3.1DNA是主要的遗传物质(共44张PPT)课件

(共44张PPT)
DNA是主要的遗传物质
第三章 基因的本质
19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子（基因）控制的。
20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于 染色体 上。
染色体主要组成成分？
蛋白质和DNA。
DNA

蛋白质
一、对遗传物质的早期推测
人类最早认为DNA和蛋白质两种物质中哪种才是生物体的遗传物质？
蛋白质
DNA中碱基对的排列顺序也是多种多样的。
1. 实验人物是谁？
2. 选用的细菌有哪些类型？
3. 实验过程和结论是什么？
一、肺炎双球菌的转化实验
阅读课本P42—43,回答这几个问题：
S型菌落(光滑)
R型菌落(粗糙)
S型：菌落表面光滑，不被免疫系统识别，有多糖荚膜，使人患肺炎或小鼠得败血症，有毒性。
R型： 菌落表面粗糙，被免疫系统识别，没有荚膜，无毒性。
(一)肺炎双球菌的转化实验--格里菲思
(Rough)
(Smooth)
肺炎双球菌属于真核还是原核？
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。
2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。
3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。
4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡
格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验
该实验能得出怎样的结论？
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。
2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。
3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。
4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡
格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验
实验组是？对照组是？
实验组是4
对照组是1、2、3
用到的实验材料是？
检测的依据是？
R型细菌
S型细菌
小鼠是否患败血症死亡
该实验能得出怎样的结论？
R型活菌+
加热杀死的S型菌
(一)肺炎双球菌的转化实验--格里菲思
结论：加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成转化的活性物质——
转化因子
R型 S型
表明无毒性的R型活细菌在与被加热杀死的
S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌。
无独立感染能力，
但某些化学因子
没有被彻底破坏。
这种转化因子是什么呢？请设计实验并验证之。
问题
把各种化合物分开，单独观察，确定唯一变量 。
把由S型细菌中分离，提取出的各种成分，单独作用于R型细菌。
关键思路：
设计方法：
“转化因子”是什么？
多糖 脂类 蛋白质 DNA DNA水解物
加热杀死的S型细菌
杀死的S型细菌中含有的物质
分析：
单一变量原则
R
R
一、肺炎双球菌的转化实验
1944年 艾弗里
S
R
R
1.此实验的主要设计思路是什么？
2.比较第一、二、三组的实验结果，可知哪种物质是“转化因子”？
将物质分开，单独、直接地观察其作用。
进一步证明DNA是转化因子
DNA
3.在实验中设置DNA酶处理DNA的目的是什么？
型
型
S型菌
提纯
多糖 蛋白质 DNA
分别与R型活菌混合培养
型
型
型
DNA+DNA酶
一、肺炎双球菌的转化实验
1944年 艾弗里
DNA是转化因子。
（即DNA是遗传物质）
结论
R
R
S
R
R
型
型
S型菌
提纯
多糖 蛋白质 DNA DNA+DNA酶
分别与R型活菌混合培养
型
型
型
一、肺炎双球菌的转化实验
1．仔细观察并分析教材P43图3－2、P44图3－3肺炎双球菌的转化实验，讨论交流下列问题：
(1)格里菲思的转化实验中有无设计对照实验？若有，则对照组和实验组分别是第几组？怎样设计的？
提示：有对照设计。对照组是第一至三组，分别向健康小鼠体内注射R型活细菌、S型活细菌、加热杀死的S型细菌。实验组是第四组，向健康小鼠体内注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌的混合液。
(2)在艾弗里第一组(S型细菌DNA和R型活细菌混合培养)实验中，所有R型细菌全部都转化为S型细菌吗？
提示：没有。大多数后代是R型细菌，因转化效率很低，只有少数R型细菌转化为S型细菌。
巩固与理解
(3)艾弗里实验第三组，设计了R型细菌与S型细菌DNA加DNA酶混合培养，分析设计该组实验的目的是什么？
(4)从对照实验设计角度分析：
①艾弗里实验的单一变量是什么？
②将可能作为“转化因子”的各种物质，分别进行实验的设计意图是什么？
(5)在肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么？
提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA必须保持完整性，才能完成其功能。同时证明了DNA是遗传物质。
提示：向R型细菌培养基中加入从S型细菌提取的不同物质，除了加入的不同物质外，其他都相同。
提示：进行相互对照，可对实验结果进行对比分析，得出结论，同时可避免其他物质的干扰。
提示：将DNA与蛋白质、多糖等其他物质分开，单独地、直接地观察每种物质的作用。
肺炎双球菌的转化实验
（1）体内转化实验：1928 格里菲思
结论：S型细菌存在有某种能使R型转化为S型细菌的活性物质，即转化因子
（2）体外转化实验：1944 艾弗里 提纯S型的各种物质于R型中培养
结论：DNA是转化因子，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；蛋白质不是遗传物质
小结：
1．判断正误
(1)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。( )
(2)艾弗里实验中DNA＋R型活细菌培养基上生存的细菌都是S型细菌。( )
(3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质。( )
×
×
×
2、(全国高考改编)在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是(　　)
①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验
③肺炎双球菌转化实验　 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
A．①②　　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．①④
C
疑问：
由于艾弗里的实验中提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人表示怀疑。
那么要怎样设计才能让人无可非议呢？
设法把DNA和蛋白质完全分开，然后单独、直接观察DNA和蛋白质的作用。
二、噬菌体侵染细菌的实验
——赫尔希和蔡斯
病毒：是一类没有细胞结构的生物。结构非常简单，化学成分只含蛋白质和核酸。
病毒分类
细菌病毒：噬菌体
植物病毒：烟草花叶病毒
动物病毒：流感病毒、天花病毒、HIV（艾滋）病毒、SARS(非典)病毒、乙肝病毒
病毒分类
DNA病毒：噬菌体、乙肝病毒
RNA病毒：流感病毒、天花病毒、HIV（艾滋）病毒、SARS(非典)病毒
噬菌体是营_____生活的一种______，故其增殖时的场所和所需物质均来自__________。
T2噬菌体的结构分______和______，其外壳由________组成，头部含______。
头部
尾部
蛋白质
DNA
寄生
病毒
寄主细胞
3-4
尾部
头部
DNA
蛋白质
二、噬菌体侵染细菌的实验
实验材料
同位素标记法
用什么方法跟踪蛋白质和DNA的去向？
基本元素：
基本元素：
C、H、O、N、P
C、H、O、N、S
32P
35S
1952年 赫尔希、蔡斯
12C、14C
1H、3H
16O、18O
14N、15N
31P、32P
32S、35S
相关信息：仅蛋白质分子含有硫，磷几乎都存在于DNA中。
噬菌体的增殖过程
吸附
注入
合成
组装
释放
（寄生在细菌中进行增殖）
二、噬菌体侵染细菌的实验
标记
1952年 赫尔希、蔡斯
35S标记蛋白质
32P标记DNA
32P
35S
培养基
大肠杆菌
大肠杆菌
含35S
含32P
T2噬菌体
T2噬菌体
子代T2噬菌体
子代T2噬菌体
35S标记蛋白质
32P标记DNA
能不能用培养基直接标记噬菌体？
先用含放射性同位素35S或32P的培养基培养大肠杆菌，再用大肠杆菌培养T2噬菌体，最终T2噬菌体被35S或32P 标记。
实验方法步骤:
标记细菌　　　
标记噬菌体
噬菌体侵染细菌
搅拌离心　
观察放射性的分布
（一组用32 P标记DNA，一组用35S标记蛋白质)　　　
上清液（培养液）
沉淀物（大肠杆菌）
T2噬菌体的遗传物质会注入到大肠杆菌体内，其他不能注入的物质会留在培养液中。
确定T2噬菌体的遗传物质，应该着重看上清液还是沉淀物呢？
沉淀物
搅拌后
离心
沉淀物放
射性很低
上清液放
射性很高
35S标记
噬菌体
35S噬菌体与
细菌混合
新形成的噬菌体
中没检测到35S
噬菌体侵染细菌过程
细菌裂解
离心后
T2噬菌体的蛋白质外壳并没进入大肠杆菌内，也没遗传给子代噬菌体。
32P标记
噬菌体
32P噬菌体与
细菌混合
离心后
上清液放
射性很低
沉淀物放
射性很高
新形成的噬菌体
中检测到32P
搅拌后
离心
噬菌体侵染细菌过程
细菌裂解
T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌内,并且遗传给子代噬菌体。
二、噬菌体侵染细菌的实验
实验结果
1952年 赫尔希、蔡斯
亲代T2噬菌体
沉淀物
（大肠杆菌 ）
子代 T2噬菌体
用32P标记_____
（有、无） 35S
用35S标记_____
第一组
（有、无） 32P
（有、无） 32P
（有、无） 35S
第二组
蛋白质
DNA
√
√
√
√
1．子代T2噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记的蛋白质。说明了什么
DNA是遗传物质。
结论
1、异常现象分析：
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：
②噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后子代释放出来，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。
(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：
由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
二、T2噬菌体侵染细菌的实验
1．仔细观察教材P45图3－6，探讨下列有关问题：
(1)实验中为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记？能利用14C和15N同位素进行标记吗？试说明理由。
巩固与理解
提示：①因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P主要存在于DNA中，故用35S和32P分别标记蛋白质和DNA。
②不能。因为T2噬菌体的蛋白质和DNA中均含有这两种元素，无法将DNA和蛋白质区分开。
(2)请根据噬菌体的代谢特点，分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。
(3)在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再搅拌、离心、检测放射性。控制短时间的原因是什么？
(4)噬菌体侵染大肠杆菌实验，除证明DNA是遗传物质外，还能得出哪些结论？
提示：不能。因为病毒无细胞结构，其体内缺少完整的独立生活的酶系统，专营活细胞内寄生生活，病毒在普通培养基上无法生存。
提示：短时间，防止已被T2噬菌体侵染的大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体、干扰实验结果。
提示：本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点：
①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA复制)。
②DNA能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢过程和性状。
判断正误
(1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若实验中搅拌不充分，会造成上清液中有很高的放射性。( )
(2)噬菌体侵入大肠杆菌后，进行DNA复制和蛋白质合成的原料来自自身携带的物质。( )
(3)用含32P的普通培养基培养T2噬菌体，可标记噬菌体的DNA。( )
×
×
×
①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
②说明DNA能控制蛋白质的合成
③说明DNA能自我复制
①证明DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质
②说明了遗传物质可发生可遗传的变异
结论
同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养
处理方法
设法将DNA与其他物质分开，
单独、直接研究它们各自不同的遗传功能
设计思路
噬菌体侵染细菌实验
肺炎双球菌体外转化实验
项目
三、RNA也可以是遗传物质
流感病毒
SARS病毒
HIV病毒
烟草花叶病毒
DNA是唯一的遗传物质吗？
感染
RNA
蛋白质
侵染
侵染
不感染
分离
实验结论：RNA是遗传物质
（四）烟草花叶病毒感染烟叶的实验
————————[课堂归纳]————————
[网络构建]
填充：①肺炎双球菌转化　②噬菌体侵染细菌
③RNA　　　 　 ④主要的遗传物质
4、噬菌体侵染细菌的实验中，在细菌内合成子代噬菌体蛋白质外壳——DNA可以指导蛋白质的合成。
1、肺炎双球菌转化实验中，对S菌加热处理，DNA仍具有生物活性——DNA分子结构具有相对稳定性。
2、肺炎双球菌转化实验中，R型细菌可以转化生成S型细菌——DNA可以发生可遗传的变异。
3、噬菌体侵染细菌的实验中，DNA在亲代与子代噬菌体中具有连续性——DNA可以发生复制，由亲代传递给子代。
能产生可遗传变异
具有相对稳定的结构
能自我复制,使亲子代具有一定的连续性
④能指导蛋白质合成，从而控制生物的性状
作为遗传物质所必须具备的特点:
能贮存大量的遗传信息
细胞结构生物
原核生物
真核生物
遗传物质是DNA
非细胞结构生物
遗传物质是RNA
只含DNA的病毒：
只含RNA的病毒：
生物
总结
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。但肺炎双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、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
课堂巩固
1、关于病毒的遗传物质的叙述正确的是
( )
A.
核糖核酸
B.
脱氧核糖核酸或核糖核酸
C.
脱氧核糖核酸
D.
脱氧核糖核酸和核糖核酸
B
2.生物的遗传物质是：( )
A.DNA B.RNA C.核酸 D. 蛋白质
C
3、用噬菌体去侵染内含有32P的细菌，在细菌解体后
，含32P的应是( )
A、子代噬菌体DNA B、子代噬菌体蛋白质外壳
C、子代噬菌体所有部分 D、子代噬菌体不含32P
4、用噬菌体去感染内含大量3H的细菌，待细菌解体
后，3H应( )
A、随细菌的解体而消失
B、发现于噬菌体外壳和DNA中
C、仅发现于噬菌体的DNA中
D、仅发现于噬菌体的外壳中
A
B
5、噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是( )
A.在噬菌体DNA的指导下，用细菌的物质合成的
B.在细菌DNA的指导下，用细菌的物质合成的
C.在噬菌体DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的
D.在细菌DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的
A
　1、如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的结构成分中，下列说法正确的是(　　)
A．可在外壳中找到3H、15N、35S
B．可在DNA中找到32P、15N、3H
C．可在外壳中找到15N、35S
D．可在DNA中找到15N、32P、35S
　
　B
课堂提高
2．一百多年前，人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述错误的是(　　)
A．最初认为氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息
B．格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验得出DNA是遗传物质的结论
C．噬菌体侵染细菌的实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA能分开研究
D．艾弗里提出了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
B
3．赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括以下5个步骤，其先后顺序为(　　)
①标记大肠杆菌　②分别标记噬菌体　③放射性检测　④离心分离　⑤侵染未标记的大肠杆菌
A．①②⑤④③　　　　　　　　B．④⑤②①③
C．⑤②①④③ D．⑤②①③④
解析：在T2噬菌体侵染细菌的实验中，由于噬菌体专营活细胞内寄生生活，所以只能先利用放射性同位素标记大肠杆菌，再利用已标记的大肠杆菌培养噬菌体，标记噬菌体，然后再利用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌经短时间培养、搅拌、离心后再检测放射性。
答案：A
4．若一个35S标记的大肠杆菌被一个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的噬菌体(　　)
A．一定有35S B．只有35S
C．可能有35S D．只有32P
解析：32P标记的是噬菌体的DNA，35S标记的是大肠杆菌的蛋白质，噬菌体侵染细菌后以细菌的氨基酸和核苷酸为原料合成自身的蛋白质和DNA，所以新合成的噬菌体中一定有35S。
答案：A