资源简介

(共33张PPT)
DNA是主要遗传物质的探索
1.阐述肺炎链球菌转化实验的过程和结论。
2.阐述噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。
3.能够运用所学知识，说明DNA是主要遗传物质。
4.认同人类对遗传物质的认识是一个不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。
学习目标
DNA是主要遗传物质的探索
关于遗传物质的探索之路
1869年，米歇尔从脓细胞核中首次分离得到“核素”。
1879年，科塞尔发现核素是蛋白质和核酸的复合物。
随着有丝分裂过程的发现，科学家推测染色体可能携带遗传信息。
1924年，科学家证明染色体的成分是由DNA和蛋白质组成的。
美.艾弗里
英.格里菲斯
寻找证据（阅读）
英.格里菲斯
20世纪初，肺炎大爆发，美国每年有5万人因肺炎去世。而引发肺炎的罪魁祸首是肺炎链球菌。
肺炎链球菌能引起人的肺炎和呼吸系统的疾病。使小鼠患肺炎，并发败血症死亡。
1928年，英国细菌学家格里菲思发现了两种不同的肺炎链球菌。
寻找证据——肺炎链球菌的类型
寻找证据——肺炎链球菌的类型
S型光滑菌落
R型粗糙菌落
S型细菌 R型细菌
结构 有荚膜 无荚膜
致病性 有 无
菌落 光滑Smooth 粗糙Rough
S型菌电镜图
荚膜
时间：1928年
科学家：格里菲思
研究肺炎链球菌的过程中，格里菲斯因为偶然的机会，错把经加热杀灭的肺炎链球菌Ｓ型菌液当成注射液的佐剂，与R型菌一起注射入小鼠体内，结果小鼠还是死亡 ，并从死亡小鼠体内分离出了Ｓ型活细菌。重复数次实验，结果没有改变。
英.格里菲斯
寻找证据——“美丽的误会”
1.在这个实验中，小鼠的直接死亡原因可能是什么？
可能的死亡原因：
①R型活细菌导致小鼠死亡。
②加热杀死的S型菌导致小鼠死亡。
③活的S型菌导致小鼠死亡。
2.如何用实验判断小鼠的死亡原因？
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
加热致死的原理：
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，但蛋白质的活性不能恢复。
小鼠死亡，体内发现活的S型菌。
分别用R型活细菌、S型活细菌、加热杀死的S型菌分别注射小鼠，观察现象。
寻找证据——分析现象，提出猜想
第一组 第二组 第三组 第四组
小鼠不死亡
从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠不死亡
方法
现象
注射R型活细菌+加热致死的S型菌
注射加热致死的S型细菌
注射R型活细菌
从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌
注射S型活细菌
说明R型细菌无毒
说明S型细菌有毒
说明加热致死的S型细菌无毒
说明小鼠死亡直接原因是活的S型菌
结论
寻找证据——实验验证
3.在这个实验中，请推测小鼠体内活的S型菌怎么出现的并说明原因。
可能原因：
①加热杀死的S型菌死而复生。
②R型菌转化而来。
4.你认为R型菌转化为S型菌的过程是自发的还是由加热致死的S型菌诱发的？请说明原因？
由加热致死的S型菌诱发的，如果是自发的，第1组小鼠体内应该出现活的S型菌。
（但是高温使蛋白质变性且不可逆。）
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
小鼠死亡，体内发现活的S型菌。
寻找证据——进一步分析
小鼠不死亡
注射R型活细菌
实验结论
已经加热杀死的 S 型细菌中，可能含有某种物质使 R 型细菌转化为 S 型细菌，该物质被称为“转化因子” 。
5.研究“转化因子”对寻找遗传物质有什么意义？
可认为“转化因子”就是遗传物质。
6.如何科学的设计实验找出“转化因子”？
性状发生
改变
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
改变的性状可以遗传
寻找证据——格里菲斯的肺炎链球菌转化实验
加热杀死的S菌中的转化因子是什么物质？
实验思路分析：
如果你是艾弗里，想知道转化因子究竟是什么物质，你有什么思路吗
艾弗里
时间：20世纪40年代
科学家：美国微生物学家艾弗里和同事。
设法将加热杀死的S菌DNA与蛋白质等物质分开，单独地研究它们遗传功能。
课堂任务
思路1：用酶解法分别去除细胞培养物中各种成分后，观察能否将R型菌转化。
课堂任务
思路2：将加热致死S型菌各种物质分离提纯后与R型混合，观察是否发生转化。
课堂任务
出现了
出现了
没有出现
寻找证据——艾弗里的肺炎链球菌转化实验
思路1：用酶解法分别去除细胞培养物中各种成分后，观察能否将R型菌转化。
出现了
没有出现
没有出现
思路2：将加热致死S型菌各种物质分离提纯后与R型混合，观察是否发生转化。
寻找证据——艾弗里的肺炎链球菌转化实验
结论：DNA才是使R型转化成S型菌的“转化因子”。
思考：为什么S型菌的DNA能使Ｒ型菌发生转化 这种转化的实质是什么
S 型菌的基因整合到了Ｒ型菌的DNA中，并且表达出来。转化的实质是基因重组。
寻找证据——艾弗里的肺炎链球菌转化实验
转化后的R型肺炎链球菌具有了S型肺炎链球菌的DNA，其菌落特征及功能与S型肺链球菌一模一样，说明肺炎链球菌的形态特征及功能是由其所携带的DNA决定的。
进一步说明：DNA是细菌的遗传物质。
自从艾弗里等人证明了导致肺炎链球菌转化的物质是DNA之后，科学界掀起了一场“井喷”式的核酸研究热潮。那么，是否还有其他实验证据来进一步证明DNA是遗传物质呢？
其他证据——进一步证明DNA是遗传物质
时间：1952年
科学家：美国遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯
实验材料：T2 噬菌体、大肠杆菌
使用技术：噬菌体侵染细菌
实验目的：探究遗传物质是 DNA，还是蛋白质
其他证据——噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体
定义：是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
结构：头部和尾部
成分：头部和尾部的外壳由蛋白质构成，头部含有DNA
其他证据——噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体的模式图
如果能够证明噬菌体传递给后代的只有DNA而没有蛋白质，就能够很好地证明DNA是遗传物质。
T2噬菌体侵入细菌的过程：
吸附 → 注入 → 合成
→ 组装 → 释放
T2噬菌体侵染细胞电镜图
其他证据——噬菌体侵染细菌的实验
1. 噬菌体侵染细菌这一微观过程如何才能观察到 （参考：分泌蛋白的合成与运输）
实验方法：
放射性同位素标记法
2. 如果有多种同位素( 如14 C、15 N、3 H、32 P、35 S 等) ，选择哪种元素进行标记 为什么
用35S标记蛋白质；用32P标记DNA，因为仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
3. 如果同时用32 P 和35 S 标记噬菌体的 DNA 和蛋白质外壳可以吗 为什么
不可以，因为结果检测只是检测放射性的强弱，不能分辨不同元素的放射性。
不能。
因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应将T2噬菌体与细菌混合,分别放在含有35S、32P的培养物中培养，细菌裂解后可获得放射性35S和32P的T2噬菌体
4. 如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？
能否直接用含35S、32P的培养基来培养？
5.如何将噬菌体外壳和大肠杆菌分开
搅拌、离心
上清液：主要是噬菌体外壳
沉淀物：主要是大肠杆菌
（内含子代噬菌体）
实验主要步骤
分别标记大肠杆菌
分别标记噬菌体
分别侵染未被标记的大肠杆菌
搅拌、离心
检测上清液和沉淀物的放射性
其他证据——噬菌体侵染细菌的实验
6.实验结果显示在细菌内发现了放射性的32P，没有发现35S，说明了什么？
说明噬菌体的DNA进入了细菌，噬菌体的蛋白质没有进入细菌。
7.进一步检测发现含有32P的子代噬菌体，没有发现含有35S的子代噬菌体，说明什么？
噬菌体DNA通过细菌的生物大分子合成体系合成噬菌体的DNA和蛋白质，进一步组装新噬菌体。
结论：
噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留在外面。
子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA传递的。
DNA才是真正的遗传物质。
其他证据——噬菌体侵染细菌的实验
流感病毒
烟草花叶病毒
新型冠状病毒
研究证明，遗传物质除了DNA，还有RNA。
科学家是怎么证明RNA也是遗传物质的？
DNA是唯一的遗传物质吗？
烟草花叶病毒（TMV）
感染花叶病的烟草植株
烟草花叶病毒由蛋白质外壳和内部的RNA构成，是一种RNA病毒。这种病毒有不同的类型，且不同类型的病毒侵染烟草后产生的病斑也不同。
1886年，科学家发现烟草花叶病可以像细菌感染一样在植物间传播，但始终未能在显微镜下发现细菌。后来，有人证明了引起烟草花叶病的是病毒，它能够在植物组织中进行繁殖。
烟草花叶病毒重建实验
资料：1955年，美国生化学家康拉特分离出TMV的RNA和蛋白质，然后再混合这种 RNA和蛋白质溶液，得到了有活性的重组 TMV。
1.用化学方法分别获得纯化的TMV蛋白质和RNA，然后再把蛋白质和RNA放在一起，又会形成新的可以繁殖的TMV，说明了什么？
说明病毒有自己的遗传物质
2.TMV和HRV感染植物后，植物叶片上会出现不同类型的病斑，说明了什么？
说明了不同病毒的遗传物质会决定所感染叶片产生不同病斑特征
资料：1957年，康拉特又用不同类型的烟草花叶病毒TMV和HRV，做了以下重组实验。
烟草花叶病毒重建实验
3.把TMV的蛋白质与HRV的RNA混合在一起侵染植物，植物叶片出现病斑，表现为HRV型，说明了什么？
烟草花叶病毒重建实验
结论：在由RNA和蛋白质构成的病毒中，RNA是遗传物质。
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA是T2噬菌体的遗传物质
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
更多实验证据
DNA是肺炎链球菌的遗传物质
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
RNA是RNA病毒的遗传物质
更多实验证据
DNA是主要的遗传物质
课堂总结
格里菲思实验
艾弗里的实验
转化因子是什么
占多数
占少数
1869年，米歇尔从脓细胞核中首次分离得到“核素”。
1879年，科塞尔发现核素是蛋白质和核酸的复合物。
1924年，科学家证明染色体的成分是由DNA和蛋白质组成的。
1928年，格里菲斯提出“转化因子”。
20世纪40、50年代，艾弗里、赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质。
1955年，康拉特等证明RNA也是遗传物质。
关于遗传物质的探索之路

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