我证明不了
摩尔根
我觉得孟德尔和萨顿的理论都是瞎扯。我不信，还是看我的吧
1908年
1910年
两位大神说得对！
我发现了一只可爱的白眼果蝇，用它证明了两位大神的观点！！
摩尔根
摩尔根
1909年：摩尔根通过果蝇的杂交实验证明：基因位于染色体上。
19世纪中期：孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状由遗传因子控制。
1903年：萨顿通过对蝗虫细胞观察得出假说：基因位于染色体上。
1909年，约翰逊将孟德尔的“遗传因子”命名为“基因”提出基因型和表型。
课前回顾：对遗传物质的探索历程
1
对遗传物质的早期推测
1.能够储存大量的遗传信息
2.可以准确地复制，并传递给下一代
3.结构比较稳定
DNA和蛋白质
究竟哪一种物质是遗传物质？
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的讨论。
你认为遗传物质应该具有什么特点？
对遗传物质的早期推测
对遗传物质的早期推测
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
人们认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。
20世纪20年代
20世纪30年代
没发现其他大分子有类似的结构特点。
蛋白质是生物体的遗传物质。
蛋白质是遗传物质的观点占仍主导地位。
“我们表示怀疑！”
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家们：
2
肺炎链球菌的体内转化实验
实验一：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
项目 S型细菌 R型细菌
菌落
菌体
有无毒性
表面光滑
表面粗糙
有毒，可致病，使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡
无毒
多糖类的荚膜
实验材料：
两种肺炎链球菌、小白鼠
无荚膜
第二组
注射R型活细菌
小鼠不死亡
第一组
小鼠死亡，
分离出S型活细菌
注射S型活细菌
小鼠不死亡
第三组
注射加热致死的S型细菌
小鼠死亡，
分离出S型活细菌
第四组
R型活细菌+
加热致死S型细菌
对照原则、单一变量原则、等量原则
实验原则：
由格里菲斯的体内转化实验，能得出什么结论？
活R
死S
活S
S型菌
转化因子
从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以推断：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。
通过“酶解法”，将某些物质排除，观察剩余提取物的转化活性。
3. 通过什么方法将蛋白质、DNA等物质分开？
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
1. 在加热杀死的S型菌体内含有哪些物质？
2. 要进一步证明哪种物质是转化因子，实验中最关键的设计思路是什么？
设法将蛋白质、DNA等物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
［探究1］格里菲斯的实验：
艾弗里
3
肺炎链球菌的体外转化实验
第一组
第二至第四组
第五组
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
S型细菌
R型细菌
混合
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
S型细菌
R型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
混合
只长R型细菌
DNA酶
实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。
［探究2］艾弗里的实验：
1.蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶的作用是什么？体现了酶的什么特性？
分别是水解蛋白质、RNA、酯类和DNA；专一性
3.哪一组为对照组？
2.S型细菌的细胞提取物已去除了蛋白质，加入蛋白酶这一组是否多余？
不多余，并未彻底去除，提取物中去除的是大部分蛋白质、糖类和脂质
第一组
4.DNA酶处理的第五组，培养基只出现了R型菌，说明什么
DNA酶处理后，细胞提取物失去转化活性，DNA可能是转化因子。
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
注意：
①蛋白质和核酸对于高温的耐受力不同。温度在80-100 ℃时，蛋白质失活，DNA双链
解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
②R型细菌转化为S型细菌的原理：基因重组
③在转化的过程中，只是少数R型细菌转化为S型细菌
知识拓展：R型细菌转化为S型细菌的本质
减法原理
加法原理
含义：与常态比较，人为增加某种影响因
素的称为“加法原理”。
举例：在“比较过氧化氢在不同条件下的
分解”的实验中，与对照组相比，
实验组分别作加温、滴加FeC13溶
液、滴加肝脏研磨液的处理，就利
用了“加法原理”。
含义：与常态比较，人为去除某种影响因
素的称为“减法原理”。
举例：在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，
每个实验组特异性地去除了一种物质，
从而鉴定出DNA是遗传物质，就利
用了“减法原理”。
对照组
实验组
实验组
实验组
对照组
实验组
实验组
科学方法—“加法原理”和“减法原理”
体内转化实验和体外转化实验的比较
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内 体外培养基
实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各成分作用对照
巧妙构思 用加热杀死的S型和R型混合注射与用加热杀死的S型注射作为对照，说明发生了转化 用酶解法除了某物质，从而鉴定出DNA是转化因子
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型菌的DNA是遗传物质
联系 ①所用材料相同 ②体内转化实验是基础，体外转化实验是延伸 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
虽然艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。另外，当时科学界普遍认为蛋白质是遗传物质。
有没有更好的材料、更好的
方法能够将DNA和蛋白质分开，
使实验更有说服力呢？
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验。
4
噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染细菌的实验
1. 实验者：
赫尔希和蔡斯
2. 实验材料：
T2噬菌体 大肠杆菌
赫尔希和蔡斯
1969年诺贝尔生理学或医学奖
T2噬菌体
（细菌病毒，专一寄生于大肠杆菌）
大肠杆菌
选择T2噬菌体为实验材料的原因：
①结构简单，成分只有蛋白质和DNA
③繁殖时仅将遗传物质导入大肠杆菌，繁殖快
3、噬菌体侵染细菌的过程
侵入其它细菌
思考：T2噬菌体增殖的场所是哪里？增殖所需原料有哪些？由谁提供？
增殖场所在大肠杆菌细胞内，T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，增殖需要的原料：脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
吸附
注入
复制、合成
组装
释放
→
→
→
→
4、实验方法：
放射性同位素标记法
哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
主要组成元素
C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
同位素标记法
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
思考：
用14C和18O等标记行吗？
5、实验过程
思考：如何让噬菌体带上标记？直接用放射性的培养基来培养噬菌体可否？
含35S的细菌培养基
＋
大肠杆菌
培养
含35S的细菌
＋噬菌体
培养
35S标记的
噬菌体
含32P的细菌培养基
＋
大肠杆菌
培养
含32P的细菌
＋噬菌体
培养
32P标记的
噬菌体
离心
含35S或32P
培养基
含35S或32P
细菌
噬菌体侵染含35S或32P细菌
32P标记
35S标记
或
标记的T2噬菌体
侵染大肠杆菌
搅拌
离心并检测放射性
检测子代噬菌体的放射性
短时间保温
无放射性标记的细菌
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
5、实验过程
标记细菌→标记噬菌体→噬菌体侵染细菌→搅拌、离心→观察放射性分布
　　　
　
6、实验结果
35S标记的噬菌体
上清液放射性很高
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
甲组
说明：T2噬菌体中的蛋白质没有进入细菌
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能原因？
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。
6、实验结果
用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能原因？
（1）保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内；
（2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代。
32P标记的噬菌体
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
子代噬菌体中含有32P
乙组
说明侵入大肠杆菌的遗传物质是DNA
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液
沉淀物
有无放射性原因
蛋白质
很高
DNA
很低
蛋白质未进入细菌中
DNA进入细菌中
很高
很低
注意：实验只能表明遗传物质是DNA，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质
外壳并没有进入大肠杆菌。能证明DNA能够指导蛋白质的合成。
6、实验结果
（1）噬菌体侵染细菌时， 进入细菌的细胞中，而 仍留在细胞外。
（2）子代噬菌体的各种性状是通过 遗传的。
实验结论： 才是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质外壳
亲代的DNA
DNA
肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
相同点 对照原则
实验思路
不同点 处理方式
检测方式
实验结论
酶解法
同位素标记法
相互对照
将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究各自的作用。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
观察菌落的类型
检测放射性的位置
两个经典实验的比较
5
生物的遗传物质
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。
讨论：为了使实验更有说服力，需要加一个对照组，怎样设计？
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。
(2)实验过程：
蛋白质
RNA
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
RNA
蛋白质
RNA
蛋白质
RNA是遗传物质的实验证据
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
烟草花叶病毒重建实验示意图
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
细胞结构 生物 真核生物 DNA和RNA DNA 玉米、小麦、人
原核生物 乳酸菌、蓝细菌
病毒 DNA病毒 DNA DNA T2噬菌体
RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒
绝大多数生物的遗传物质是 ，只有极少数生物的遗传物质是 。
因此， 是主要的遗传物质。
注意：一种生物的遗传物质只能有一种，“主要”：是针对生物界的所有生物
DNA
RNA
DNA
DNA是主要的遗传物质
6
课堂小结
格里菲思的体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
转化因子是什么
加热杀死的S型细菌中含有转化因子
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质
RNA是TMV的遗传物质
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
RNA是RNA病毒的遗传物质
更多实验证据
更多实验证据
DNA是主要的遗传物质
格里菲斯
肺炎双球菌体内转化实验
艾弗里
肺炎双球菌体外转化实验
推论：存在“转化因子”，将R型细菌转化为S型细菌。
遗留问题：转化因子是什么？
结论：DNA是转化因子
（使R型细菌产生稳定遗传变化的物质）
实验缺憾：提取的DNA含有0.02%的蛋白质
赫尔希和蔡斯
噬菌体侵染大肠杆菌实验
结论:
DNA是遗传物质。
格勒和施拉姆
烟草花叶病毒实验
结论:
少数病毒中，RNA是遗传物质。
1928
1944
1952
1957
DNA是主要的遗传物质

展开更多......

收起↑