《第一节核酸是遗传物质的证据》ppt课件.ppt

第一节 核酸是遗传物质的证据,第一节 核酸是遗传物质的证据课件3,生物的遗传现象 早在公元前3世纪，吕氏春秋中就记载着“夫种麦而得麦，种稷而得稷，人不怪已”。我们也常说“种瓜得瓜，种豆得豆”。这些说法反映了亲代与子代之间在形态、结构和生理功能上非常相似，这就是遗传现象。正是生物的遗传特性，才使生物界的物种能够保持相对稳定。,请思考：1.大多数生物的遗传物质是什么？2.如何设计实验证明某一种物质是遗传物质？,主题一 DNA是遗传物质的直接证据 _ RNA 蛋白质,1.染色体的化学成分,_,DNA,组蛋白,非组蛋白,2.噬菌体侵染细菌的实验(1)实验材料：噬菌体。_ _构成的外壳 _分子位于头部内特点：专门寄生在_体内的病毒。(2)实验思路：用不同的放射性同位素分别标记_和_，直接单独地去观察它们的作用。,结构,蛋白质,DNA,细菌,蛋白质,DNA,(3)实验过程：,_,_,_,_,_,_,培养,离心,检测,含放射性物质,几乎不含放射性物质,含放射性物质,(4)实验说明及结论：,_,_,_,_,_,无,无,有,有,DNA是遗传物质,【想一想】上述实验中，为什么选择35S和32P这两种同位素分别标记蛋白质和DNA呢？用14C等同位素标记可行吗？提示：因为蛋白质含有而DNA不含有的特殊元素是S，DNA含有而蛋白质几乎不含有的元素是P，所以用35S标记蛋白质而用32P标记DNA。由于蛋白质和DNA都含有C、H、O、N元素，所以此实验不能用这四种元素的同位素标记。,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的新技术，完成了一个证明DNA是遗传物质的实验。请探讨下列问题。1.解释标记T2噬菌体的方法(1)用含放射性同位素35S和32P的培养基能直接标记T2噬菌体吗？为什么？提示：不能。因为T2噬菌体属于病毒，只能寄生在宿主细胞内，离开活细胞不能繁殖。,(2)如何用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA？提示：先标记细菌，再用有标记的细菌培养噬菌体。细菌+含35S的培养基 含35S的细菌 标记蛋白质 细菌+含32P的培养基 含32P的细菌 标记核酸 T2噬菌体+含35S的细菌 含35S的 T2噬菌体标记外壳 T2噬菌体+含32P的细菌 含32P的 T2噬菌体标记核酸,标记细菌,标记T2噬菌体,2.分析实验数据的误差(1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若离心所得的悬浮液中具有很高的放射性，应如何解释？提示：培养时间过短或过长，部分亲代噬菌体未侵染大肠杆菌或部分子代噬菌体已被释放出来。【精讲点拨】用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，悬浮液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性。从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过短或过长，则会使悬浮液的放射性含量较高。,(2)用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，若离心所得的沉淀中具有很高的放射性，应如何解释？提示：培养时间过短，T2噬菌体吸附在大肠杆菌表面，离心后，随大肠杆菌沉淀，使沉淀物中具有很高的放射性；搅拌不充分，T2噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌沉淀从而使沉淀物中具有很高的放射性。,噬菌体侵染细菌的实验结果(1)含35S的噬菌体侵染细菌，悬浮液中放射性高，沉淀中放射性很低，说明噬菌体的外壳没有进入宿主细胞内。(2)含32P的噬菌体侵染细菌，沉淀中放射性高，悬浮液中放射性很低，说明噬菌体的DNA进入宿主细胞内，起遗传物质的作用。,【典题训练】(2012湖州高二检测)在“噬菌体侵染细菌”的实验中，若放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中，则获得标记噬菌体的方法是()A.用含35S的培养基直接培养噬菌体B.用含32P的培养基直接培养噬菌体C.先用含35S的培养基培养噬菌体，再用该噬菌体培养细菌D.先用含32P的培养基培养细菌，再用该细菌培养噬菌体【解题指南】噬菌体只能寄生在活细胞内，离心后含噬菌体DNA的宿主细菌位于沉淀中。,【解析】选D。S仅存在于蛋白质分子中，99%的P都存在于DNA分子中；在“噬菌体侵染细菌”的实验中，离心管的沉淀物主要是被感染的细菌，所以应用32P标记噬菌体。由于病毒是活细胞寄生生物，所以应先用含32P的培养基培养细菌，再用该细菌培养噬菌体，才能获得含32P标记的噬菌体。,【变式训练】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.噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体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.离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中【解析】选A。保温时间过长，部分大肠杆菌裂解，其中含放射性的噬菌体被释放出来，所以在上清液中出现少量的放射性。,主题二 肺炎双球菌转化实验1.肺炎双球菌的类型及特点 致病的_：有_，菌落_ 不致病的_：无_，菌落_,肺炎双球菌,S型,R型,荚膜,光滑,荚膜,粗糙,2.活体细菌转化实验(2)结论：S型菌中的“转化因子”进入R型菌体内，引起R型菌产生稳定的_。,R型活菌,注射,S型活菌,加热杀死 的S型菌,R型活菌,加热杀死的S型菌,小鼠_,小鼠_,分离出,_,小鼠_,结果,小鼠_,分离出,_和R型活菌,小鼠,注射,注射,注射,结果,结果,结果,不死亡,死亡,S型活菌,不死亡,死亡,S型活菌,遗传变异,3.离体细菌转化实验(1)过程：,DNA,蛋白质,荚膜物质,DNA+DNA酶,活的S型菌,分别与R型菌混合培养,R,S,R,R,R,(2)分析：S型菌的_能使R型菌发生转化。S型菌的_等其他物质不能使R型菌发生转化。(3)结论：_是遗传物质，它赋予了生物的_。【想一想】离体细菌转化实验最关键的设计思路是什么？提示：设法将S型菌的各成分分开，分别观察各种成分的作用。,DNA,蛋白质,DNA,遗传特性,1.探讨活体细菌转化实验请结合活体细菌转化实验过程，思考以下问题。(1)在活体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怎样设计的？提示：实验中设计了对照实验，其中R型活菌和加热杀死的S型菌混合注射到小鼠体内的一组为实验组，其他三组均为对照组。,(2)注射R型活菌与加热杀死的S型菌实验中从小鼠体内可分离出有毒性的S型活菌说明了什么？对这种有毒性S型活菌进行培养增殖，其后代也是有毒性的S型菌，这又说明了什么？提示：该实验说明了无毒性的R型活菌转化为有毒性的S型活菌，并且这种性状的转化可以遗传。,2.探讨离体细菌转化实验请结合离体细菌转化实验过程，思考以下问题：(1)S型活菌的DNA和R型活菌混合培养后，所有的R型菌均转化为S型菌吗？提示：没有。由于转化效率非常低，故R型菌转化为S型菌的仅仅是少部分，大多数后代依然是R型菌。,(2)从对照实验的角度分析，此实验的单一变量是什么？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。提示：此实验的单一变量是向R型菌培养液中加入的物质；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。,(3)试分析在此实验中，又进一步加了一组实验，即用R型菌与S型菌的DNA+DNA酶混合培养，试分析这一组实验的目的是什么。提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，说明DNA必须保持完整性才能完成其功能。同时，也从反面证明DNA是遗传物质。,活体与离体细菌转化的比较,1.两个肺炎双球菌转化实验的异同(1)相同点:材料相同：均使用R型菌和S型菌。实验原则相同：均遵循了对照原则。(2)不同点:方法不同：一个是活体转化实验；另一个是离体转化实验。结论不同：活体细菌实验证明加热杀死的S型菌存在“转化因子”；离体细菌实验证明了“转化因子”是DNA。,2.R型菌转化成S型菌的原理(1)核酸对于温度的耐受力强于蛋白质，当恢复温度后，DNA能够恢复活性。(2)转化作用的实质是外源DNA与受体DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。DNA纯度越高，转化效率越高。,【典题训练】(2012衢州高二检测)科学家通过实验证实了在肺炎双球菌转化过程中，起转化作用的是DNA。请利用DNA酶做试剂，选择适当的材料用具，设计实验方案，验证“促进R型菌转化成S型菌的物质是DNA”，并预测实验结果及结论。(1)实验设计方案：第一步：从S型菌中提取DNA；第二步：制备符合要求的培养基，将其均分为三份，标为A、B、C，分别做如下处理：,第三步：_；第四步：将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况。(2)预测实验结果并得出结论：_。(3)通过设计的实验，还能得出什么结论？_。【解题指南】该实验是验证性实验，A组是对照组，B组和C组为实验组，实验结果要根据验证目的定性预测。,【解析】本题主要考查实验的对照原则及实验结论的获得。由于表格中A组未加任何提取物，则另两组必然分别添加S型菌DNA、S型菌DNA和DNA酶。制备好培养基后需要接种并培养，由于DNA酶能水解DNA，因此加DNA酶的C组与不加任何提取物的A组结果相同，R型菌没有转化成S型菌，只有加入S型菌DNA的一组出现S型菌。,答案：(1)第二步：g.加入提取出的S型菌DNAh加入提取出的S型菌DNA和DNA酶第三步：将R型菌分别接种到三组培养基上(2)A、C组中未出现S型菌，只有B组培养基中出现S型菌；说明DNA分子可以使R型菌转化为S型菌(3)DNA结构要保持完整性才能促使R型菌转化为S型菌,主题三 烟草花叶病毒的感染和重建实验1.烟草花叶病毒的组成_外壳和一条_链。2.过程(1)烟草花叶病毒的蛋白质 烟草 烟草_病毒。(2)烟草花叶病毒的RNA 烟草 烟草_病毒。,蛋白质,RNA,侵染,侵染,不感染,感染,(3)烟草花叶病毒的RNA+RNA酶 烟草 烟草_病毒。重建病毒 烟草 _后代。重建病毒 烟草 _后代。3.结论烟草花叶病毒的遗传物质是_。,侵染,(4)TMV A型蛋白质 TMV B型RNA,侵染,(5)TMV A型RNA TMV B型蛋白质,侵染,不感染,B型,A型,RNA,【记一记】细胞生物与病毒的遗传物质(1)由细胞构成的生物，包括原核生物和真核生物，它们的遗传物质都是DNA。(2)病毒只含有一种核酸(DNA或RNA)，它含有的该种核酸就是其遗传物质。,结合烟草花叶病毒的感染和重建实验，探讨下列问题。(1)该实验是如何形成对照的？实验结果说明了什么？提示：两种组合的烟草花叶病毒形成对照。实验结果说明只有RNA而没有DNA的病毒中，RNA是遗传物质。(2)为什么说DNA是主要的遗传物质？提示：绝大多数生物的遗传物质是DNA，但含RNA的病毒的遗传物质是RNA。,遗传物质、主要的遗传物质和遗传物质的主要载体之间的区别(1)遗传物质：核酸(DNA或RNA)。(2)DNA是主要的遗传物质。(3)遗传物质的主要载体：染色体。,遗传物质的分布遗传物质主要存在于细胞核或拟核内，还有部分存在于线粒体、叶绿体和质粒中，所以生物的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果。,【典题训练】科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验(见下表)中，不可能出现的结果是()A.实验B.实验C.实验D.实验,【解题指南】子代烟草花叶病毒的类型及病斑是一致的，都是由亲代的RNA决定的。【解析】选C。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，而蛋白质不是遗传物质，因此在实验中，组合病毒的遗传物质来自b型TMV，因此病斑类型是b型，病斑中分离出的病毒类型也应是b型。,【误区警示】DNA不一定是遗传物质(1)一切有细胞结构的生物，遗传物质都是DNA，但部分病毒的遗传物质是RNA。(2)对于整个生物界而言，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。(3)DNA是主要的遗传物质，是针对整个生物界而言，而不是针对某一个体。,