遗传物质的探索历程幻灯片.ppt
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1、遗传物质的探索历程第1页,共50页,编辑于2022年,星期三20182018高考考纲及热点预测高考考纲及热点预测人类对遗传物质的探索过程人类对遗传物质的探索过程【考纲要求考纲要求】1、肺炎双球菌的转化实验设计思路及所体现的对照、肺炎双球菌的转化实验设计思路及所体现的对照原则原则2、噬菌体侵染细菌的实验设计思路、结论、噬菌体侵染细菌的实验设计思路、结论【热点预测热点预测】探索遗传物质过程中的经典实验仍是重点,探索遗传物质过程中的经典实验仍是重点,主要以实验分析题形式出现。主要以实验分析题形式出现。第2页,共50页,编辑于2022年,星期三18661866年,孟德尔年,孟德尔通过豌豆实验证通过豌豆
2、实验证明了生物的性状明了生物的性状由由 遗传因子遗传因子控控制制。19101910年,摩尔根年,摩尔根通过果蝇实验证通过果蝇实验证明了基因位于明了基因位于染染色体色体上。上。科学家发现:染色科学家发现:染色体主要组成成分体主要组成成分 蛋白质和蛋白质和蛋白质和蛋白质和DNADNADNA染色体在遗传染色体在遗传上的上的连续性连续性和和稳定性稳定性?蛋白质蛋白质背景了解:历史的步伐背景了解:历史的步伐第3页,共50页,编辑于2022年,星期三一、遗传物质必须具备的特点一、遗传物质必须具备的特点1 1、具有存储巨大数量信息的可能、具有存储巨大数量信息的可能2 2、在生长和繁殖过程中能精确的、在生长和
3、繁殖过程中能精确的自我复制自我复制3 3、能指导蛋白质的合成从而控制生物的性、能指导蛋白质的合成从而控制生物的性 状和新陈代谢状和新陈代谢4 4、分子结构相对相对稳定、分子结构相对相对稳定问题:两种不同的推测如何求证呢?问题:两种不同的推测如何求证呢?考点一考点一 遗传物质早期认识遗传物质早期认识第4页,共50页,编辑于2022年,星期三二、二、DNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据1 1间接证据间接证据(早期推测早期推测)A:蛋白质蛋白质是遗传物质是遗传物质(20世纪世纪20年代年代)各种氨基酸可以按照不同的方式排列,形成不各种氨基酸可以按照不同的方式排列,形成不同的同的。氨基酸多种多样的排
4、列顺序,。氨基酸多种多样的排列顺序,可能蕴含着可能蕴含着。蛋白质蛋白质遗传信息遗传信息结论:结论:是遗传物质。是遗传物质。蛋白质蛋白质第5页,共50页,编辑于2022年,星期三稳定稳定DNA蛋白质蛋白质DNADNA连续连续B:DNA是遗传物质是遗传物质第6页,共50页,编辑于2022年,星期三【典例典例1】探索遗传物质的过程是漫长的,直到探索遗传物质的过程是漫长的,直到20世世纪初期,人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当纪初期,人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括时人们作出判断的理由不包括A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异不同生物的蛋白质在结构上存在差异B.蛋白质与生物
5、的性状密切相关蛋白质与生物的性状密切相关C.蛋白质比蛋白质比DNA具有更高的热稳定性,并且具有更高的热稳定性,并且能够自我复制能够自我复制D.蛋白质中氨基酸的不同排列组台可以贮存蛋白质中氨基酸的不同排列组台可以贮存大量遗传信息大量遗传信息C第7页,共50页,编辑于2022年,星期三1、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,可致死有荚膜有毒,可致死一、肺炎双球菌的转化实验一、肺炎双球菌的转化实验(R Rough)考点二考点二 探索遗传物质经典实验探索遗传物质经典实
6、验第8页,共50页,编辑于2022年,星期三(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。?2、实验过程及结果:、实验过程及结果:第9页,共50页,编辑于
7、2022年,星期三 “转化因子转化因子”是什么是什么?3、实验结论:、实验结论:已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌中,必型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物然含有某种促成这一转化的活性物质质转化因子转化因子第10页,共50页,编辑于2022年,星期三 问题思考:问题思考:在证明在证明DNA还是蛋白质或其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他物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分分开,单独、直接地观察它们的作用,才能确开,单独、直接地观察它们的作用,才能确定究竟谁是遗传物质。定究竟谁是遗传物
8、质。第11页,共50页,编辑于2022年,星期三多糖多糖 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?第12页,共50页,编辑于2022年,星期三 1 1 1 1、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 DNA+DNA RNA DNA DNA+DNA RNA DNA DNA+DNA RNA DNA DNA+DNA酶酶酶酶 分别与分别与分别与分别与
9、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 R R R S 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 多数多数多数多数少数少数少数少数DNADNA艾弗里的体外转化实验艾弗里的体外转化实验 1944 1944年年第13页,共50页,编辑于2022年,星期三2 2、实验结果:、实验结果:只有加入只有加入DNA才转化;才转化;DNA越纯,转化越有效;越纯,转化越有效;用用DNA酶处理酶处理DNA,不再转化。,不再转化。转化因子是转化因子是DNADNA。DNADNADNADNA才是遗传物质。才是遗传物质。
10、才是遗传物质。才是遗传物质。而而蛋白质等蛋白质等其他物质不是遗传物质其他物质不是遗传物质。(纠正了一个生物界的错。(纠正了一个生物界的错误的普遍共识)误的普遍共识)3 3、实验结论、实验结论:第14页,共50页,编辑于2022年,星期三 1 1、艾弗里的体外转化实验有何妙处?、艾弗里的体外转化实验有何妙处?2 2、这个实验结论足以让所有科学家信服吗、这个实验结论足以让所有科学家信服吗?把把把把DNADNADNADNA和蛋白质分开,单独地、直接地观察和蛋白质分开,单独地、直接地观察和蛋白质分开,单独地、直接地观察和蛋白质分开,单独地、直接地观察DNADNADNADNA的的的的作用;作用;作用;作
11、用;设计对照实验,用设计对照实验,用设计对照实验,用设计对照实验,用DNADNADNADNA酶处理,观察酶处理,观察酶处理,观察酶处理,观察DNADNADNADNA的作用。的作用。的作用。的作用。第15页,共50页,编辑于2022年,星期三肺炎双球菌转化实验的评价肺炎双球菌转化实验的评价1、遵循了严格的对照原则和单一变量原则2、科学的思路:发现问题 提出假设 设计实验验证得出结论体内转化实验体内转化实验体外转化实验体外转化实验探究实验的基本步骤探究实验的基本步骤格里菲思,格里菲思,体内转化实验体内转化实验艾弗里,艾弗里,体外转化实验体外转化实验第16页,共50页,编辑于2022年,星期三艾弗里
12、的实验引起了人们的注意,但是,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由于艾弗里实验中提取出的DNA,纯度最高时也,纯度最高时也还有还有0.02%的蛋白质,因此,仍有人对实验结的蛋白质,因此,仍有人对实验结论表示怀疑。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?第17页,共50页,编辑于2022年,星期三 19521952年,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以T2T2T2T2噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体为实验材料,利用为实验材料,利用放放放放射性同位素标记射性同位素标记射性同位素标记射性同位素标记的新技术,完成了另一个更具有
13、说服力的的新技术,完成了另一个更具有说服力的实验实验.二、噬菌体侵染细菌(大肠杆菌)实验二、噬菌体侵染细菌(大肠杆菌)实验考点二考点二 探索遗传物质经典实验探索遗传物质经典实验1 1、实验材料:、实验材料:T2T2噬菌体、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌T2 2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA.第18页,共50页,编辑于2022年,星期三T T2 2 噬菌体的特点噬菌体的特点 是一种是一种专门专门寄生寄生在大肠杆菌体内的在大肠杆菌体内的DNADNA病毒病毒 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
14、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第19页,共50页,编辑于2022年,星期三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动画 首先,噬菌体的尾端吸附在首先,噬菌体的尾端吸附在细菌的表面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全部注进细菌体内,而蛋白质全部注进细菌体内,而蛋白质外壳则留在细菌体外,不起作用。外壳则留在细菌体外,不起作用。噬菌体的噬菌体的DNA在细菌
15、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体利用细菌的化学成分合成噬菌体自身的自身的DNA和蛋白质,和蛋白质,这些新合成的这些新合成的DNA和蛋白和蛋白质外壳组装出很多个与亲代一质外壳组装出很多个与亲代一模一样的子代噬菌体。模一样的子代噬菌体。最后,这些噬菌最后,这些噬菌体由于细菌的解体而体由于细菌的解体而被释放出来,再去侵被释放出来,再去侵染其他的细菌。染其他的细菌。第20页,共50页,编辑于2022年,星期三T T T T2 2 2 2噬菌体模式图噬菌体模式图噬菌体模式图噬菌体模式图选择噬菌体优点:选择噬菌体优点:选择噬菌体优点:选择噬菌
16、体优点:结构简单。侵入细菌后,蛋白质外壳结构简单。侵入细菌后,蛋白质外壳结构简单。侵入细菌后,蛋白质外壳结构简单。侵入细菌后,蛋白质外壳与与与与DNADNA分离,在自身遗传物质的作用下,以细菌内的分离,在自身遗传物质的作用下,以细菌内的分离,在自身遗传物质的作用下,以细菌内的分离,在自身遗传物质的作用下,以细菌内的物质为原料进行增殖的病毒。物质为原料进行增殖的病毒。物质为原料进行增殖的病毒。物质为原料进行增殖的病毒。DNADNADNADNA(主要元素是(主要元素是(主要元素是(主要元素是C C C C、H H H H、O O O O、N N N N、P P P P)蛋白质(主要元素是蛋白质(主
17、要元素是蛋白质(主要元素是蛋白质(主要元素是C C C C、H H H H、O O O O、N N N N、S S S S)思考:为什么要用思考:为什么要用思考:为什么要用思考:为什么要用35353535S S S S和和和和32323232P P P P标记?标记?标记?标记?用用用用14141414C C C C和和和和18181818O O O O等标记行吗?等标记行吗?等标记行吗?等标记行吗?第21页,共50页,编辑于2022年,星期三2 2、实验设计思路:、实验设计思路:用同位素标记亲代噬菌体的蛋白质和用同位素标记亲代噬菌体的蛋白质和用同位素标记亲代噬菌体的蛋白质和用同位素标记亲代噬
18、菌体的蛋白质和DNADNADNADNA,分别去感染无任何标记的宿主,观察子代噬菌体的放射分别去感染无任何标记的宿主,观察子代噬菌体的放射分别去感染无任何标记的宿主,观察子代噬菌体的放射分别去感染无任何标记的宿主,观察子代噬菌体的放射性,分析哪种物质能在亲子代之间遗传。性,分析哪种物质能在亲子代之间遗传。性,分析哪种物质能在亲子代之间遗传。性,分析哪种物质能在亲子代之间遗传。第22页,共50页,编辑于2022年,星期三3 3、实验过程:、实验过程:(1 1)标记宿主细菌:)标记宿主细菌:分别用分别用3535S S和和3232P P培养基培养培养基培养大肠杆菌,获得分别含有大肠杆菌,获得分别含有3
19、535S S和和3232P P的大肠杆菌。的大肠杆菌。(2 2)标记噬菌体:)标记噬菌体:分别用分别用3535S S和和3232P P的大肠杆菌的大肠杆菌培养噬菌体,获得分别含有培养噬菌体,获得分别含有3535S S和和3232P P的亲代噬菌体。的亲代噬菌体。细菌+含35S的培养基细菌+含32P的培养基含35S的细菌含32P的细菌第23页,共50页,编辑于2022年,星期三(3 3)侵染细菌:)侵染细菌:用含用含用含用含35353535S S S S的噬菌体大肠杆菌混合培养的噬菌体大肠杆菌混合培养的噬菌体大肠杆菌混合培养的噬菌体大肠杆菌混合培养用含用含用含用含32323232P P P P的
20、噬菌体大肠杆菌混合培养的噬菌体大肠杆菌混合培养的噬菌体大肠杆菌混合培养的噬菌体大肠杆菌混合培养(4 4)搅拌、离心)搅拌、离心噬菌体+含35S的细菌噬菌体+含32P的细菌含35S的噬菌体含32P的噬菌体第24页,共50页,编辑于2022年,星期三第25页,共50页,编辑于2022年,星期三上清液放射性上清液放射性低低用含用含3232P P的噬菌体的噬菌体大肠杆菌混合培养大肠杆菌混合培养沉淀物放射性沉淀物放射性高高用含用含3535S S的噬菌体的噬菌体大肠杆菌混合培养大肠杆菌混合培养上清液放射性上清液放射性高高沉淀物放射性沉淀物放射性低低沉淀物(大肠杆菌)中含有大量的沉淀物(大肠杆菌)中含有大量
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