3.1DNA是主要的遗传物质课件（共32张PPT）

(共33张PPT)
3.1-DNA是主要的遗传物质
问题探讨
讨论：你认为遗传物质可能具有什么特点？
①储存大量的遗传信息。
②可以准确地复制，并传递给下一代。
③结构比较稳定等等。
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？
这个问题曾引起生物界激烈的讨论。
一、对遗传物质的早期推测
是由多种氨基酸连接而成，排列顺序多样，可能蕴含遗传信息
20世纪20年代
20世纪30年代
认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
对DNA结构没有清晰的了解
蛋白质
蛋白质是遗传物质
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
噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希、蔡斯）
体内转化实验（格里菲思）
体外转化实验（艾弗里）
首先提出挑战
证明 DNA是遗传物质 的经典实验
向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家们：
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
致病性（毒性）
R型细菌
S型细菌
粗糙
光滑
无
有
无
有
（使人、鼠患肺炎,
小鼠并发败血症而死）
多糖类荚膜
菌落
二、肺炎链球菌的转化实验
1.体内转化实验（格里菲思）
实验材料：
小鼠、两种肺炎链球菌（R型、S型）
荚膜
（胶状物质）
R型细菌
S型细菌
R型
活细菌
S型
活细菌
小鼠不死亡
（第一组）
小鼠死亡
（第二组）
分离出S型活细菌
加热杀死的
S型细菌
小鼠不死亡
（第三组）
R型活细菌+加热
杀死的S型细菌
小鼠死亡
（第四组）
分离出S型活细菌
二、肺炎链球菌的转化实验
1.体内转化实验（格里菲思）
实验过程：（描述实验过程，几组？每组的过程及结果是什么？）
讨论以下问题，展示学习成果：
1.对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？
2. 对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？
3.为什么四组小鼠会死亡并分离出S型活细菌？
学生活动1：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验的分析
R型细菌无致病性；S型细菌有致病性，能使小鼠死亡。
加热杀死的S型细菌不能使小鼠死亡。
加热杀死的S型细菌使部分活的R型细菌发生了转化，变成了活的S型细菌。
已经加热杀死的S型细菌中，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
二、肺炎链球菌的转化实验
1.体内转化实验（格里菲思）
实验结论：
S型细菌中有很多成分，哪种成分才是转化因子呢？
S型细菌
蛋白质
DNA
糖类
脂质
RNA
怎么设计实验来证明哪种成分是转化因子,你的实验思路是？
R型+ . S型

关键思路：
每组实验特异地去除一种物质，观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。
用什么方法去除？
酶解法
破碎
二、肺炎链球菌的转化实验
2.体外转化实验（艾弗里）
S型的细胞提取物
（含DNA、RNA、蛋白质等）
S型细菌
蛋白质
DNA
糖类
脂质
RNA
二、肺炎链球菌的转化实验
2.体外转化实验（艾弗里）
有转化因子
有转化因子
S型细胞提取物
R型活细菌
+
①
S型细胞提取物
R型活细菌
+
②
-④
②加蛋白酶
③加RNA酶
④加脂酶
二、肺炎链球菌的转化实验
2.体外转化实验（艾弗里）
没有转化因子
转化因子很可能就是DNA
实验表明：
艾弗里的结论：
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
S型细胞提取物
R型活细菌
+
⑤
加DNA酶
艾弗里实验可以证明蛋白质不是遗传物质吗？
可以
1.加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌( )
×
2.格里菲思实验证明转化因子是DNA( )
×
R型和S型都有
梳理梳理，练一练
2．为探明转化因子的成分，艾弗里将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物，然后进行如下实验：
组别 处理步骤 结果(出现R型活细菌或S型活细菌)
1 S型细菌的细胞提取物，不做处理 加入R型活细菌的培养基中，混合培养 R＋S
2 S型细菌的细胞提取物＋蛋白酶 3 S型细菌的细胞提取物＋RNA酶 4 S型细菌的细胞提取物＋酯酶 5 S型细菌的细胞提取物＋DNA酶 R
下列对实验的分析，错误的是(　　)
A．第1组不做处理，作为对照组
B．第2、3、4组的细胞提取物仍具有转化活性
C．实验中酶能加快反应速率
D．第5组实验证明转化因子一定是DNA
D
大本38
讨论以下问题，展示学习成果：
1.五组实验中分别加入不同的酶，其目的是什么？
2. 加蛋白酶、RNA酶、酯酶后R型菌还是被转化为S型菌说明什么问题？
3.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？
4.该实验的设计遵循哪些原则？其巧妙之处是什么？
说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。
去除S型细菌的细胞提取物中相应的物质。
说明转化因子不是蛋白质、RNA和脂肪。
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验的分析
如何理解“加法原理”和“减法原理”？
减法原理
S型细胞提取物
（含DNA、RNA、蛋白质等）
去掉蛋白质
去掉RNA
去掉DNA
加法原理
①常温放置
H2O2溶液
②90℃加热
③加2滴FeCl3溶液
④加2滴H2O2酶
思考和讨论
减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。
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。
艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA（混有少量的蛋白质）来进一步验证遗传物质就是DNA，同时，当时科学界深信蛋白质是遗传物质。
因此，对艾弗里实验结论表示质疑。
关于T2噬菌体
（1）结构：外壳由 构成，头部内含有 。
（2）生活方式： 。
蛋白质
DNA
专门寄生在大肠杆菌体内
1、实验材料
（3）噬菌体增殖过程：吸附→注入→ 合成→ 组装→ 释放
三、噬菌体侵染细菌的实验
（遗传物质注入进大肠杆菌）
三、噬菌体侵染细菌的实验
DNA
蛋白质外壳
2、实验方法：
放射性同位素标记法(DNA和蛋白质)
：C H O N P
：C H O N S
32P
35S
将______与蛋白质分开，______、______去观察它们各自的作用。
DNA　
单独地　
直接地　
3、实验思路：
思考：如何让噬菌体带上标记？分别用含32P和35S的培养基直接普通培养噬菌体可以吗？为什么？
T2噬菌体属于病毒，专门寄生在大肠杆菌体内，不能直接用普通培养基培养。
应该如何标记上T2噬菌体呢？
（1）标记噬菌体
35S
32P
+
+
35S
含35S的培养基
含32P的培养基
大肠杆菌
大肠杆菌
含35S的大肠杆菌
含32P的大肠杆菌
35S噬菌体
32 P噬菌体
（课本P45）
4.实验过程及结果
（2）再用已标记的含35S、32P的噬菌体分别侵染细菌：
①先用含放射性同位素的培养基分别培养大肠杆菌
②再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体
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
上清液放射性很高
（含噬菌体蛋白质外壳）
沉淀物放射性很低
（含噬菌体DNA）
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很高，沉淀物放射性很低
实验结果
噬菌体被标记的蛋白质外壳留在细胞外
说明了
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心目的：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
32P标记的噬菌体侵染细菌
思考：35S标记的实验发现沉淀物中也有较低放射性，可能是什么原因造成的？
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
搅拌不充分导致部分蛋白质外壳未与细菌分离，离心时随细菌到沉淀物中。
32P标记的噬菌体
T2噬菌体中的被标记的DNA进入了大肠杆菌
子代噬菌体中含32P
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
上清液放射性很低
（含噬菌体蛋白质外壳）
沉淀物放射性很高
（含噬菌体DNA）
上清液放射性很低，沉淀物放射性很高
32P标记的噬菌体侵染细菌
实验结果
说明了
问题5：32P标记的实验发现上清液中也有较低的放射性，可能是什么原因造成的？
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
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
标记噬菌体（35S、32P分别标记，每组只标记一种元素）
被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌（保温一段时间）
搅拌
观察放射性的分布
三、噬菌体侵染细菌的实验
实验过程：
离心
32P标记
35S标记
上清液放射性高
沉淀物放射性高
沉淀物放射性低
上清液放射性低
35S噬菌体
32 P噬菌体
（含噬菌体蛋白质外壳）
（含噬菌体DNA）
（含噬菌体蛋白质外壳）
（含噬菌体DNA）
5.实验结果分析
(1)噬菌体侵染细菌时，其_______进入细菌细胞中，而_____________留在外面。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代__________遗传的。
6.结论
__________才是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质外壳
DNA
DNA
问题2：标记噬菌体时，能否用14C标记蛋白质、DNA？为什么？
问题3：能否用35S、32P标记同一个T2噬菌体？
不能，因为C、N这些元素是蛋白质和DNA共有的元素，可能会使同一组的噬菌体的DNA和蛋白质同时被标记上。
不能，因为放射性检测只能检测到是否具有放射性，不能确定是何种放射性元素。
问题1.该实验能否证明蛋白质不是遗传物质？
不能证明，因为该实验中蛋白质没进入大肠杆菌体内，无法判断其是否没有遗传效应
艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验
处理方式
对照原则
实验结论
酶解法
放射性同位素标记法
S型细菌的分离物质分别与
R型细菌混合培养相互对照
分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照
证明DNA是遗传物质
证明DNA是遗传物质
两个经典实验的比较
（可证明蛋白质不是遗传物质）
不能有效证明蛋白质不是遗传物质（因为蛋白质没有进入细菌体内）
（两组实验都是实验组）
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到病毒
不能得到病毒
实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
实验过程：
四、烟草花叶病毒侵染烟草实验的分析
资料分析
资料1：
科学家根据对细胞生物的研究统计发现，真核生物与原核生物体内都含有DNA和RNA两种核酸，但是只有DNA是唯一的遗传物质。
资料2：
科学家对病毒进行研究发现，每种病毒体内只有一种核酸。根据病毒体内含有的核酸类型，可以把病毒分为DNA病毒（体内只含DNA）和RNA病毒（体内只含RNA）。根据统计发现，自然界中大多数的病毒都是DNA病毒，少数的病毒是RNA病毒。
总结：
DNA是主要的遗传物质
DNA是主要的遗传物质
肺炎链球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
烟草花叶病毒侵染烟草实验
DNA是遗传物质
RNA是遗传物质
绝大多数生物
少数病毒
小结
THANK YOU