资源简介

(共33张PPT)
第三章 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。
讨论：
你认为遗传物质可能具有什么特点？
你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
能够储存大量遗传信息；
能够准确复制自己，传给下一代；
可以控制生物的性状；
结构比较稳定。
对遗传物质的早期推测
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
没发现有类似结构特点的其他大分子
20世纪20年代
蛋白质是生物体的遗传物质
20世纪30年代
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。
意识到DNA的重要性，但对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
肺炎链球菌的转化实验
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
有
无
多糖类的荚膜
实验材料：
肺炎链球菌、小鼠
肺炎链球菌体内转化实验（格里菲思）
无荚膜
肺炎链球菌的转化实验
实验过程及结果
肺炎链球菌体内转化实验（格里菲思）
分析实验的自变量？
注入的肺炎链球菌类型和死活
对比①②和②③可以得出什么结论？
①②对照：R活无毒，S活有毒
②③对照：S死无毒
结合前三组实验，解释第④组为何可以分离出活的S型细菌？
肺炎链球菌的转化实验
实验过程及结果
肺炎链球菌体内转化实验（格里菲思）
结合前三组实验，解释第④组为何可以分离出活的S型细菌？
实验④
实验③
与R型活菌有关
实验①
还与加热致死的S型菌有关
实验②
加热杀死的S型细菌和R型活菌混合可以产生S型活菌。
肺炎链球菌的转化实验
实验推断
肺炎链球菌体内转化实验（格里菲思）
已经加热致死的S型细菌，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”
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
肺炎链球菌的转化实验
实验讨论
肺炎链球菌体内转化实验（格里菲思）
(1)加热杀死的S型菌体内含有哪些物质，究竟谁是转化因子？
脂类
加热杀死的S型细菌
蛋白质
RNA
DNA
多糖
(2)要进一步证明哪种物质是转化因子，实验中最关键的设计思路是什么？
设法将蛋白质、DNA等物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
肺炎链球菌的转化实验
实验思路
肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）
制备加热杀死的S型菌细胞提取物
酶解法特异性去除
细胞提取物某种物质
处理后的细胞提取物进行转化实验
将加热致死的S型细菌破碎，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物
提取物中主要含有少量蛋白质、脂质和RNA、DNA
S型细菌的细胞提取物
蛋白酶/RNA酶/酯酶/DNA酶
有R型细菌的培养基
处理后的S型细菌的细胞提取物
+
混合
肺炎链球菌的转化实验
实验结果
肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞
提取物
+
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
混合
混合
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
混合
S型细菌
R型细菌
第一组
S型细菌
R型细菌
第二至第四组
只长R型细菌
第五组
蛋白酶/RNA酶/酯酶
DNA酶
肺炎链球菌的转化实验
实验结果
肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）
实验的自变量是什么？
向培养基中加入的S型菌
的成分不同
实验组和对照组是什么？
第一组为对照组
第二至五组为实验组
第一组与第二至四组对照能得出什么结论？实验结果仍有R型细菌说明什么？
第一组与五组对照能得出什么结论？
肺炎链球菌的转化实验
实验结果
肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）
第一组与第二至四组对照能得出什么结论？
分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶处理后，细胞提取物仍具有转化活性。
实验结果仍有R型细菌说明什么？
说明转化过程中只有少部分R型细菌被转化成S型细菌。
肺炎链球菌的转化实验
实验结果
肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）
第一组与五组对照能得出什么结论？
用DNA酶处理后，细胞提取物失去转化活性。
细胞提取物中的转化因子可能是DNA
肺炎链球菌的转化实验
实验结果
肺炎链球菌的体外转化实验（艾弗里）
艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似。
DNA才是使R型菌产生
稳定遗传变化的物质
肺炎链球菌的转化实验
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
科学方法
与常态比较，人为
增加某种影响因素。
与常态比较，人为
去除某种影响因素。
“加法原理”
“减法原理”
肺炎链球菌的转化实验
仍有人对实验结论表示怀疑，认为艾弗里实验中无法真正去除蛋白质，可能仍存在少量的蛋白质。
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
噬菌体侵染细菌的实验
实验材料
T2噬菌体、大肠杆菌
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，侵入大肠杆菌后，会在自身遗传物质的作用下，以大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。
T2噬菌体
注入
合成
组装
释放
吸附
噬菌体侵染细菌的实验
实验材料
注入
合成
组装
释放
吸附
噬菌体侵染细菌的实验
实验方法
放射性同位素标记
哪种物质进入了大肠杆菌体内？
如何直观检测到DNA和蛋白质？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
蛋白质
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、S
DNA
主要组成元素
C、H、O、N、P
噬菌体侵染细菌的实验
实验过程
(1)标记噬菌体
可以直接用培养基标记噬菌体吗？
不可以，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。
+
培养
培养
35S标记的 _______
32P标记的 _______
T2噬菌体
T2噬菌体
T2噬
菌
体
+
培养
含32P的
_________
大肠杆菌
含32P的细菌培养基
大肠杆菌
含35S的
_________
大肠杆菌
含35S的细菌培养基
+
培养
大肠杆菌
甲组
乙组
噬菌体侵染细菌的实验
实验过程
(2)噬菌体侵染细菌
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层
35S标记的噬菌体
用35S标记的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
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很高
甲组
噬菌体侵染细菌的实验
实验过程
(2)噬菌体侵染细菌
35S标记的噬菌体
用35S标记的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
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很高
甲组
上清液放射性很高说明什么？
沉淀物出现放射性的原因是什么？
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面。
噬菌体侵染细菌的实验
实验过程
(2)噬菌体侵染细菌
用32P标记的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
乙组
32P标记的噬菌体
子代噬菌体中含32P
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
沉淀物放射性很高说明什么？
上清液出现放射性原因是什么？
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。
噬菌体侵染细菌的实验
实验结果
①噬菌体侵染细菌时， 进入细菌的细胞中，而______________仍留在细胞外。
②子代噬菌体的各种性状是通过____________遗传的。
才是噬菌体的遗传物质。
实验结论
DNA
蛋白质外壳
亲代的DNA
DNA
三个经典实验的比较
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
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质
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
DNA是遗传物质
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”
思考 讨论
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？
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。
(1)个体很小，结构简单，细菌时单细胞生物，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。
只有DNA是遗传物质吗？
烟草花叶病毒
流感病毒
2019-nCoV
RNA是遗传物质的实验证明
实验材料：烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。
实验过程
实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。
蛋白质
RNA
蛋白质
RNA
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
RNA
蛋白质
RNA
蛋白质
DNA是主要的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是 ，只有极少数生物的遗传物质是 。
因此， 是主要的遗传物质。
DNA
RNA
DNA
细胞生物（有DNA和RNA）
DNA
RNA
DNA病毒（只有DNA，无RNA），如噬菌体
真核和原核生物
DNA是主要的遗传物质
遗传物质
仅限于某些病毒的遗传物质（只有RNA，无DNA）
常见病毒分类
随堂检测
在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（ ）
A．与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
D
下列关于生物遗传物质的说法，正确的是（ ）
A. 同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA
B. DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA
C. 真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA
D. 艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA
是主要的遗传物质
A
随堂检测
下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述，正确的是（　　）
A．孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B．摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C．T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D．肺炎链球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
D
随堂检测
在肺炎链球菌的转化实验中，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

展开更多......

收起↑