资源简介

(共52张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物质
第3章 基因的本质
S型细菌
R型细菌
龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞。
奇妙的遗传
DNA
蛋白质
染色体在生物的遗传中起着重要作用。
遗传物质是蛋白质，还是DNA？
遗传物质必须具备哪些特点？
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结构比较稳定等。
在特殊情况下可发生突变
早期推测蛋白质是生物体的遗传物质，这是因为：
①蛋白质中氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息；
②对DNA的结构没有清晰的了解。
一、对遗传物质的早期推测
——艾弗里
是谁通过确凿的实验证据向
遗传物质是蛋白质的观点提出挑战
二、肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思肺炎链球菌体内转化实验
实验材料
肺炎链球菌
小鼠
S型 R型
细菌结构
菌落表面
致病性
肺炎链球菌的种类
多糖类的荚膜
粗糙rough
无
光滑smooth
有
抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖
肺炎链球菌的种类
R型菌
（菌落粗糙）
S型菌
（菌落光滑）
活R型
活S型
加热致死
的S型
分离
活S型
分离
活S型
活R型
+
死S型
活R型
①
②
③
④
第①、②组实验说明：
R型细菌无毒，S型细菌有毒。
单一变量原则
对照原则
①
②
③
④
第②、③组实验说明：
被加热杀死的S型细菌无毒。
原因：蛋白质变性失活
①
②
③
④
第②、③、④组实验说明：
已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。
已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。
二、肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思肺炎链球菌体内转化实验
实验结论
如果你是科学家，你将如何设计体外
实验证明转化因子是什么物质？
二、肺炎链球菌的转化实验
艾弗里
看看我实验的基本思路：
2.艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
设法逐步去除S型细菌的各组分后，分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
二、肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
实验过程
二、肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
组别 S型细菌细胞提取物的处理方法 实验结果
1 不做处理 将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中
2 蛋白酶
3 RNA酶
4 酯酶
5 DNA酶
实验结论
R型+S型
R型+S型
R型+S型
R型+S型
R型
DNA才是使R型细菌产生稳定性遗传变化的物质。
科学方法
S型细菌
荚膜
控制荚膜形
成的X基因
加热
X基因吸附进入R型细菌
重组
R型细菌
转化成
S型细菌
二、肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
转化的本质：基因重组
少数转化成功
例1.研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→
注射入小鼠
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→
注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（ ）
A. 存活、存活、存活、死亡 B. 存活、死亡、存活、死亡
C. 死亡、死亡、存活、存活 D. 存活、死亡、存活、存活
D
例2.在对照实验中，与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”；而与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。下列实验设计中采用“加法原理”的是（ ）
A. “验证Mg是植物生活的必需元素”实验中，完全培养液作为对照，实验组是缺Mg培养液
B. “验证光是光合作用的条件”实验中，对照组在光下进行实验，实验组做遮光处理
C. 格里菲思将R型活菌和加热杀死的S型菌混合后向小鼠注射，观察小鼠是否存活
D. 艾弗里的肺炎双球菌转化实验的一组实验组中，添加DNA和DNA酶溶液
C
遗憾
由于当时分离技术有限，艾弗里实验中提
取的DNA纯度最高时还有0.02%的蛋白质。
是否有更好的实验材料，可以不用经过人工分离，就能单纯地去观察DNA或蛋白质呢？
“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯对艾弗里的实验结果持保留态度，他们对于艾弗里采用的生化分析有着深入到骨髓中的排斥。
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验材料
T2噬菌体
大肠杆菌
三、噬菌体侵染细菌的实验
DNA
蛋白质
T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会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，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
脱氧核苷酸、氨基酸、酶、能量等
噬菌体侵染大肠杆菌的过程：
吸附 注入 合成 组装 释放
三、噬菌体侵染细菌的实验
作出假设
假设一：噬菌体的蛋白质外壳进入细菌，DNA未进入
假设二：噬菌体的DNA进入细菌，蛋白质外壳未进入
假设三：噬菌体的DNA和蛋白质外壳都进入了细菌
如何知道噬菌体的DNA和蛋白质外壳有没有进入细菌？
噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？
同位素标记法
三、噬菌体侵染细菌的实验
研究方法
DNA
35S
32P
蛋白质
三、噬菌体侵染细菌的实验
能不能同时用32P和35S标记噬菌体？
DNA
35S
32P
蛋白质
不能。放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素
的放射性。
三、噬菌体侵染细菌的实验
如何用35S标记噬菌体的蛋白质分子？
某同学提出的实验方案：
直接标记噬菌体：
含35S的培养基培养噬菌体
×
病毒没有细胞结构，不能再培养基上独立生存
正确实验方案：
标记大肠杆菌：在含有放射性同位素35S的培养基中
培养大肠杆菌
标记噬菌体：用上述的大肠杆菌噬菌体培养T2噬菌体
35S
35S
35S
三、噬菌体侵染细菌的实验
标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
搅拌
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验思路
标记大肠杆菌
标记噬菌体
离心
检测上清液、沉淀物、
子代噬菌体的放射性
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
使上清液析出质量较轻的T2噬菌体，沉淀物留下被侵染的大肠杆菌
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验思路
标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
搅拌
标记大肠杆菌
标记噬菌体
离心
检测上清液、沉淀物、
子代噬菌体的放射性
上清液：噬菌体未注入部分
沉淀物：细菌（含噬菌体注入部分）
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验思路
标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
搅拌
标记大肠杆菌
标记噬菌体
离心
检测上清液、沉淀物、
子代噬菌体的放射性
保温时间控制在噬菌体
侵入细菌 ，
细菌裂解 。
之后
之前
第一组实验 （35S标记蛋白质） 第二组实验
（32P标记DNA）
假设1： 蛋白质进入，DNA未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
假设2： DNA进入， 蛋白质未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
假设3： DNA和蛋白质都进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
三、噬菌体侵染细菌的实验
预期结果
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验结果
结果：
上清液的放射性 ，沉淀物的放射性 ；
在新形成的噬菌体中 检测到35S。
很高
很低
没有
35S标记的噬菌体
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验结果
沉淀物中有少量放射性的原因：
搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，
离心时随细菌到沉淀物中。
35S标记的噬菌体
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验结果
32P标记的噬菌体
结果：
上清液的放射性 ，沉淀物的放射性 ；
在新形成的噬菌体中 检测到32P。
很低
很高
有
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验结果
32P标记的噬菌体
上清液中有少量放射性的原因：
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
二、拓展应用
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
二、拓展应用
2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。
肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：
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；
④能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，等等。
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验结论
噬菌体侵染细菌时, 进入细菌的细胞中，而 仍留在细胞外。因此, 子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的 遗传的。
才是噬菌体的遗传物质。
DNA
DNA
DNA
蛋白质外壳
思考·讨论
1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
（1）个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
（2）繁殖快，细菌20~30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
思考·讨论
2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
基本思路：设法逐步去除S型细菌的各组分后，分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
最大的困难：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）。
思考·讨论
3.艾弗里和赫尔希等人分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
艾弗里：主要有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
赫尔希：主要有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。
科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
只有DNA是遗传物质吗？
烟草花叶病毒示意图
图(左)和电镜照片(右)
RNA
蛋白质外壳
思考：
如何证明烟草花叶病毒（TMV）的遗传物质是RNA？
四、RNA用作RNA病毒遗传物质的实验证据
1.烟草花叶病毒的感染实验
四、RNA用作RNA病毒遗传物质的实验证据
侵染
侵染
结果
结果
RNA
蛋白质
用烟草花叶病毒的RNA单独去侵染，烟草________，
用烟草花叶病毒的蛋白质单独去侵染，烟草________。
患病
不患病
2.烟草花叶病毒的重建实验
四、RNA用作RNA病毒遗传物质的实验证据
A型TMV
B型TMV
侵染
侵染
B型TMV
A型TMV
两个实验都表明：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
四、DNA是主要的遗传物质
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
细胞 生物 原核生物
真核生物 非细胞生物 DNA病毒
RNA病毒
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
DNA和
RNA
DNA
RNA
DNA
DNA
RNA
动植物、细菌、
真菌等
T2噬菌体、
乙肝病毒等
流感病毒、
烟草花叶病毒、
艾滋病病毒
一、概念检测
1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ）
A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ）
A.DNA是遗传物质
B.遗传物质包括蛋白质和DNA
C.病毒中有DNA，但没有蛋白质
D.细菌中有DNA，但没有蛋白质
D
A

展开更多......

收起↑