必修二3.1DNA是主要的遗传物质(66张PPT)

第3章基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质沫若中学：刘建英遗传因子染色体蛋白质和DNA。历史的步伐DNA?蛋白质孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状由控制。科学家发现：染色体主要组成成分是染色体在遗传上的连续性和稳定性摩尔根通过果蝇实验证明了基因位于上。一、对遗传物质的早期推测1.20世纪20年代——蛋白质是遗传物质氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息碱基脱氧核糖磷酸AG2、20世纪30年代：对DNA结构不了解DNA基本单位－脱氧核苷酸蛋白质是遗传物质仍占主导地位CT艾弗里赫尔希格里菲思……向蛋白质是遗传物质的观点提出挑战的学者是谁呢？①该实验的材料有哪些？②对比第一、二组的实验现象，说明了什么？第二、三组说明什么？③第四组小鼠为什么会死亡？④第四组实验里活的S菌是怎么来的？⑤提取出的S菌的后代仍然是S菌，说明什么？⑥格里菲思的实验结论是什么？请阅读书P43图3－2肺炎双球菌的转化实验，并思考以下问题：二、格里菲思的实验实验材料：两种肺炎双球菌小鼠二、肺炎双球菌转化实验R型菌（rough）S型菌（smooth）有无荚膜菌落（光滑、粗糙）有无毒性S型细菌R型细菌小鼠有荚膜光滑有毒无荚膜粗糙无毒多糖类荚膜［过程探究1］格里菲思的实验：1、R型活细菌2、S型活细菌格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验说明?实验一3、加热杀死的S型活细菌说明?S型活细菌使小鼠死亡，而R型细菌无毒S型活细菌有毒，加热杀死的S型细菌无毒实验设计说明?4、R型的活细菌与加热杀死的S型细菌混合格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验实验一R型细菌S型细菌转化S型细菌后代结论：加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”。新问题后代转化因子是什么呢？多糖脂类蛋白质RNADNA加热杀死的S型细菌在杀死的S型细菌中含有哪些物质？实验设计：寻找转化因子但究竟哪一个才是转化因子呢？假如你是当时的科学家，在证明DNA、蛋白质还是其他物质是转化因子的实验中，你认为最关键的设计思路是什么？寻找转化因子必须将S型活细菌的蛋白质、DNA与其他物质分离、提取，单独作用于R型细菌，才能确定究竟谁是遗传物质。寻找转化因子多糖脂类蛋白质RNADNAS型活细菌分别与R型细菌混合培养S型?①只有加入哪种物质R菌才能转化为S菌呢？②加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？③加入DNA水解酶的作用是什么？④艾弗里的实验结论什么？⑤艾弗里的转化实验有哪些不足之处？请同学们阅读教材P44图3－3艾弗里证明DNA是遗传物质的实验，并思考以下问题：实验二、艾弗里的实验艾弗里的实验A组和B组比较，说明了什么?只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌艾弗里的实验加入DNA水解酶的作用是什么？说明了什么？分解DNA；说明完整的DNA才能起转化作用艾弗里的实验多糖脂类蛋白质RNADNADNA水解物S型活细菌分别与R型细菌混合培养R型R型R型R型R型S型R型S型R型“转化因子”是DNA，DNA才是遗传物质DNA纯度越高，转化越有效二.艾弗里确定转化因子的实验1944年实验结论：“转化因子”是DNA，DNA才是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质。（纠正了一个生物界的错误的普遍共识）思考：1、加入DNA酶的组意图何在？2、分析实验结果，能得出什么结论？将DNA分解艾弗里的实验思路肺炎双球菌（S型细菌和R型细菌）、细菌培养基将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别与R型细菌进行混合培养。观察其后代有无S型细菌出现。实验步骤：预期结果：实验结果：分析结论：只有DNA与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌DNA是遗传物质提出问题：S型细菌中的哪种物质是转化因子作出假设：DNA或蛋白质是转化因子实验材料：DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质肺炎双球菌转化实验分析体内转化实验体外转化实验实验者格思菲思艾弗里及同事培养细菌小鼠(体内)培养基(体外)实验结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌―→S型细菌S型细菌的DNA使R型细菌―→S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质联系1.所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌2.体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA3.两个转化实验都遵循对照原则1.20世纪20年代（1）观点：是生物体的遗传物质。（2）理由：①它是大约20种的组成的。②氨基酸有多种的，可能蕴含有。排列顺序2.20世纪30年代（1）观点：是遗传物质的观点占主导地位。（2）对DNA分子的认识：①DNA分子是由许多聚合而成的生物大分子。②脱氧核苷酸有四种，化学组成包括、碱基和。每一种含有特定的。磷酸蛋白质氨基酸遗传信息蛋白质脱氧核苷酸脱氧核糖碱基对遗传物质的早期推测课堂训练3．注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（）AR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4．格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行的体内转化实验，此实验的结果是（）Ａ．没有证明哪种物质是遗传物质Ｂ．证明了多糖是遗传物质Ｃ．证明了蛋白质是遗传物质Ｄ．证明了ＤＮＡ是遗传物质ＤA5．艾弗里及其同事研究肺炎双球菌的方法是（）A．杂交实验法B．同位素标记法C．病毒侵染法D．单独直接观察不同成分的作用D6、在肺炎双球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有（）①无毒R型②有毒R型③无毒S型④有毒S型A．①④B．②③C．③D．①③A7、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型细菌的DNA+DNA酶→加入R型细菌→②R型细菌的DNA+DNA酶→加入S型细菌→③R型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→④S型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→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D8、在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是()A．3和4B．1、3和4C．2、3和4D．1、2、3和4DB级：（选做）9、在肺炎双球菌的转化实验中，将R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡，则此过程中小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是下图哪个选项()B脱氧核苷酸的种类AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸20世纪30年代：DNA有重要作用问题1：为什么加热杀死后的S型细菌还能使R型活细菌转化成S型活细菌？问题2：为什么无毒R型活菌能转化成有毒S型活菌呢？S型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。问题3：该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验的结论又是什么？不能，其结论是S型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。3、艾弗里的实验证明了什么？被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型细菌转化成S型细菌的活性物质——“转化因子”。将S型活细菌的蛋白质、DNA与其他物质分离、提取，单独作用于R型细菌，才能确定究竟谁是遗传物质。复习：1、格里菲思的实验得出的结论是什么？2、艾弗里实验的设计思路是什么？“转化因子”是DNA，DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质。艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。思考：1、那么要怎样设计才能让人无可挑剔呢？设法把DNA和蛋白质分开，然后单独、直接观察DNA和蛋白质的作用。实验中最关键的设计思路：2、有没有比细菌更为简单的实验材料？艾弗里实验的结论足以让所有科学家信服吗？为什么？三、噬菌体侵染细菌的实验赫尔希蔡斯病毒：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：噬菌体动物病毒：流感病毒、天花病毒、HIV病毒、SARS病毒、乙肝病毒植物病毒：烟草花叶病毒按寄主分按遗传物质分DNA病毒：噬菌体RNA病毒：流感病毒、天花病毒、HIV病毒、SARS病毒、乙肝病毒噬菌体的结构模式图T2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA..三、噬菌体侵染细菌的实验1、实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌结构特点：①是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒②头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA①在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自宿主大肠杆菌②子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。噬菌体大肠杆菌2、T2噬菌体的繁殖3、噬菌体侵染细菌的动态过程：侵入别的细菌合成组装释放吸附侵入合成组装释放吸附首先，噬菌体的尾端吸附在细菌的表面侵入然后，噬菌体通过尾轴把DNA全部注进细菌体内，而蛋白质外壳则留在细菌体外，不起作用。噬菌体的DNA在细菌体内，使细胞本身的DNA解体，同时利用细菌的化学成分合成噬菌体自身的DNA和蛋白质，这些新合成的DNA和蛋白质外壳组装出很多个与亲代一模一样的子代噬菌体。最后，这些噬菌体由于细菌的解体而被释放出来，再去侵染其他的细菌。质疑：1、在噬菌体侵染细菌的过程中，是如何知道进入细菌的是“DNA”，留在外面的是“蛋白质外壳”的？放射性同位素标记法2、与同位素标记法有关的常见元素有哪些？3、到目前为止，你已学过几个利用放射性同位素标记技术的实验？H218O→18O2；14CO2→14C3→（14CH2O）4、实验中为什么用35S和32P作标记？用14C和18O同位素标记可行吗？对T2噬菌体的化学分析表明:硫（S）仅存在于蛋白质分子中,99%的磷（P）都存在于DNA分子中。把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用5、通过此项技术表明赫尔希的研究思路是什么?(一)标记噬菌体方法：同位素示踪(标记)法1、标记大肠杆菌在分别含有放射性同位素32p和35s的培养基中培养细菌大肠杆菌+含35s的培养基含35s的大肠杆菌大肠杆菌+含32p的培养基含32p的大肠杆菌2、标记T2噬菌体用上述细菌培养T2噬菌体，分别制备含32p的噬菌体和含35s的噬菌体T2噬菌体+含35s的大肠杆菌含35sT2的噬菌体T2噬菌体+含32p的大肠杆菌含32pT2的噬菌体思考：（1）、为什么用大肠杆菌培养噬菌体，而不用培养基培养？病毒只寄生在活细胞中（2）能不能同时对同个噬菌体标记35S又标记32P？检测时蛋白质外壳和DNA均有放射性(二)实验步骤:标记细菌标记噬菌体噬菌体侵染细菌（短时间保温）搅拌离心观察放射性的分布（一组用32P标记DNA，一组用35S标记蛋白质)搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离内部DNA不存在了的噬菌体外壳离心的目的：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。“短时间”：保证子代噬菌体的DNA和蛋白质在大肠杆菌中正处于合成阶段，子代噬菌体还没有组装好，或虽已经组装但并未使细菌发生裂解“保温”：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。赫尔希和蔡斯的实验标记35S噬菌体侵染未标记的大肠杆菌赫尔希和蔡斯的实验标记32P噬菌体侵染未标记的大肠杆菌离心离心1、为什么选择35S和32P作标记而不选用其他的同位素?2、第一（二）组实验中为什么上清液的放射性很高（低），沉淀物的放射性很低（高）？因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于DNA的组分中。用14C和18O等元素是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。在第一组实验中，35S标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合培养后，搅拌不充分，使吸附在大肠杆菌外被35S标记的噬菌体蛋白质外壳没有与大肠杆菌完全分离开，离心后进入沉淀物中，使沉淀物中出现放射性。在第二组实验中，32P标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养的时间过长，噬菌体在大肠杆菌