资源简介

(共52张PPT)
DNA是主要的遗传物质
DNA是主要的遗传物质
3.1
01
对遗传物质的早期推测
1909年：摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于 上。
19世纪中期：孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由 控制。
1909年：约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起了个新名字
20世纪中期：科学家发现：染色体主要组成成分： 。
遗传因子
基因
染色体
DNA和蛋白质
你认为遗传物质可能具有什么特点？
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。
2.分子结构相对稳定,特定情况下能产生可遗传的变异
1.能自我复制，前后代保持一定的连续性
3.能指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢和性状
4.具有多样性，能储存大量的遗传信息
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
人们认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
20世纪20代
20世纪30年代
没发现其他大分子有类似的结构特点。
蛋白质是生物体的遗传物质
对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
对遗传物质的早期推测
02
肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌的转化实验
格里菲思
艾弗里
肺炎链球菌体内转化实验
1.科学家：
格里菲斯【英】
2.实验材料：
肺炎链球菌、小鼠
项目 S型细菌 R型细菌
菌落
菌体
有无毒性
表面光滑
表面粗糙
可致病，使人和小鼠患肺
炎，小鼠并发败血症死亡
无
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
多糖类的荚膜
不死亡
死亡
不死亡
死亡
注射R型
活细菌
注射S型
活细菌
注射加热致死的S型细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
说明加热致死的S型细菌无毒
说明S型细菌有毒
说明R型细菌无毒
说明R型细菌转化成了S型细菌
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
组别 实验过程 实验结果
1 R 型活细菌 小鼠不死亡
2 S 型活细菌 小鼠死亡
3 S 型死菌 小鼠不死亡
4 R 型活细菌 + S 型死菌 小鼠死亡
思考
(1)格里菲思实验自变量是什么 因变量是什么？
自变量：给小鼠注射的细菌种类及是否有活性；
因变量：小鼠是否能存活及体内是否有活的S菌。
(2)该实验遵循了什么原则？
对照原则、单一变量原则
（3）1.2组实验对照，说明了什么？
R型细菌无致病性，无毒。S型细菌有致病性，能使小鼠死亡。
（4）2.3组的实验，说明了什么？
加热杀死的S型细菌无致病性。
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
组别 实验过程 实验结果
1 R 型活细菌 小鼠不死亡
2 S 型活细菌 小鼠死亡
3 S 型死菌 小鼠不死亡
4 R 型活细菌 + S 型死菌 小鼠死亡
(5)第4组中的小鼠为什么死亡了？
由于体内有活的S型细菌的作用
(6)第4组活的S型细菌如何出现？
活的R型细菌转变成了活的S型细菌。
(7)什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。
活R
死S
活S
活性物质
格里菲思推论：
已经加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化成为S型活细菌的活性物质------转化因子
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
格里菲思
肺炎链球菌体内转化实验
肺炎链球菌的转化实验
格里菲思
艾弗里
肺炎链球菌体内转化实验
转化因子究竟是什么物质？
肺炎链球菌体外转化实验
●“当我读到格里菲思的结果时，我开始对“转化因子”的化学本质感兴趣，于是我和我的同事们开始了用培养基去替代小鼠实验 ……”
----摘自《对引起肺炎双球菌形态转化的物质的化学特性的研究》(艾弗里等)
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟谁是转化因子？
S型细菌
多糖
多糖
脂质
蛋白质
RNA
DNA
脂质 蛋白质
RNA DNA……
S型死菌
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
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
加法原理：
与常态比较，人为增加某种影响因素。
减法原理：
与常态比较，人为去除某种影响因素。
①常温放置
H2O2溶液
②90℃加热
③加2滴FeCl3溶液
④加2滴H2O2酶
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
实验思路：把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
“酶解法”，将物质一个个排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子
去除
肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）
实验过程：
破碎加热杀死的S型细菌，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，获得S型细菌的细胞提取液
细胞提取液中含有转化因子，而转化因子很可能是DNA。
实验结论：
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
实验过程归纳
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
艾弗里
肺炎链球菌体外转化实验
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
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
肺炎链球菌的转化实验
体内转化与体外转化实验的关系
1.区别
项目 体内转化实验 体外转化实验
科学家 格里菲思 艾弗里及其同事
细菌培养 小鼠体内 体外培养基
实验构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 在S型细菌的提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化
观察指标 _____________ ________________
实验结论 __________________________________ _______________
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
已经加热致死的S型细菌体内有转化因子
转化因子是DNA
2.联系
①体内转化实验是体外转化实验的 ，体外转化实验则是前者的延伸。
②实验设计都遵循 和 原则。
基础
对照原则
单一变量
随堂练习
1.在转化实验中，S型细菌的DNA使小鼠死亡(　　)
　×　
2.下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是（ ）
A. 第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。
B. 加热杀死的S型细菌能使小鼠的体细胞发生转化
C. 第④组实验，只有部分R型细菌转化成了S型细菌
D. 在转化过程中，加热杀死的S型细菌中的转化因子没有进入R型活细菌
　C　
随堂练习
1、肺炎链球菌感染小鼠后，其合成蛋白质的场所是小鼠细胞的核糖体。 （ ） 2、将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落。（ ）
3、艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，理由是只有DNA才能是R型细菌转化为S型细菌。（ ）
4、加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性。（ ）
5、如果把S型细菌的DNA提取出来直接注射小鼠体内，也能从小鼠体 内分离得到S型细菌。（ ）
×
√
√
×
×
随堂练习
6．注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ ）
A．R型肺炎双球菌
B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌
D．加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合
D
7．格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（ ）
① DNA是遗传物质 ②RNA是遗传物质 ③DNA是主要的遗传物质 ④蛋白质不是遗传物质 ⑤糖类不是遗传物质
A．①④⑤ B. ②④⑤ C.②③⑤ D. ③④⑤
A
随堂练习
8．科学方法
在对照实验中，控制________可以采用“加法原理”或“减法原理”。
(1)加法原理：与常态比较，人为________某种影响因素的称为“加法原理”。如比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。
(2)减法原理：与常态比较，人为________某种影响因素的称为“减法原理”。如艾弗里的肺炎链球菌转化实验，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。
自变量
增加　
去除
随堂练习
格里菲思和艾弗里的转化实验是否都能证明DNA是遗传物质？
提示：不是。格里菲思的实验只能证明S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子，并不能证明DNA是遗传物质。
“是蛋白质！”
“是DNA……”
思维碰撞
思考：有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？
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技术，完成了另一个有说服力的实验。
阿尔弗雷德·赫尔希（Alfred Hershey）和助手玛莎·蔡斯（女）（Martha Chase）的这项研究分享1969年诺贝尔生理学或医学奖。
03
噬菌体侵染细菌实验
1. 实验者：
赫尔希和蔡斯
2. 实验材料：
T2噬菌体
噬菌体侵染细菌实验
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
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
噬菌体侵染大肠杆菌过程
噬菌体侵染细菌实验
放射性同位素标记技术
在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
蛋白质的组成元素：
DNA 的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
（标记 35S）
（标记 32P）
噬菌体侵染细菌实验
3、实验过程
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
在新形成的噬菌体中没有检测到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
② 35S标记的噬菌体侵染细菌：
噬菌体侵染细菌的实验
短时间保温的目的
搅拌的目的？
离心的目的？
保证噬菌体的DNA进入大肠杆菌；
同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体
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。
上清液：蛋白质外壳
沉淀物：大肠杆菌、子代噬菌体
3、实验过程
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
在新形成的噬菌体中没有检测到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
② 35S标记的噬菌体侵染细菌：
噬菌体侵染细菌的实验
实验表明
噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，没有进入到细菌中。
③ 32P标记的噬菌体侵染细菌：
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
32P标记
在新形成的噬菌体中检测到32P
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
离心后
搅拌后离心
32P标记的噬菌体与细菌混合
32P标记的噬菌体
3、实验过程
噬菌体侵染细菌的实验
实验表明
噬菌体侵染细菌时，DNA 进入到细菌中。
噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌内部,噬菌体的DNA进入了细菌内部。
在噬菌体中,亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA。
也就是说,子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的。
因此DNA才是噬菌体是遗传物质。
4、实验分析:
5、实验结论:
噬菌体侵染细菌的实验
不能证明蛋白质不是遗传物质
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
35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）
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
未来得及侵染
实际上
保温时间短
32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）
35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
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。
32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
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。
思考：
不能，因为放射性检测时只能检测到放射部位，不能确定是哪种元素的放射性；若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。
思考：
实验能不能用32P和35S同时标记噬菌体？
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。
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？
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。
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。
思考·讨论
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。
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。
肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
相同点 对照原则 实验思路 不同点 处理方式
检测结果的方式
实验结论
酶解法
同位素标记法
相互对照
设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究各自的作用。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
肺炎链球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验的比较
观察菌落的类型
检测放射性的位置
RNA是遗传物质的实验证据
烟草花叶病毒
左：正常烟叶 右：病叶
1.烟草花叶病毒侵染烟草实验
如果让你设计证明RNA也是遗传物质，你会怎么做？
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
患病
不患病
烟草花叶病毒侵染烟草实验
DNA是主要的遗传物质
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA
绝大多数生物的
遗传物质是DNA
你还能说出运用”减法原理“的实验吗？
烟草花叶病毒侵染烟草实验
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
小结
本节结束

展开更多......

收起↑