资源简介

(共52张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，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
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
①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
问题探讨
P42
2．你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
例如,将特定的遗传物质转移给其他生物,观察后代的性状表现
1. 20世纪20年代
——蛋白质是遗传物质
氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息
2. 20世纪30年代后
一.对遗传物质的早期推测
DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
DNA的结构没有清晰的了解
二.肺炎链球菌的转化实验
美.艾弗里
观点：遗传物质是蛋白质
英.格里菲斯
二.肺炎链球菌的转化实验
美.艾弗里
英.格里菲斯
肺炎链球菌
二.肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌
（一种细菌，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡）
S型
光滑Smooth
R型
粗糙
Rough
有荚膜(主要为多糖）
（有致病性）
无荚膜
（无致病性）
P43相关信息
二.肺炎链球菌的转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
R型
活细菌
S型
活细菌
小鼠不死亡
（第一组）
小鼠死亡
（第二组）
S型
活细菌
加热杀死的
S型细菌
小鼠不死亡
（第三组）
R型活细菌+加热
杀死的S型细菌
小鼠死亡
（第四组）
S型
活细菌
二.肺炎链球菌的转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
？
R
+
S
活R
死S
小鼠死亡
S
活S
R型细菌无致病性，S型细菌有致病性，能使小鼠死亡
（1）对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？
（2）对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？
加热杀死的S型细菌不能使小鼠死亡
探究：
（3）为什么四组小鼠会死亡并分离出S型活细菌？
对此实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成
了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
对此实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成
了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1931年，道森和西亚成功地在体外进行了转化实验:只在培养皿中使R型菌转化成S型菌，不需要以小鼠为媒介。
道森
西亚
×
——这否认了因小鼠体内免疫物质诱导的解释。
二.肺炎链球菌的转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
对此实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成
了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1933年，阿洛维将R型菌和S型菌的无细胞提取液（所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉）混合，培养皿上仍长出了S型菌。
×
——这否认了R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
×
二.肺炎链球菌的转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为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、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
格里菲斯推断：
R
+
S
活R
死S
小鼠死亡
S
活S
S中的转化因子
例1.在肺炎链（双）球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是（ ）
B
【解析】体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
①ab段R型细菌数量减少的原因是_____。
②bc段R型细菌数量增多的原因是______________。
③后期出现的大量S型细菌是由____________________________而来的。
小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖
R型细菌转化成的S型细菌繁殖
加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子”
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
二.肺炎链球菌的转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟谁是转化因子？
实验如何改进？
格里菲斯推断：
R
+
S
活R
死S
小鼠死亡
S
活S
S中的转化因子
第一组
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
第二至四组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
混合
第五组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
S型细菌
R型细菌
S型细菌
R型细菌
只长R型细菌
（1）DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
（2）蛋白质等其他物质不是遗传物质。
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
实验结论
含脂肪酶
第一组
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
第二至四组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
混合
第五组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
S型细菌
R型细菌
S型细菌
R型细菌
只长R型细菌
对照组是
实验组是
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
第一组
第二至五组
第一组
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
第二至四组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
混合
第五组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
S型细菌
R型细菌
S型细菌
R型细菌
只长R型细菌
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
本实验采用的原理是什么？
减法原理 P46
①与常态比较，人为去除某种影响因素。
②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，从而鉴定出哪种物质在发挥作用。
拓展：加法原理 P46
①与常态比较，人为增加某种影响因素。
90℃
常温
比较过氧化氢在不同条件下的分解
FeCl3
肝脏
研磨液
FeCl3
肝脏
研磨液
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
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：只是少数R型细菌转化为S型细菌
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
二.肺炎链球菌的转化实验
拓展
为什么不是R型菌的基因突变？
怎么排除呢？
重复试验1、4组，获得相同的实验结果
加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
二.肺炎链球菌的转化实验
遗传现象体现在：转化后形成的S型细菌的后代也是S型细菌，快速繁殖形成大量的S型细菌组成菌落。
拓展
知识温故：艾弗里的肺炎链球菌的体外转化实验(视频)
体内，4组实验
体外，5组实验
3.1 DNA是主要的遗传物质
肺炎链球菌的转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
其他遗传物质
噬菌体的DNA是遗传物质，蛋白质不是
转化因子是DNA，不是蛋白质
科学方法
纲要
RNA
加法、减法原理
三.噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希
蔡斯
1952年
噬菌体
另一个有说服力的实验
怎么判断谁是遗传物质？
如何追踪是哪种成分进入细菌？
T2噬菌体
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
谁进入细菌，并传给子代
三.噬菌体侵染细菌的实验
如果无法将DNA和蛋白质分开？能不能单独进行研究？
放射性同位素标记法
35S
32P
主要组成元素
C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
标记哪种元素？
35S
如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S、DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？
三.噬菌体侵染细菌的实验
不可以，因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
加入含有放射性同位素35S的甲硫氨酸
大肠杆菌
含有放射性同位素35S标记的大肠杆菌
未标记的噬菌体侵染已被35S标记的大肠杆菌
得到被35S标记的噬菌体
32P
c.如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？
三.噬菌体侵染细菌的实验
不可以，因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
加入含有放射性同位素32P的脱氧核苷酸
大肠杆菌
含有放射性同位素32P标记的大肠杆菌
未标记的噬菌体侵染已被32P标记的大肠杆菌
得到被32P标记的噬菌体
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
子代噬菌体中无35S
细菌裂解
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很高
离心后
搅拌后离心
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体
搅拌、离心，检测放射性
三.噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体颗粒
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
大肠杆菌
离心：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
32P标记
三.噬菌体侵染细菌的实验
搅拌、离心，检测放射性
子代噬菌体中有32P
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此，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
+
结果
结果
上清液的放射性______
沉淀物的放射性______
上清液的放射性______
沉淀物的放射性______
搅拌、离心
高
低
低
35S标记的T2噬菌体
+
细菌
32P标记的T2噬菌体
混合培养
高
搅拌、离心
混合培养
细菌
三.噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希和蔡斯的实验表明：
能不能说明蛋白质不是遗传物质？
蛋白质不是噬菌体的遗传物质
三.噬菌体侵染细菌的实验
通过赫尔希和蔡斯的实验，现在你清楚噬菌体侵染细菌的步骤了吗？
吸附
注入
合成
组装
释放
噬菌体借尾丝吸附在细菌表面
把DNA注入到细菌细胞
利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的DNA、蛋白质
新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体
细菌解体，释放出噬菌体
利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的DNA、蛋白质
亲代噬菌体 上清液(主要是噬菌体外壳) 沉淀物(主要是被侵染的大肠杆菌) 细菌裂解释放出的子代噬菌体有无放射性
35S-蛋白质
32P-DNA
放射性高
放射性低
没有检测到35S
放射性低
放射性高
检测到32P
实验误差分析
三.噬菌体侵染细菌的实验
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
搅拌不充分
理论上
上清液
沉淀物
其中一个
大肠杆菌
实际上
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
实验误差分析
三.噬菌体侵染细菌的实验
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
子代噬菌体中无35S
细菌裂解
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很高
离心后
搅拌后离心
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体
搅拌、离心，检测放射性
三.噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体颗粒
大肠杆菌
--未分离
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物
若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入
实际上
部分释
放出来
释放
未来及侵染
实际上
保温时间短
实验误差分析
②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
三.噬菌体侵染细菌的实验
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
三.噬菌体侵染细菌的实验
搅拌、离心，检测放射性
子代噬菌体中有32P
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
--未侵入、已裂解
体内，4组实验
体外，5组实验
3.1 DNA是主要的遗传物质
肺炎链球菌的转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
其他遗传物质
噬菌体的DNA是遗传物质，蛋白质不是
转化因子是DNA，不是蛋白质
科学方法
纲要
RNA
加法、减法原理
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？
个体小，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。
繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
证明DNA是遗传物质的实验
P46
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？
艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。
最大的困难是，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）
证明DNA是遗传物质的实验
讨论3.艾弗里和赫尔希等人都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？
艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。
启示：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。
证明DNA是遗传物质的实验
肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验 噬菌体侵
染细菌实验
实验者
思 路 分离方式
结 论
设法对DNA和蛋白质进行单独研究
证明链球菌的DNA是遗传物质，蛋白质不是。
酶解法:
分别加入到R型菌中
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
噬菌体的DNA是遗传物质, 蛋白质不是
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
三个经典实验对比
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
一.遗传物质的探索
4.总结结论：
例2.1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了T2噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，请分析：
(1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是____________________________。
(2)细胞外的32P含量有30%，原因是__________________________________。
作为对照组，以证明细菌未裂解，避免细菌裂解对实验结果造成影响
有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌
例3.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于T2噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：
①用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌；
②用未标记的T2噬菌体侵染35S标记的细菌；
③用15N标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌。
一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是[ ]
A．沉淀、上清液、沉淀和上清液
B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液
C．沉淀、上清液、沉淀
D．上清液、上清液、沉淀和上清液
B
能否同时用35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA) 标记在同一批T2噬菌体？
四.RNA也可作为遗传物质
如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白质
四.RNA也可作为遗传物质
四.RNA也可作为遗传物质
RNA病毒还有：
新冠病毒
艾滋病病毒
流感病毒
SARS病毒
......
细胞
结构生物
原核生物，含____________
真核生物，含____________
遗传物质是_____
非细胞
结构生物
遗传物质是_____
病毒，含____________
病毒，含____________
生物
一切生物的遗传物质是______，_______是主要的遗传物质
总结
DNA
DNA,RNA
DNA,RNA
RNA
大多数生物
少数生物
DNA
核酸
DNA
RNA
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
练习与应用（P47）
A
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。
练习与应用（P47）

展开更多......

收起↑