资源简介

(共27张PPT)
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
问题探讨
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。在这两种给物质中，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
蛋白质
染色质
染色体
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的
可行方法有哪些
遗传物质必须稳定，要能储存大量的遗传信息等。
一、对遗传物质的早期推测
1
2
3
4
5
孟德尔通过豌豆实验证明
生物的性状由遗传因子控制
染色体在遗传上的
连续性和稳定性
摩尔根通过果蝇实验
证明基因位于染色体上
科学家发现：染色体主要组成成分蛋白质和DNA
遗传物质是DNA还是蛋白质？
萨顿提出“基因位于染色体上”的假说
一、对遗传物质的早期推测
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
——DNA是遗传物质
DNA是由许多脱氧核苷酸聚合形成的生物大分子。
一、对遗传物质的早期推测
艾弗里
赫尔希
格里菲思
……
向蛋白质是遗传物质的观点提出挑战的学者有哪些呢？
虽然认识到了DNA的重要性，但是对DNA的具体结构还不清楚，因此，蛋白质是遗传物质的观点仍然占主导地位。
肺炎双球菌体内转化实验
肺炎球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
二、肺炎双球菌的转化实验
实验材料：
R型、S型肺炎双球菌和小白鼠
项目 S型细菌 R型细菌
菌落
菌体
有无毒性
表面光滑 Smooth
表面粗糙 Rough
有
无
多糖
荚膜
（一）格里菲思的实验（体内转化实验）
二、肺炎双球菌的转化实验
R型
活细菌
S型
活细菌
加热 杀死
的S型 细菌
R型
活细菌
加热杀死的S型细菌
小鼠死亡，体内
分离出S型活细菌
小鼠死亡，体内
分离出S型活细菌
第一组
第二组
第三组
第四组
小鼠不死亡
小鼠不死亡
实验①、②对比说明 ；
实验②、③对比说明 ；
实验②、③、④对比说明 。
R型细菌无毒性，S型细菌有毒性
被加热杀死的S型细菌无毒性
R型细菌可转化为S型细菌
二、肺炎双球菌的转化实验
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。由此可以得出结论：
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
“谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质”
已经被加热杀死的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” 。
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
但究竟哪一个才是转化因子呢？
关键思路：
把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
二、肺炎双球菌的转化实验
二、肺炎双球菌的转化实验
（二）艾弗里的体外转化实验
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
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）
第一组
第二至第四组
1.加入DNA酶的作用是什么？
2.该组属于对照组还是实验组？
水解细胞提取物中的DNA。
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
第五组
实验组。
二、肺炎双球菌的转化实验
3.艾弗里的实验结论是什么？
转化因子很可能是DNA 。
4.能发生转化的组，培养基上生长的
菌落情况是怎样的？
有 R 型细菌菌落和 S 型细菌菌落，但 S 型细菌菌落较少，
说明只有小部分R 型细菌转化为了S型细菌。
二、肺炎双球菌的转化实验
体内转化实验和体外转化实验的区别
体内转化实验 体外转化实验
培养场所
巧妙构思
实验结论
联系
小鼠体内
培养基（体外）
将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化
将物质分离提纯后，
直接、单独的观察各物质的作用
存在某种转化因子让R→S
转化因子很可能是DNA
①所用材料相同，都是 R 型和 S 型肺炎链球菌②体内转化实验是基础，而体外转化实验是体内转化实验的延伸③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
三、 噬菌体侵染细菌的实验
1952年，美国遗传学家赫尔希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.C.Chase）以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。
T2噬菌体一种专门寄生在大肠杆菌体内的DNA病毒。外表是由蛋白质构成，头部内含有DNA。
三、 噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体侵染细菌的过程
侵入别的细菌
合成
组装
释放
吸附
注入
吸附，注入，合成，组装，释放
三、 噬菌体侵染细菌的实验
放射性同位素标记法。
将DNA和蛋白质分开，直接地单独地去观察它们各自的作用。
1、实验思路：
2、实验方法：
32P标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、P
35S标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、S
思考：标记哪一种元素可以把DNA和蛋白质分开？为什么？
怎么标记噬菌体？
噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体
三、 噬菌体侵染细菌的实验
① 标记噬菌体
先标记大肠杆菌
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
再标记T2噬菌体
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
T2噬菌体侵染细菌的过程
蛋白质外壳带放射性
DNA带放射性
三、 噬菌体侵染细菌的实验
① 标记噬菌体
含32P的培养基培养大肠杆菌
用噬菌体侵染
含32P的大肠杆菌
32P标记DNA的噬菌体
含35S的培养基培养大肠杆菌
用噬菌体侵染
含35S的大肠杆菌
35S标记蛋白质的噬菌体
蛋白质外壳带放射性
DNA带放射性
三、 噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体侵染细菌的过程
标记的噬菌体
侵染大肠杆菌
短时间保温后搅拌
离心
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
离心的目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
三、 噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体侵染细菌的过程
35S标记的噬菌体
用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合
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
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
上清液放射性很高
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
不能证明蛋白质不是遗传物质。
上清液放射性很高
说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
沉淀物放射性很低
搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉淀物中。
三、 噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体侵染细菌的过程
32P标记的噬菌体
说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
说明DNA是真正的遗传物质
子代噬菌体中含32P
用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合
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
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
沉淀物放射性很高
上清液放射性很低
培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
三、 噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体侵染细菌的过程
35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体
上清液
沉淀物
子代噬菌体
结论
放射性高
放射性低
无放射性
放射性高
放射性低
有放射性
DNA是噬菌体的遗传物质
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。
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？
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。
思考、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。
加法原理与减法原理
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”
减法原理：在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素称为“减法原理”。
加法原理：在对照实验中，与常态比较，人为施加某种影响因素称为“加法原理”。
在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，给予高温、施加酶、Fe3+等条件，观察实验结果
在肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
A
B
四、 RNA是遗传物质的实验证明
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
得到全新病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白质
烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA
患病
不患病
总结
格里菲斯的体内转化实验
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
总结
DNA是主要的遗传物质
这句话的含义是：
①绝大多数生物以DNA为遗传物质
凡是有DNA的生物
凡是细胞结构的生物
②极少数生物没有DNA，只有RNA一种核酸，则RNA是遗传物质，
如烟草花叶病毒、艾滋病病毒HIV、大多数流感病毒等
就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。

展开更多......

收起↑