(共38张PPT)
§3-1 DNA是主要的遗传物质(第二课时)
基因的本质
质疑
Question
当时科学界深信蛋白质是遗传物质。
4.噬菌体侵染细菌的实验
4.噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希(右,A.D.Hershey,1908-1997)和蔡斯(左,M.C.Chase,1927-2003)
1952年
时 间
美国遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯
科学家
放射性同位素标记技术
实验技术
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。
T2噬菌体的模式图
实验材料——T2噬菌体
头部
尾部
DNA
蛋白质
噬菌体侵染细菌的电镜照片
4.噬菌体侵染细菌的实验
4.噬菌体侵染细菌的实验
思考7、噬菌体是如何侵染大肠杆菌的?
假设1:噬菌体的蛋白质外壳进入细菌,DNA未进入
假设2:噬菌体的DNA进入细菌,蛋白质外壳未进入
假设3:噬菌体的DNA和蛋白质外壳都进入了细菌
DNA
蛋白质
大肠杆菌
4.噬菌体侵染细菌的实验
思考8、如何知道噬菌体的DNA和蛋白质外壳有没有进入细菌?
放射性同位素示踪法
DNA
蛋白质
大肠杆菌
思考9、标记那种元素?
DNA:C、H、O、N、P
蛋白质:C、H、O、N、S
32P
35S
用32P标记DNA,用35S标记蛋白质
思考10、能不能用3H、14C标记噬菌体?
不能,因为DNA和蛋白质中都含有C和H,无法确认被标记的是哪一种物质
4.噬菌体侵染细菌的实验
DNA
蛋白质
大肠杆菌
思考11、能不能同时用32P和35S标记噬菌体?
不能,若同时用32P和35S标记噬菌体,则上清液和沉淀中均会有放射性,无法判断是哪种元素
思考12、如何标记噬菌体?
①先标记细菌:在含有放射性同位素32P/35S的培养基中培养细菌(大肠杆菌)。
②再标记噬菌体:用上述细菌(大肠杆菌)培养噬菌体,制备含32P/35S的噬菌体。
蛋白质被35S标记的噬菌体
DNA被32P标记的噬菌体
在含35S的培养基中培养大肠杆菌
在含32P的培养基中培养大肠杆菌
未标记的T2噬菌体
标记T2噬菌体
感染
感染
得到
得到
4.噬菌体侵染细菌的实验
4.噬菌体侵染细菌的实验
DNA
蛋白质
大肠杆菌
思考13、为什么不能直接用32P和35S的普通培养基来培养T2噬菌体?
因为T2噬菌体(病毒)营寄生生活,只有在细菌(大肠杆菌)内才能进行增殖,所以应该先培养细菌(大肠杆菌),再用细菌(大肠杆菌)培养噬菌体
4.噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染细菌的实验
①标记大肠杆菌
②标记噬菌体
③标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
④保温一段时间
⑤搅拌
⑥离心
⑦检测上清液和沉淀物的放射性程度
目的:使噬菌体完成侵染过程
目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
目的:让上清液中析出较轻的噬菌体颗粒,而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
4.噬菌体侵染细菌的实验
第一组实验:用35S标记的噬菌体(跟踪噬菌体的_____)侵染普通的大肠杆菌,保温一段时间,搅拌,离心,检测沉淀物(大肠杆菌)和上清液(病毒颗粒)的放射性。
第二组实验:用32P标记的噬菌体(跟踪噬菌体的_________)侵染普通的大肠杆菌,保温一段时间,搅拌,离心,检测沉淀物(大肠杆菌)和上清液(病毒颗粒)的放射性。
DNA
蛋白质
4.噬菌体侵染细菌的实验
预期结果 第一组实验(35S标记跟踪蛋白质) 第二组实验(32P标记跟踪DNA)
假设1:注入的是蛋白质,DNA未进入 上清液: 上清液:
沉淀物: 沉淀物:
假设2: 注入的是DNA,蛋白质未进入 上清液: 上清液:
沉淀物: 沉淀物:
假设3:DNA和蛋白质都进入 上清液: 上清液:
沉淀物: 沉淀物:
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
T2噬菌体侵染大肠杆菌
4.噬菌体侵染细菌的实验
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
离心后
离心后
上清液的
放射性很高
沉淀物的
放射性很低
细菌裂解
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
在新形成的部分噬菌体中检测到32P
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
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
35S标记的噬菌体与细菌混合
32P标记的噬菌体与细菌混合
噬菌体分别被35S或32P标记
搅拌后离心
搅拌后离心
思考14:说明了什么?
思考15:说明了什么?
4.噬菌体侵染细菌的实验
标记蛋白质
标记DNA
放射性标记的噬菌体蛋白质外壳没有进入大肠杆菌
放射性标记的噬菌体DNA进入了大肠杆菌
思考16:搅拌离心后,为什么35S标记的那组实验中沉淀物会有很低的放射性?
Thinking
思考
提示:因为搅拌不充分,仍有少量的噬菌体吸附在细菌表面,随噬菌体沉淀到了管底。
4.噬菌体侵染细菌的实验
思考17:搅拌离心后,为什么32P标记的那组实验中上清液会有很低的放射性?
Thinking
思考
提示:在32P标记的实验中,可能①由于保温时间过短,有少量的噬菌体没来得及把DNA注入到细菌体内,导致保留在上清液中;或②由于保温时间过长,有的噬菌体已经破裂释放出子代噬菌体,导致上清液中放射性升高。
4.噬菌体侵染细菌的实验
4.噬菌体侵染细菌的实验
(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
(2)35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌
得出结论
赫尔希和蔡斯的实验表明:
噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌细胞,而蛋白质外壳留在细胞外。因此,子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的。
DNA是噬菌体的遗传物质
4.噬菌体侵染细菌的实验
4.噬菌体侵染细菌的实验
例3.如果用 、 、 、 标记噬菌体后,让其侵染未被标记的细菌,在产生的子代噬菌体的组成成分中,能够找到的标记元素为( )。
A.可在外壳中找到 、 和
B.可在DNA中找到 、 和
C.可在外壳中找到 、
D.可在DNA中找到 、 、
B
思考18:只有DNA是遗传物质吗?
烟草花叶病毒(TMV)的示意图(右上)和电镜照片(左)
RNA
蛋白质外壳
有些病毒不含DNA,只含有蛋白质和RNA,如烟草花叶病毒。
5.烟草花叶病毒感染烟草的实验
烟草花叶病毒感染烟草的实验①
蛋白质
RNA
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
TMV
5.烟草花叶病毒感染烟草的实验
烟草花叶病毒感染烟草的实验②
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
:
利用两种烟草花叶病毒组装新病毒侵染烟草实验
5.烟草花叶病毒感染烟草的实验
6.结论
各种生物的遗传物质
生物类别 核酸种类 举例 遗传物质
细胞 生物 真核生物 DNA和RNA 变形虫、玉米、人 DNA
原核生物 DNA和RNA 细菌、蓝藻 非细胞生物 (以病毒为例) DNA 噬菌体、乙肝病毒 RNA 烟草花叶病毒、HIV(人类免疫缺陷病毒)、流感病毒、SARS病毒、新型冠状病毒等 RNA
综上所述,除RNA病毒外,其它(绝大多数)生物的遗传物质都是DNA,所以:
DNA是主要的遗传物质
(1)生物的遗传物质是DNA或RNA,即生物的遗传物质是核酸。
(2)既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物,其遗传物质是DNA。
(3)只含RNA的病毒中,RNA才是遗传物质。
(4)由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。
探究遗传物质是什么?
①格里菲斯-肺炎链球菌转化实验(体内转化实验)
②艾弗里-肺炎链球菌转化实验(体外转化实验)
③赫尔希+蔡斯-噬菌体侵染实验
④烟草花叶病毒感染烟草实验
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型细菌的活性物质——转化因子
DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质
DNA是噬菌体的遗传物质
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
综上所述:DNA是主要的遗传物质
6.结论
6.结论
例4.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.肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质
A
1.枯草杆菌具有不同类型,其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质,加入培养基中,培养不能合成组氨酸的枯草杆菌,结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是( )
A.多肽
B.多糖
C.组氨酸
D.DNA
7.练习与应用——概念检测
D
7.练习与应用——概念检测
A
C.病毒中有DNA,但没有蛋白质
D.细菌中有DNA,但没有蛋白质
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明( )
A.DNA是遗传物质
B.遗传物质包括蛋白质和DNA
7.练习与应用——拓展应用
实验表明,噬菌体侵染大肠杆菌时,进入大肠杆菌内的主要是DNA,而蛋白质外壳却留在大肠杆菌外面。因此,大肠杆菌裂解后,释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息,以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时,只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中,噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后,释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
7.练习与应用——拓展应用
①应能够储存大量的遗传信息;
②可以准确地复制,可以传递给下一代;
③可以控制生物的性状;
④结构比较稳定。
2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验,分析DNA作为遗传物质所具备的特点。
8.习题训练
1.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验:
①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是( )
A.存活、存活、存活、死亡
B.存活、死亡、存活、死亡
C.死亡、死亡、存活、存活
D.存活、死亡、存活、存活
D
8.习题训练
2.利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理,再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是( )
A.通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质
B.F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌
C.C组只能分离出S型肺炎双球菌
D.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组
D
8.习题训练
D
3.肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的,R型肺炎双球菌的菌落为光滑的
B.S型菌的DNA经加热后失活,因而注射加热杀死的S型菌的小鼠仍存活
C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌
D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的
8.习题训练
4.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测,上清液的放射性占15%,沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是( )
A. 离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌
B. 搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C. 噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
D. 32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中
C
8.习题训练
6.下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是( )
A.豌豆的遗传物质主要是DNA
B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
B
9.高考链接
29.(10分)
根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型,简要写出
(1)实验思路;(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
熟悉的信息:
病毒、宿主细胞、同位素标记法
新信息:
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换
问 题
假 设
方案设计
预期结果
确定一种新病毒的核酸类型
假设1:新病毒的核酸是DNA
假设2:新病毒的核酸是RNA
分组(甲乙组)、处理、观察
若+证据(因变量观测指标)+则+假设1;
若+证据(因变量观测指标)+则+假设2;
熟悉的信息:
病毒、宿主细胞、同位素标记法
新信息:
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换
实验思路:
自变量+因变量+预期结果与假设的关系
自变量:
放射性同位素标记特异性碱基(T/U)
因变量:
子代病毒的放射性
9.高考链接
29.(10分)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型,简要写出(1)实验思路;(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
预期结果及结论:若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,则为RNA病毒;
甲组:将宿主细胞培养在含放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组:将宿主细胞培养在含放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
实验思路:
反之为DNA病毒。
9.高考链接
预习:DNA的结构
本课学习结束