省级优质课件 第一节 DNA是主要的遗传物质

孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由控制。染色体摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于上。蛋白质和DNA科学家发现：染色体主要组成成分：。遗传因子谁是遗传物质问题探讨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？1、遗传物质可能具有什么特点？遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制，传递给下一代等。2、证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？同位素标记法、分离提纯法等。人们认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子，各种氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的蛋白质。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。蛋白质是生物体的遗传物质。一、对遗传物质的早期推测20世纪20年代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，脱氧核苷酸有4种，多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。脱氧核糖磷酸碱基20世纪30年代人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸（DNA基本单位）聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。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有重要作用一、肺炎双球菌的转化实验DNA是遗传物质的证明实验：直接证据菌落（肉眼观察）荚膜（显微镜观察）毒性（动物实验）R型细菌S型细菌粗糙Rough光滑Smooth有多糖荚膜无多糖荚膜无毒有毒人肺炎小鼠败血症（一）体内转化实验(1928年,英国,格里菲思)实验材料：肺炎双球菌、小鼠第1组将R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。第2组将S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。(二)肺炎双球菌的体内转化实验第3组将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。第4组将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。从小鼠体内分离出S型活细菌。格里菲思从第四组实验的小鼠尸体中分离出了有毒性的S型细菌，而且这些S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这说明了什么？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，而且这种性状的转化是可以遗传的。已经被加热杀死的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”，这种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。格里菲思实验的推论是什么?这种转化因子究竟是什么呢？在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。实验方案:2、分别与R型细菌混合培养，观察其后代是否有S型细菌出现。1、艾弗里从活的S型细菌中分离，提取出各种成分，(DNA、蛋白质和多糖等物质)。结果发现：只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，并且DNA的纯度越高，转化就越有效；如果用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，就不能使R型细菌发生转化。R型细菌二、艾弗里确定转化因子的实验R型细菌只长R型菌只长R型菌R型细菌S型菌的DNAS型菌的蛋白质或荚膜多糖S型菌的DNA+DNA酶S型菌R型菌DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。以上转化实验表明：DNA是遗传物质。实验结论：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（1）噬菌体的结构模式图三、噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头、尾的外壳都是由蛋白质构成的，头的内部含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放大量的噬菌体。（1）噬菌体的结构模式图T2噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA?在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质,40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验1、为什么选择35S和32P作标记而不选用其他的同位素?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。(一)标记噬菌体方法：同位素示踪(标记)法①标记大肠杆菌大肠杆菌+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T2噬菌体+含35s的大肠杆菌蛋白质含35s的T2噬菌体T2噬菌体+含32p的大肠杆菌DNA含32p的T2噬菌体(二)实验步骤: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32P标记DNA，一组用35S标记蛋白质)搅拌的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。离心离心噬菌体分别被35S或32P标记用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射物质1、离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质发现：用35S标记的一组感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中。想一想，这一结果说明了什么？2、进一步观察发现：细菌裂解释放出的噬菌体，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记的蛋白质。想一想，这一结果又说明了什么？噬菌体侵染大肠杆菌实验中DNA被注入大肠杆菌，蛋白质未注入。DNA是遗传物质在第一组实验中，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短，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液；混合培养的时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。3、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）？第二组实验（三）实验结果及结论：第一组实验亲代噬菌体32P标记DNA35S标记蛋白质大肠杆菌内有32P标记DNA无35S标记蛋白质子代噬菌体DNA有32P标记外壳蛋白质无35S实验结论DNA分子是遗传物质赫尔希和蔡斯实验表明：噬菌体侵染细菌时，ＤＮＡ进入到细菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的ＤＮＡ遗传的。ＤＮＡ才是真正的遗传物质。三、噬菌体侵染细菌的实验1952返回思考与讨论1.细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（2）繁殖快。细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2、设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。3.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。DNA—主要的遗传物质DNA是唯一的遗传物质吗？遗传物质的类型RNA蛋白质感染不感染烟草花叶病毒烟叶烟叶得花叶病不得花叶病四、DNA是主要的遗传物质（一）RNA是遗传物质的证据结论：烟草花叶病毒的RNA控制其性状，RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。具有细胞结构的生物真核生物的遗传物质原核生物的遗传物质DNA多数病毒的遗传物质是DNA少数病毒的遗传物质是RNA绝大多数生物的遗传物质是DNA（二）总结：DNA是主要的遗传物质（既含DNA又含RNA）(噬菌体)（烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒）植物细胞中DNA的载体：染色体、叶绿体、线粒体动物细胞中DNA的载体：染色体、线粒体所以说，染色体是DNA的主要载体。五、DNA的分布原核细胞和病毒没有染色体。1.对遗传物质的最确切地描述是（）A.生物体内由单核苷酸组成的一类物质B.细胞内核糖核酸和脱氧核糖核酸的总称C.能够控制生物性状遗传的物质D.具有传递、表达和改变遗传信息功能的物质D课堂练习1.噬菌体外壳的合成场所是A.细菌的核糖体B.噬菌体的核糖体C.噬菌体的基体D.细菌的拟核2.噬菌体在繁殖过程中利用的原料是A.自己的核苷酸和氨基酸B.自己的核苷酸和细菌的氨基酸C.细菌的核苷酸和氨基酸D.自己的氨基酸和细菌的核苷酸6.DNA是主要的遗传物质是指（）A.遗传物质的主要载体是染色体B.大多数生物的遗传物质是DNAC.细胞里的DNA大部分在染色体上D.染色体在遗传上起主要作用7.在肺炎双球菌的转化实验中,使R型活菌转化成S型活菌的转化因子是：A.荚膜B.蛋白质C.多糖D.S型细菌的DNA•2．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4个步骤：①培养噬菌体(侵染细菌)，②35S和32P标记噬菌体，③放射性检测，④离心分离。实验步骤的先后顺序为()•A．①②④③B．④②①③•C．②①④③D．②①③④ABB35s31P32PDNA是遗传物质课后练习基础题1.（1）（×）;(2)（×）。2.C。3.D。拓展题1.实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。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。2.肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。