资源简介

(共33张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
第三章 基因的本质
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。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。
DNA
染色体
染色质
蛋白质
讨论：你认为遗传物质可能具有什么特点？
①能够储存控制生物性状的大量遗传信息；
②可以准确地复制，可以传递给下一代；
③结构比较稳定。
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质是生物体的遗传物质
DNA也是生物大分子
二、肺炎链球菌的转化实验
格里菲思的体内转化实验
时间
1928 年
实验材料
小鼠
人物
格里菲思
所用细菌
肺炎链球菌
有荚膜，菌落表面光滑，有致病性。
S 型细菌
R 型细菌
无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性。
多糖类的荚膜
格里菲思
S型细菌菌落
R型活菌菌落
患肺炎
患肺炎并发败血症而死
说明R型菌无致病性
说明S型菌有致病性
说明加热致死的S型菌失去致病性
二、肺炎链球菌的转化实验
（1）实验的自变量是什么？不同对照的结论是什么？
自变量：细菌的种类
1+2:
2+3:
活S菌可使小鼠患败血症死亡
加热致死的S菌失去致病性
（2）一组三组分别处理时，小鼠并不死亡，第四组小鼠为何死亡？
体内有活的S型细菌
（3）活的S型细菌如何出现的？你能做出怎样的假设？
自变量：S型细菌的活性
二、肺炎链球菌的转化实验
提示：生物体内的活性物质(如蛋白质)经高温处理后能保持活性吗？
推断：加热致死的S型细菌中，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
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
补充：
蛋白质和核酸对高温的耐受力不同。在80-100℃内，蛋白质失活，DNA双链解旋；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。
R型细菌转化为S型细菌的本质：
基因重组
只是部分R型细菌转化为S型细菌
格里菲思的第4组实验中，所有R型细菌都发生转化了吗？
S 型细菌的主要组成成分是什么？
能使 R 型细菌转化为 S 型细菌的物质(转化因子)是什么？
如何科学地设计实验找出转化因子？
进一步思考
二、肺炎链球菌的转化实验
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
S型细菌
关键思路：把S型细菌的某种物质人为去除，观察实验变化
将加热致死的 S 型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
细菌处理
艾弗里的体外转化实验
艾弗里
二、肺炎链球菌的转化实验
剩余主要物质：
蛋白质、脂质、核酸（DNA、RNA）
（加对应的酶处理）
关键思路：把S型细菌的某种物质人为去除，观察实验变化
艾弗里证明DNA是遗传物质的实验示意图
进一步
验证
蛋白酶水解蛋白质。
RNA 酶水解RNA。
DNA 酶水解DNA。
二、肺炎链球菌的转化实验
实验结论
艾弗里的体外转化实验
① S 型菌的__________能使R型菌发生转化。
② S 型菌的___________等其他物质不能使R型菌发生转化。
③ 实验结论：
蛋白质
DNA
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
二、肺炎链球菌的转化实验
进一步分析细胞提取物的理化特性，发现这些特性与DNA的极为相似。
科学方法
减法原理
在对照实验中，控制自变量可采用“加法原理”或“减法原理”。
与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
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”。
减法原理的概念
减法原理的举例
S型细菌的细胞提取物
（含DNA、RNA、蛋白质等）
去掉蛋白质
去掉RNA
去掉DNA
科学方法
加法原理
在对照实验中，控制自变量可采用“加法原理”或“减法原理”。
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
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 FeCl3 溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。
加法原理的概念
加法原理的举例
①常温放置
H2O2溶液
②90℃加热
③加2滴FeCl3溶液
④加2滴H2O2酶
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技术，完成了另一个具有说服力的实验。
赫尔希
蔡斯
艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提纯出DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
蛋白质的组成元素：
DNA的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（含S）
（含P）
——用32P标记
——用35S标记
T2噬菌体结构模式图
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,头部和尾部的外壳都由蛋白质构成，头部含有DNA。
1、实验材料：
三、噬菌体侵染细菌的实验
自身遗传物质+大肠杆菌体内物质合成自身组分
→大量增殖→增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解→释放出大量的噬菌体
增殖特点：
2024/4/7
放射性同位素标记法
2、实验方法：
3、实验过程：
保温的目的
使噬菌体充分侵染大肠杆菌
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
搅拌的目的
离心的目的
1
标记大肠杆菌
2
标记T2噬菌体
3、实验过程：
大肠杆菌+含35S的培养基---含35S的大肠杆菌
大肠杆菌+含32P的培养基---含32P的大肠杆菌
T2噬菌体+含35S的大肠杆菌---含35S的T2噬菌体
T2噬菌体+含32P的大肠杆菌---含32P的T2噬菌体
如何获得同位素标记的噬菌体？
制备
分别用35S或32P标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
32P标记的噬菌体
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
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中含32P
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
子代噬菌体
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
4.实验结果：
有放射性
无放射性
5、实验结论：
子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。
DNA是噬菌体的遗传物质。
噬菌体侵染细菌过程
侵入别的细菌
注入
合成
吸附
组装
释放
吸附：噬菌体利用尾部的末端吸附在大肠杆菌的表面
注入：噬菌体将遗传物质注入大肠杆菌细胞内
合成：噬菌体在大肠杆菌体内以自身遗传物质为模板，用大肠杆菌的化学成分合成自身DNA和蛋白质
组装：新合成的DNA和蛋白质组装出很多个与亲代相同的子代噬菌体
释放：子代噬菌体由于大肠杆菌的裂解而被释放出来，再去侵染其他的大肠杆菌
本组上清液为何也有较低放射性？
保温时间过短，部分噬菌体还没有侵染大肠杆菌；
保温时间过长，大肠杆菌已裂解释放出子代噬菌体。
保温时间过长或过短。
本组沉淀物中为何也有较低放射性？
搅拌不充分，有少量含35S的蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
目前已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都以DNA作为遗传物质。
思考： 只有DNA是遗传物质吗？
下面这些生物的遗传物质是什么？
流感病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
新型冠状病毒
烟草花叶病毒
RNA
蛋白质
被感染烟叶
正常烟叶
如何证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA？
烟草花叶病毒(TMV)是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。
四、烟草花叶病毒的感染实验
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
得到全新病毒
不能得到病毒
RNA
蛋白质
烟草花叶病毒实验拓展--重建实验
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
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
真核生物
原核生物
DNA病毒
RNA病毒
绝大多数生物的遗传物质是DNA
细胞生物
非细胞生物：病毒
DNA
DNA
RNA
（大多数病毒，如T2噬菌体）
（烟草花叶病毒，流感病毒和艾滋病病毒）
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。
五、DNA是主要的遗传物质
4、由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。但肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。
3、在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、SARS-CoV-2、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。
2、凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA。
1、一切生物的遗传物质是核酸
DNA或RNA
DNA
DNA
（2）烟草的遗传物质是什么？
DNA
1.（1）动物和人体的遗传物质是什么？
（3）细菌的遗传物质是什么？
（4）一切生物的遗传物质是什么？
（5）病毒的遗传物质是什么？
核酸（DNA或RNA）
即时练习：
2.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是(　　)
A.DNA是绝大多数生物的遗传物质
B.有些生物的遗传物质是RNA
C.在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D.核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
C
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20~30 min 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
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
D
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。

展开更多......

收起↑