DNA是主要的遗传物质(上课用).ppt
第第3章章基因的本质基因的本质孟德尔通过豌孟德尔通过豌豆实验证明了豆实验证明了生物的性状由生物的性状由 控制。控制。遗传因子遗传因子染色体染色体摩尔根通过果摩尔根通过果蝇实验证明了蝇实验证明了基因位于基因位于 上。上。科学家发现：染色体科学家发现：染色体主要组成成分主要组成成分 蛋白质和蛋白质和DNA。历史的步伐历史的步伐DNA染色体在遗染色体在遗传上的连续传上的连续性和稳定性性和稳定性?蛋白质蛋白质一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早期推测蛋白质的基本组成单位蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息蛋白质是生物体主要的遗传物质蛋白质是生物体主要的遗传物质实验材料：实验材料：两种肺炎双球菌 多多糖糖类类荚荚膜膜R型菌型菌菌落菌落:粗糙粗糙 无荚膜，无毒无荚膜，无毒S型菌型菌菌落菌落:光滑光滑(S Smooth)有荚膜，有毒，有荚膜，有毒，可致死可致死二、肺炎双球菌的转化实验二、肺炎双球菌的转化实验(R Rough)1 1.将将无毒性的无毒性的R R型活细菌型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。注射到小鼠体内，不死亡。2.2.将将有毒性有毒性S S型活细菌型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。注射到小鼠体内，患败血症死亡。3.3.将将加热杀死后的加热杀死后的S S型细菌型细菌注射到小鼠体内，不死亡。注射到小鼠体内，不死亡。4.4.将将无毒性无毒性R R型活细菌与加热杀死后的型活细菌与加热杀死后的S S型细菌混合型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。一一.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验 已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌中，型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性必然含有某种促成这一转化的活性物质物质转化因子转化因子格里菲思实验的结论是什么格里菲思实验的结论是什么?实验结论：实验结论：“转化因子转化因子”是什么是什么？在证明在证明DNA还是蛋白质或其他物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质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？思路是什么？必须将蛋白质、其他物质与必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。质。多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA RNA DNADNA加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌在杀死的在杀死的S S型细菌中含有哪些物质？型细菌中含有哪些物质？寻找转化因子寻找转化因子：但究竟哪一个才是转化因子呢？但究竟哪一个才是转化因子呢？二、二、艾弗里确定转化因子的实验艾弗里确定转化因子的实验R型细菌型细菌R型细菌型细菌只长只长R型菌型菌只长只长R型菌型菌R型细菌型细菌S型菌型菌R型细菌型细菌S型菌的型菌的DNAS型菌的型菌的蛋白质或荚膜多糖蛋白质或荚膜多糖S型菌的型菌的DNA+DNA酶酶 实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：实验过程：多糖多糖多糖多糖 脂类脂类脂类脂类 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 RNA DNA DNARNA DNA DNARNA DNA DNARNA DNA DNA+DNA+DNA+DNA+DNA酶酶酶酶 分别与分别与分别与分别与R R R R型活细菌混合培养型活细菌混合培养型活细菌混合培养型活细菌混合培养 R R R R R R R S R R R S R R S S S S型活细菌型活细菌型活细菌型活细菌 R R S S 多多多多数数数数少少少少数数数数二二.艾弗里确定转化因子的实验艾弗里确定转化因子的实验1944年年DNADNA“转化因子转化因子”是是DNA，DNA才是遗传物质才是遗传物质 DNADNA纯度越高，转化越有效纯度越高，转化越有效实验结论：实验结论：“转化因子转化因子”是是DNA，DNA才是遗传物质才是遗传物质，而，而蛋白质等其他物质不是蛋白质等其他物质不是遗传物质遗传物质。（纠正了一个生物界的错误的普遍共识）（纠正了一个生物界的错误的普遍共识）这个实验结论足以让所有科学这个实验结论足以让所有科学家信服吗？家信服吗？1 1、加入、加入DNADNA酶的组意图何在？酶的组意图何在？2 2、分析实验结果，能得出什么结论？、分析实验结果，能得出什么结论？艾弗里的实验引起了人们的注意，但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是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度，纯度最高时也还有最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。人对实验结论表示怀疑。有没有比细菌更为简单的实验材料？有没有比细菌更为简单的实验材料？1952年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯以T2T2T2T2噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记放射性同位素标记放射性同位素标记放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验.思维碰撞思维碰撞实验材料：实验材料：T2T2噬菌体、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌三三.噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验T2 2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA.T T2 2 噬菌体的特点噬菌体的特点 是一种专门是一种专门寄生寄生在大肠杆菌体内的病毒在大肠杆菌体内的病毒 头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNADNA在在自身遗传物质自身遗传物质的指导下进行繁殖的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌原料来自大肠杆菌子代噬菌体从子代噬菌体从宿主细胞宿主细胞裂解释放裂解释放。噬菌体噬菌体大肠杆菌大肠杆菌噬菌体侵染细菌的动态过程：噬菌体侵染细菌的动态过程：侵入别的细菌侵入别的细菌合成合成组装组装释放释放吸附吸附侵入侵入合成合成组装组装释放释放吸附吸附 首先，噬菌体的尾端吸附首先，噬菌体的尾端吸附在细菌的表面在细菌的表面侵入侵入然后，然后，噬菌体通过尾轴把噬菌体通过尾轴把DNA全部全部注进细菌体内，而蛋注进细菌体内，而蛋白质外壳则留在细菌体外，不白质外壳则留在细菌体外，不起作用。起作用。噬菌体的噬菌体的DNA在细菌体内，在细菌体内，使细胞本身的使细胞本身的DNA解体，同时解体，同时利用细菌的化学成分合成噬菌利用细菌的化学成分合成噬菌体自身的体自身的DNA和蛋白质，和蛋白质，这些新合成的这些新合成的DNA和和蛋白质外壳组装出很多个与蛋白质外壳组装出很多个与亲代一模一样的子代噬菌体。亲代一模一样的子代噬菌体。最后，这些噬最后，这些噬菌体由于细菌的解菌体由于细菌的解体而被释放出来，体而被释放出来，再去侵染其他的细再去侵染其他的细菌。菌。1、实验设计思路：、实验设计思路：3、实验过程：、实验过程：把蛋白质和把蛋白质和DNA区分开区分开，直接地、单，直接地、单独地观察独地观察DNA和蛋白质的作用和蛋白质的作用(1)标记细菌标记细菌细菌+含35S的培养基细菌+含32P的培养基含35S的细菌含32P的细菌(2)标记噬菌体标记噬菌体噬菌体+含35S的细菌噬菌体+含32P的细菌含35S的噬菌体含32P的噬菌体(3)噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体+细菌含32P的噬菌体+细菌:上清液放射性很高上清液放射性很高,沉淀物放射性很沉淀物放射性很低低:上清液放射性很上清液放射性很低低,沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高2、实验方法：、实验方法：放射性同位素标记法放射性同位素标记法三三.噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验标记标记侵染侵染搅拌搅拌离心，离心，检测检测噬菌体比大肠杆菌轻噬菌体比大肠杆菌轻4、噬菌体侵染细菌实验的噬菌体侵染细菌实验的检测结果检测结果：上清液：沉淀物：噬菌体细菌(外壳)(被注入的DNA)35S标记的实验标记的实验32P标记的实验标记的实验标记部位标记部位放射性放射性情况情况上清液沉淀物蛋白质DNA有放射性无无有放射性上清液上清液“放射性很高放射性很高”沉淀物沉淀物“放射性很高放射性很高”？沉淀物也有放射性沉淀物也有放射性上清液也有放射性上清液也有放射性分离不完全分离不完全(噬菌体蛋白质外壳噬菌体蛋白质外壳)释放出来的、未侵染释放出来的、未侵染的噬菌体的噬菌体/释放的/未侵染的)很高很低很低很高DNA是遗传物质是遗传物质1928年年格里菲思格里菲思体内转化实验体内转化实验1944年年艾弗里艾弗里体外转化实验体外转化实验1952年年赫尔希、蔡斯赫尔希、蔡斯噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验经典实验经典实验DNADNA是唯一的遗传物质吗？是唯一的遗传物质吗？流感病毒流感病毒SARS病毒病毒烟草花叶病毒烟草花叶病毒下面这些生物的遗传物质是什么？下面这些生物的遗传物质是什么？敢于质疑敢于质疑敢于质疑敢于质疑 如果你是科学家，如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？病毒的遗传物质是什么？背景知识：背景知识：烟草花叶病烟草花叶病毒毒TMVTMV是由是由RNARNA和蛋和蛋白质白质组成的，在感染烟组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。草时，会出现致病斑。课堂延伸课堂延伸烟草花叶病毒不含烟草花叶病毒不含DNA，只有，只有RNA和蛋白和蛋白质，其遗传物质是什么？质，其遗传物质是什么？烟草花叶病毒的遗传物质是烟草花叶病毒的遗传物质是RNA思路思路:烟草花叶病毒的烟草花叶病毒的RNARNA和蛋白质区分开，和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质而判断谁才是遗传物质仅仅RNARNA能使烟草产生原样病斑能使烟草产生原样病斑仅蛋白质能使烟草产生原样病斑仅蛋白质能使烟草产生原样病斑RNARNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑和蛋白质都能使烟草产生原样病斑若出现若出现结果则仅结果则仅RNARNA是遗传物质；是遗传物质；若出现若出现结果则仅蛋白质是遗传物质；结果则仅蛋白质是遗传物质；若出现若出现结果则结果则RNARNA和蛋白质都是遗传物质和蛋白质都是遗传物质预测结果：预测结果：预测结果：预测结果：（现象）（现象）（现象）（现象）提出问题：提出问题：提出问题：提出问题：作出假设：作出假设：作出假设：作出假设：设计实验：设计实验：设计实验：设计实验：课题：探究课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？烟草花叶病毒的遗传物质是什么？得出结论：得出结论：得出结论：得出结论：实验探究实验探究实验探究实验探究蛋白质蛋白质RNA分分离离感染感染烟草烟草感染感染烟草烟草实验实验结果结果出现病斑出现病斑不出现病斑不出现病斑实验实验结果结果结论：结论：RNARNA是是烟草花叶病毒的烟草花叶病毒的遗传物质遗传物质分离分离分离分离重组重组重组重组感染新的病毒新的病毒产生产生哪种哪种病毒？病毒？RNARNA病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是RNARNA四四.烟草花叶病毒重建实验烟草花叶病毒重建实验细胞结构细胞结构生物生物原核生物原核生物真核生物真核生物遗传物质是遗传物质是DNADNA非细胞结非细胞结构生物构生物遗传物质是遗传物质是RNARNA只含只含DNADNA的病毒：的病毒：只含只含RNARNA的的病毒病毒：生生物物总结总结4 4、由于大多数生物的遗传物质是由于大多数生物的遗传物质是DNADNA，所以说所以说DNADNADNADNA是主要是主要是主要是主要的遗传物质的遗传物质的遗传物质的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明菌的实验只能证明DNADNA是是是是遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质。3 3、在、在只含只含RNARNA的少数病毒的少数病毒（烟草花叶病毒、（烟草花叶病毒、HIVHIV、SARSSARS、流感、禽流感）中，流感、禽流感）中，RNARNA才作为遗传物质。才作为遗传物质。2 2、凡是具有细胞结构的生物，凡是具有细胞结构的生物，既有既有DNADNA，又有，又有RNARNA，遗，遗传物质是传物质是DNADNA1 1、一切生物的遗传物质是核酸、一切生物的遗传物质是核酸实验原理和方法实验原理和方法蛋白质的组成元素：蛋白质的组成元素：DNA的组成元素：的组成元素：（标记（标记32p）（标记（标记35s）标记噬菌体方法：标记噬菌体方法：v在分别含有放射性同位素在分别含有放射性同位素32p和和35s的培养基的培养基中培养细菌中培养细菌v分别用上述细菌培养分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含噬菌体，制备含32p的噬菌体和含的噬菌体和含35s的噬菌体的噬菌体同位素标记法同位素标记法C、H、O、N、SC、H、O、N、P实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤标记细菌标记细菌标记噬菌体标记噬菌体噬菌体侵染细菌（短时间保温）噬菌体侵染细菌（短时间保温）搅拌离心搅拌离心观察放射性的分布观察放射性的分布“短时间短时间”：保证子代噬菌体的：保证子代噬菌体的DNADNA和蛋白质在大肠杆菌中正处于合成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，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或虽已经组装但并未使细菌发生裂解解 “保温保温”：为噬菌体培养提供适宜：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。的恒定的温度，以保证酶的活性。搅拌的目的：使吸附在搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离细菌分离离心的目的：让上清液中离心的目的：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。留下被感染的大肠杆菌。内部内部DNA不存在了不存在了的噬菌体外壳的噬菌体外壳
