资源简介

(共20张PPT)
1
一、遗传物质早期探索
提出“遗传因子”，并总结遗传规律
孟德尔
把“遗传因子”命名为基因
约翰逊
提出基因在染色体上的假说
萨 顿
实验证明基因位于染色体上
摩尔根
染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质
科学家们发现
DNA
蛋白质
1、蛋白质是生命活动的承担者，与生物的性状密切相关。
2、人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，组成DNA的核苷酸只有4种。
3、蛋白质遇高温条件下容易变性。
4、PCR中，DNA在高温下变性，低温下能复性。
5、同一生物个体不同组织细胞中，DNA的含量基本相等，生殖细胞恰好一半。
6、同一生物的不同组织细胞中，蛋白质的种类和质量差异较大。
7、DNA能自我复制，且存在纠错机制。
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要是由蛋白质和DNA组成的，究竟谁才是遗传物质呢？以下资料中：
支持蛋白质是遗传物质的事实有：______________
支持DNA是遗传物质的事实有：________________
1、2
4、5、7
多样性
稳定性
能精确复制(连续性)
遗传物质的特性：
控制性状
噬菌体侵染细菌的实验
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
能证明DNA是遗传物质的是？
这两个实验能证明DNA是主要遗传物质的吗？
类型 R型菌 S型菌
有无致病性 无 有
制致病机理 有荚膜的S型肺炎链球菌可以抵抗吞噬细胞的吞噬，而在宿主体内存活并繁殖。
一、选材：肺炎链球菌 P43
有多糖类的荚膜
肺炎链球菌转化实验（体内、体外转化）
表面粗糙 Rough
表面光滑 Smooth
菌落特征
菌体结构
（显微镜下观察）
a
b
c
d
不死亡
S型活细菌
不死亡
S型活细菌和R型活细菌
① 实验a、b对比说明：
R型细菌无致病性，S型细菌有致病性。
② 实验b、c对比说明：
被加热杀死的S型细菌无致病性。
证据1：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
Q2：加热会使“转化因子”失活吗？
Q1：第d组的S型细菌是怎么出现的？
已经加热致死的S型细菌，含有某种转化因子能够促使R型活细菌转化为S型活细菌。
（部分转化）
（这种转化是能够遗传的）
不会。
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度降至55℃以下时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质不能恢复活性。
证据2：艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验P64
Q1：实验的对照组是？自变量、因变量分别是？
Q2：艾弗里的实验思路是？
是否加入酶及酶的种类；
每一实验组利用不同的酶，特异性去除一种物质，从而观察这种物质对转化的影响。
是否发生转化
减法原理
加法原理
分别与R型菌混合培养
纯化
鉴定
进一步分析了细胞提取物的理化性质（元素分析、特定试剂鉴定、电泳分析等），发现这些特性与DNA的极为相似。
结论：
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
转化的实质
【补充科学史】根据构成荚膜多糖存在的差异，肺炎双球菌分为很多类型。S菌有S-I、S-II、S-III，R菌有R-I、R-II、R-III。科学家发现在自然状态下， S菌可以突变为同型 R 菌， R菌也可以突变为同型S菌。如S-II可突变为R-II，但不会突变为R-III。
格里菲思的体内转化实验中用到的肺炎双球菌类型是 R-II与S-III，
若转化实质是基因突变，则第四组实验小鼠体内提取出来的S菌类型为 。
若转化实质是基因重组，则第四组实验小鼠体内提取出来的S菌类型为 。
进一步思考：用R菌的DNA与S型菌混合培养，能将S菌转化成R菌吗？为什么？
基因重组
有荚膜的S型肺炎链球菌可以抵御外来DNA入侵
由S型肺炎双球菌的DNA 可以转移到 R型菌中，并与R型菌中DNA 重组得到启示：DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，赋予生物新的遗传特性。
（2017年全国卷Ⅰ-第38题节选）：艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验为证明DNA是遗传物质作出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是：
脱氧核苷酸、氨基酸、酶等
证据三：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
背景材料：20世纪50年代，托马斯·安德森发现噬菌体有蛋白质外壳，壳内有DNA。科学家们研究发现，当噬菌体感染宿主细菌时，噬菌体首先吸附在细菌的外部。然后，噬菌体的一小部分注入细菌，然后在细胞内自我复制，组装自己的蛋白质，经过多次复制后，噬菌体会使细菌溶解或破裂，从而杀死宿主细菌，科学家将这一“复制片段”归类为遗传物质。但是对于其物质本质还不清楚。
假说1：DNA注入
假说2：蛋白质注入
假说3：DNA和蛋白质均注入
设计实验思路：
①用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA
②用已标记噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
③搅拌、离心
④检测
Q：为何不用14C？如何标记噬菌体？
标记噬菌体方法：
用带标记培养基培养宿主细胞，
再用带上标记的宿主细胞培养噬菌体。
短时间保温作用？
搅拌离心作用？
检测指标有？
预期实验结果：
组1：35S标记蛋白质 组2：32P标记DNA
假说1：DNA注入 子代噬菌体的 放射性情况： _________ 子代噬菌体的
放射性情况：
_________
假说2：蛋白质注入 子代噬菌体的 放射性情况： _________ 子代噬菌体的
放射性情况：
_________
假说3：DNA和蛋白质整体注入 子代噬菌体的 放射性情况： _________ 子代噬菌体的
放射性情况：
_________
没有
有
有
没有
有
有
离心管中的放射性检测结果
上清液 沉淀物
组1：35S标记蛋白质 75% 25%
组2：32P标记DNA 15% 85%
子代噬菌体的放射性检测结果
子代噬菌体
组1：35S标记蛋白质 < 1%
组2：32P标记DNA 30%
实验结果
得出结论：____________________________________________
DNA进入细菌，并遗传给了子代
DNA是遗传物质
搅拌不够充分
保温时间过长或过短
1．(2022·山东潍坊检测)下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程，由此可以判断(　　)
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同
A
RNA复制型病毒
2．(2022·海南卷)某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是(　　)
实验组 材料及标记
T2噬菌体 大肠杆菌
① 未标记 15N标记
② 32P标记 35S标记
③ 3H标记 未标记
④ 35S标记 未标记
A．①和④ B．②和③
C．②和④ D．④和③
C
标记物
噬菌体
大肠杆菌
沉淀
沉淀
上清液+沉淀
上清液
3．(科学实验和探究情境)下表为T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计方案，下列叙述正确的是(　　)
组别 大肠杆菌材料 T2噬菌体材料 检测结果
甲 35S标记的大肠杆菌 未被标记的T2噬菌体 培养一段时间后，搅拌离心，检测子代T2噬菌体的放射性
乙 未被标记的大肠杆菌 32P标记的T2噬菌体
A．甲组的子代T2噬菌体部分含放射性
B．乙组的子代T2噬菌体全部含放射性
C．该实验能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质
D．乙组含放射性的子代T2噬菌体个数与培养时间无关
D
全部
部分
(2017全国改编) 若1未被标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放n个噬菌体，含有放射性标记的噬菌体占了 。
1、生物的遗传物质是______。
其中原核生物的遗传物质是_________；
真核生物..................是_________；
T2噬菌体.................是_________；
烟草花叶病毒、HIV、新冠病毒的遗传物质是_______。
核酸
小结一：
DNA
DNA
DNA
RNA
小结二：
肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌的实验
共同点 运用技术：
设计思路：
不同点
细菌培养技术
将物质区分开，单独研究某一物质所起的作用
酶解法（减法原则）
放射性同位素标记法
【例】2020年诺贝尔生理及医学奖授予三位科学家，以表彰他们在“发现丙型肝炎病毒”方面做出的贡献。丙型肝炎病毒(HCV)感染可引起丙型肝炎。图1为HCV的结构模式图，图2为HCV进入宿主细胞的方式。下面是科研小组为探究HCV遗传物质是DNA还是RNA的实验设计，请将步骤补充完整。
核酸
（1）材料用具：显微注射器，丙型肝炎病毒的核酸提取液，鼠胎肝干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。
（2）实验步骤：① 把丙型肝炎病毒的核酸提取液分成相同的A、B、C三组，
分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、
RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不作处理
② 取等量的鼠胎肝干细胞分成三组，用 技术把上述三组核酸提取物分别注射到三组鼠胎肝干细胞中。
显微注射
③ ，
然后从培养好的鼠胎肝干细胞中抽取样品，检测是否有丙型肝炎病毒产生。
将三组鼠胎肝干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间
【拓展一】假设在宿主细胞（肝细胞）内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定HCV遗传物质是DNA还是RNA 。简要写出： (1)实验思路；(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
实验思路:
甲组: 将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶(U)的培养基中,之后接种HCV病毒。培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。
乙组: 将宿主细胞培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶(T)的培养基中，之后接种HCV病毒。培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。
预期实验结果及结论:
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；反之则为DNA病毒。
【拓展二】请据图分析，能否利用噬菌体侵染细菌实验的原理和方法，分别用放射性同位素32P、35S标记RNA和蛋白质的丙型肝炎病毒，侵染肝细胞的方法来探究丙型肝炎病的遗传物质是RNA还是蛋白质？_____（填“能”或“否”），原因是___________________________________________________。
否
HCV侵染宿主细胞时，病毒衣壳蛋白和核酸通过胞吞作用一起进入宿主细胞，无法确定放射性来源于蛋白质还是RNA

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