一轮复习DNA是主要的遗传物质(上课用).ppt
第三单元 基因的本质与基因的表达第一讲 DNA是主要的遗传物质,一、DNA是遗传物质的证据,1间接证据(早期推测),A:蛋白质是遗传物质(20世纪20年代),各种氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着。,蛋白质,遗传信息,推测：是遗传物质。,蛋白质,一、DNA是遗传物质的证据,1间接证据(早期推测),稳定,DNA,蛋白质,DNA,DNA,连续,B:DNA是遗传物质,遗传物质必须具备的特点,1、具有存储巨大数量信息的可能2、在生长和繁殖过程中能精确的自我复制3、能指导蛋白质的合成从而控制生物的性 状和新陈代谢4、分子结构相对稳定（但特殊情况下能产 生变异）,问题：两种不同的推测如何求证呢？,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据(1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化),两种菌落的比较,无毒,有毒,2直接证据(1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化),注入R型活细菌，小鼠不死亡。,注入S型活细菌，小鼠死亡。,R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合后注入，小鼠死亡。,注入加热杀死的S型细菌，小鼠不死亡。,实验结论：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,实验结果：从第四组小鼠体内分理处S型活细菌,转化因子,(1)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，而DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。(3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。,加热灭活的S菌为什么能让R型菌转变成S菌？,本实验体现了一个完整的科学发现过程的一部分，即发现问题 提出假说实验验证得出结论的前两步，后两步由艾弗里完成。,如果请你设计一个实验来确定转化因子，你的实验设计思路是什么?,艾弗里转化实验(体外转化),S型细菌,分别与R型活细菌培养,R型,R型,R型与S型,分 离,多糖,蛋白质,DNA,DNA酶,R型,艾弗里转化实验(体外转化),实验结果：只有加入DNA才转化；DNA越纯，转化越有效；用DNA酶处理DNA，不再转化。,实验结论:转化因子是DNA。,艾弗里转化实验(体外转化),艾弗里的实验设计有什么巧妙之处？,把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA的作用；设计对照实验，用DNA酶处理，观察DNA的作用。,2、将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型、R型细菌的含量变化情况如图所示：,a、从免疫学角度解释：曲线ab段下降的原因是,R型菌被小鼠的免疫系统所消灭,b、曲线bc段上升的原因是,部分R型细菌转化,为有毒S型细菌后在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力下降,0,含量,时间,a,b,c,R型细菌,S型细菌,艾弗里转化实验(体外转化),艾弗里的实验有什么不足之处？,受技术限制DNA无法100%提纯，总含少量蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。,噬菌体侵染细菌的动态过程：,动画,侵入别的细菌,侵入,合成,吸附,组装,释放,三、噬菌体侵染细菌的实验,1952年赫尔希和沙斯 T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,实验方法:同位素标记法 同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。人们可以根据这种化合物的性质，对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做同位素标记法。,在T2噬菌体的化学分析中,对蛋白质和DNA的进一步分析表明:硫仅存在于蛋白质分子中,99%的磷都存在于DNA分子中.,1.用哪些同位素标记DNA和蛋白质?,提示：DNA有，但多数蛋白质没有的元素是哪种？只有蛋白质有，而DNA没有的元素又是哪种？,用35S标记部分噬菌体的蛋白质，用32P标记部分噬菌体的DNA。,怎样用同位素分别标记DNA和蛋白质?,1.用分别放有35S 和32P的培养基培养细菌2.用噬菌体分别侵染上述细菌3.制备分离只含35S或只含32P的噬菌体,（2）实验过程：,蛋白质含35S的噬菌体,+细菌(未标记),上清液(T2噬菌体颗粒)-含放射性物质35S,沉淀被感染的细菌和新形成的噬菌体-未检测到35S,说明蛋白质外壳并没有进入到细菌内,用放射性同位素35S标记噬菌体外壳蛋白质,用放射性同位素32P标记内部DNA,DNA含32P的噬菌体,+细菌(未标记),(T2噬菌体颗粒)-未检测到32P,被感染的细菌和新形成的噬菌体中-检测到32P,说明DNA进入到细菌内去了,蔡斯和赫尔希的实验设计：2、在噬菌体侵染细菌后、大肠杆菌裂解前搅拌，使细菌外的噬菌体与细菌分离；3、取上清液和沉淀物分别检测其放射性，结果如下：,结论：才是真正的遗传物质,DNA,3、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：上清液和沉淀物中的成分分别是 和，原因是：。进入细菌体内的是噬菌体的,依据是：。该实验能否证明DNA是遗传物质？能否证明蛋白质不是物质？,噬菌体外壳,细菌,两者密度不同,DNA,放射性32P存在于沉淀物中,只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳未进入细菌。,练习：,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒(TMV)对烟草的感染与重建 烟草花叶病毒(简称TMV)，其基本成分是蛋白质和RNA，体内无DNA。为查明其遗传物质，1957年格勒和施拉姆进行了如下实验：,(1)实验一,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据,结论：烟草花叶病毒的遗传物质是。,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据,(2)实验二,RNA,2DNA是主要的遗传物质普遍性规律(1)一切生物的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。(2)凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物)，其遗传物质都是DNA，其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。(3)DNA病毒(如噬菌体)的遗传物质是DNA；只有极少数RNA病毒的遗传物质是RNA。结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。,二、DNA是主要的遗传物质,生物的遗传物质,无细胞结构,真核生物和原核生物,一切生物的遗传物质是核酸，DNA是主要的遗传物质,有细胞结构,病毒,DNA,RNA 或 DNA,1.肺炎双球菌的转化实验(1)加热杀死的S型细菌能使R型活细菌发生转化的原因：加热到一定温度，蛋白质的分子结构(空间结构)会被破坏而变性，从而丧失生物活性。因此，加热引起蛋白质变性是导致S型细菌死亡的原因。,S型细菌体内的DNA热稳定性较高，把DNA溶液加热至沸点，可使其氢键断裂，双螺旋解体，但若将其缓慢冷却，分离的单链又可部分地得以重聚，恢复其双螺旋结构。因此，在一定温度范围内，加热不会导致DNA变性。当与R型细菌混合培养时，S型细菌DNA进入R型细菌体内，这叫DNA的转化。,1.肺炎双球菌的转化实验,2噬菌体侵染细菌的实验(1)用放射性元素无法直接标记无自主代谢能力的噬菌体，只有用相关元素标记其宿主，再让噬菌体侵染宿主，才能使其增殖，子代被标记。(2)噬菌体在宿主细胞中的增殖过程包括：吸附注入合成装配释放。(3)从组成化合物的元素可知，S只存在于某些蛋白质中，P主要分布于DNA(核酸)中，故可用其同位素标记两种成分。,(4)虽然细菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验方法不同(前者为直接分离培养法，后者为放射性同位素示踪法)，但思路基本一致且都遵循了对照原则。(5)两个实验的结论都是DNA是遗传物质,2噬菌体侵染细菌的实验,实验过程中排除干扰因素的常用方法将各种物质分开来分别实验。用同位素进行示踪(如在噬菌体侵染细菌的实验中用32P和35S分别标记DNA和蛋白质)。利用酶的专一性除去某些干扰物质(如在肺炎双球菌的转化实验中选用DNA酶降解DNA作对照实验)。,
