专题遗传的分子基础.ppt
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1、人类对遗传物质的探索过程人类对遗传物质的探索过程 (要求要求:):)DNADNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点 (要求要求:):)DANDAN分子的复制分子的复制 (要求要求:):)人类对遗传物质的探索过程人类对遗传物质的探索过程(43-46(43-46页)页)19281928年,格里菲斯实验年,格里菲斯实验19441944年,艾弗里等实验年,艾弗里等实验19521952年,郝尔希和蔡斯实验年,郝尔希和蔡斯实验 方法方法同位素标记法同位素标记法染色体的结构染色体的结构思考:染色体思考:染色体是由什么物质是由什么物质组成?组成?蛋白质DNADNA与蛋白质与蛋白质究竟哪种是遗究竟哪种是遗传物
2、质?传物质?口说无凭,实验见分晓口说无凭,实验见分晓将将R R型活菌注入小鼠体内型活菌注入小鼠体内一段时间后一段时间后小鼠正常小鼠正常1 1、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注射注射R R型细菌型细菌对动物无害对动物无害动物体内出现动物体内出现R R型细菌型细菌说明说明R R型肺炎双球菌无毒性型肺炎双球菌无毒性将将S S型活菌注入小鼠体内型活菌注入小鼠体内一段时间后一段时间后小鼠死亡小鼠死亡1 1、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注射注射S S型细菌型细菌使动物死亡使动物死亡动物体内出现动物体内出现S S型细型细菌菌说明说明S
3、 S型肺炎双球菌有毒性型肺炎双球菌有毒性 将杀死的将杀死的S S型菌注入小鼠体内型菌注入小鼠体内一段时间后一段时间后小鼠正常小鼠正常1 1、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注射杀死的注射杀死的S S型细菌型细菌对动物无害对动物无害动物体内不出现动物体内不出现S S型细菌型细菌说明加热后说明加热后S S型肺炎双球菌毒性消失型肺炎双球菌毒性消失将将R R型活菌型活菌与与杀死的杀死的S S型菌型菌注入小鼠体内注入小鼠体内一段时间后一段时间后细菌发生转化,性状的转化可以遗传。细菌发生转化,性状的转化可以遗传。小鼠死亡小鼠死亡1 1、格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验、格
4、里菲思的肺炎双球菌体内转化实验为什么第四组实验:将为什么第四组实验:将R R型活细菌型活细菌和和加热杀死后加热杀死后的的S S型细菌混合型细菌混合后注射到小鼠体内,导致小鼠死后注射到小鼠体内,导致小鼠死亡?亡?格里菲思实验的推论是什么格里菲思实验的推论是什么?因为因为R R型细菌转化成了型细菌转化成了S S型细菌型细菌,使小鼠患败使小鼠患败血症而死亡血症而死亡.已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌中,必然含有某种型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质促成这一转化的活性物质 转化因子转化因子 质粒质粒?选用肺炎双球菌选用肺炎双球菌为了弄清转化因子到底是什么?为了弄清转化因子到底是什
5、么?将将S型细菌中的多糖、型细菌中的多糖、蛋白质、脂质和蛋白质、脂质和DNA等提取出来,等提取出来,、DNADNA酶酶DNA,DNA,分别与分别与R 型细菌进型细菌进行混合培养。行混合培养。1 1、实验材料:、实验材料:2 2、实验目的:、实验目的:3 3、实验操作、实验操作:2 2、艾弗里、艾弗里确定转化因子确定转化因子的的肺炎双球菌转肺炎双球菌转化化实验实验 (体外转化实验体外转化实验)1944 1944年年 O.AberyO.Abery艾弗里艾弗里设计思路:设计思路:设法把设法把DNADNA与蛋白质分开,与蛋白质分开,研究各自的效应研究各自的效应 多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA
6、 DNA RNA DNA DNADNA水解物水解物 R R R R R R R R R SR S R R S S型活细菌型活细菌 分别与分别与R R型活细菌混合培养型活细菌混合培养 R SR S 多多数数 少少数数 DNADNA的的纯度越高,纯度越高,转化就越有效。转化就越有效。DNADNA是使是使R R型细菌产生稳定遗传变化型细菌产生稳定遗传变化的物质,的物质,DNADNA是转化因子。是转化因子。以上转化实验表明:以上转化实验表明:D N A D N A D N A D N A 是是是是 遗遗遗遗 传传传传 物物物物 质质质质 蛋白质不是遗传物质。蛋白质不是遗传物质。蛋白质不是遗传物质。蛋白
7、质不是遗传物质。艾弗里的艾弗里的实验结论:实验结论:对艾弗里实验的质疑:对艾弗里实验的质疑:提取提取DNADNA的纯度最高时还有的纯度最高时还有0.02%0.02%的蛋白质的蛋白质 肺炎双球菌转化实验过程中是肺炎双球菌转化实验过程中是否能说明否能说明DNA DNA 是唯一的转化因子?是唯一的转化因子?19521952年,郝尔希和蔡斯年,郝尔希和蔡斯(A.HersheyM.ChaseA.HersheyM.Chase)的实验方法)的实验方法同同位素标记法位素标记法19521952年,郝尔希和蔡斯年,郝尔希和蔡斯(A.HersheyM.ChaseA.HersheyM.Chase)的的噬菌体侵染细菌噬
8、菌体侵染细菌试验试验实验方法实验方法同位素标记法同位素标记法郝尔希和蔡斯设计思路:郝尔希和蔡斯设计思路:设法把设法把DNADNA与蛋与蛋白质分开,研究各自的效应白质分开,研究各自的效应噬菌体侵染细菌的动态过程:噬菌体侵染细菌的动态过程:吸附吸附侵入侵入合成合成组装组装释放释放侵入别的细菌侵入别的细菌(1 1)T T2 2噬菌体的结构模式图噬菌体的结构模式图结结构构化化学学成成分分DNADNADNADNA占占占占40%P40%P40%P40%P几乎都几乎都几乎都几乎都存在与存在与存在与存在与DNADNADNADNA中中中中 蛋白质占蛋白质占蛋白质占蛋白质占60%S60%S60%S60%S只存只存
9、只存只存在于蛋白质在于蛋白质在于蛋白质在于蛋白质 实实验验指指标标怎样使噬菌体外壳带上怎样使噬菌体外壳带上3535S S标记?标记?怎样使噬菌体怎样使噬菌体DNADNA带上带上3232P P标记?标记?要使噬菌体带有放射性标记,必须使噬菌体的生要使噬菌体带有放射性标记,必须使噬菌体的生活环境中带有放射性,而噬菌体又是寄生生活(寄生活环境中带有放射性,而噬菌体又是寄生生活(寄生在细菌体内),所以应先使细菌带有放射性,要使细在细菌体内),所以应先使细菌带有放射性,要使细菌带有放射性,必须使细菌的生活环境中带有射性,菌带有放射性,必须使细菌的生活环境中带有射性,即将细菌分别放在带有即将细菌分别放在带
10、有3535S S和和3232P P培养液中培养一段时间,培养液中培养一段时间,使细菌分别带上使细菌分别带上3535S S和和3232P P标记,再用噬菌体分别去感染标记,再用噬菌体分别去感染这两种细菌,就能使噬菌体分别带上这两种放射性。这两种细菌,就能使噬菌体分别带上这两种放射性。获得了含有放射性标记的噬菌体,就可以在噬菌体侵染细菌的过程中检测到DNA或蛋白质,但仍然有一个问题没有解决:如何判断检测到的如何判断检测到的DNADNA是在是在细菌内还是在细菌外呢?细菌内还是在细菌外呢?因为微小的细菌也不是我们能够直接观察到了的。因为微小的细菌也不是我们能够直接观察到了的。科学家用的是离心分离的方法
11、,由于细菌较重,科学家用的是离心分离的方法,由于细菌较重,将会通过离心被沉淀下来,而细菌外的成分包括将会通过离心被沉淀下来,而细菌外的成分包括噬菌体以及其它较轻的成分就存在于上清液中噬菌体以及其它较轻的成分就存在于上清液中。如果侵染细菌的噬菌体含如果侵染细菌的噬菌体含32P32P,则侵染细菌后,则侵染细菌后32P32P随随DNADNA进入细菌,通过离心分离后就会出现在沉淀进入细菌,通过离心分离后就会出现在沉淀中。中。但在实验的过程中有些噬菌体可能并没有侵入细但在实验的过程中有些噬菌体可能并没有侵入细菌,这部分噬菌体将会存在于上清液中,上清液菌,这部分噬菌体将会存在于上清液中,上清液中也就可以检
12、测到少量放射性同位素;中也就可以检测到少量放射性同位素;如果噬菌体侵染细菌的时间过长,那么由于细菌如果噬菌体侵染细菌的时间过长,那么由于细菌的破裂,会使大量的噬菌体从细菌中释放出来,的破裂,会使大量的噬菌体从细菌中释放出来,这样上清液中放射性这样上清液中放射性32P32P含量升高。含量升高。亲代噬菌体亲代噬菌体3535S S标记蛋白质标记蛋白质寄主细胞内寄主细胞内无无3535S S标记蛋白质标记蛋白质子代噬菌体子代噬菌体外壳蛋白质没有外壳蛋白质没有3535S S被感染的大肠杆菌被感染的大肠杆菌实验过程:亲代噬菌体亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体子代噬菌体3232P P标记标记DNADNA无32P
13、标记DNADNADNA有有3232P P标记标记结论结论:噬菌体侵染细菌时,噬菌体侵染细菌时,DNADNA进入到细菌的细胞中,进入到细菌的细胞中,而蛋白质外壳仍留在外面。而蛋白质外壳仍留在外面。因此因此DNADNA才是真正的遗传才是真正的遗传物质。物质。3535S S标记蛋白质标记蛋白质 子代噬菌体子代噬菌体外壳蛋白质没有外壳蛋白质没有3535S S3232P P标记标记DNADNA子代噬菌体子代噬菌体 DNADNA有有3232P P标记标记 噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验(同位素示踪法)(同位素示踪法)亲代噬菌体亲代噬菌体寄主细胞寄主细胞子代噬菌体子代噬菌体结论结论32P标记标记DNA
14、 35S标记标记蛋白质蛋白质DNADNA是真正是真正的遗传物质。的遗传物质。DNADNA中有中有3232P P标记标记DNADNA中有中有3232P P标记标记外壳蛋白无外壳蛋白无3535S S标记标记外壳蛋白无外壳蛋白无3535S S标记标记TMV ATMV B降解降解蛋白A蛋白BRNA ARNA B重组病毒重组病毒感染烟草感染烟草A型病毒B型病毒烟草花叶病毒的重建实验烟草花叶病毒的重建实验结论:新病毒类型取决于所提供的结论:新病毒类型取决于所提供的RNARNA。实验:实验:DNADNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明DNADNA是遗传物质是遗传物质格里菲斯肺炎双格里菲斯肺炎双球菌的转化实验
15、球菌的转化实验 已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌中,含型细菌中,含有某种促成有某种促成R R型细菌转化为型细菌转化为S S型细菌型细菌的活性物质的活性物质 转化因子转化因子 艾弗里肺炎双球菌的转化艾弗里肺炎双球菌的转化实验实验噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 烟草花叶病毒的重建实验烟草花叶病毒的重建实验说明说明DNADNA不是唯一遗传物质不是唯一遗传物质以上三个实验可以得出的结论:以上三个实验可以得出的结论:1 1、DNADNA是遗是遗传物质传物质 2 2、RNARNA也也是遗传物质是遗传物质 (在没有在没有DNADNA情况下,只有少数病毒情况下,只有少数病毒)3 3、蛋白
16、质不是遗传物质、蛋白质不是遗传物质总之:核酸是遗传物质总之:核酸是遗传物质,DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质理论上理论上:DNA:DNA作为作为遗传物遗传物质的特征质的特征1 1、在细胞生长和繁殖的过程中,能、在细胞生长和繁殖的过程中,能够精够精确地复确地复制自己。制自己。2 2、能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和、能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢。新陈代谢。3 3、具有贮存巨大数量遗传信息的潜、具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能在能力。力。4 4、结构比较稳定,但在特殊情况下、结构比较稳定,但在特殊情况下,又,又能发生能发生突变,而且突变后,突变,而且突变后,还能
17、继还能继续复制,并能遗传续复制,并能遗传给后代。给后代。RNA病毒易变异的原因RNARNA病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是单链单链RNARNA,结构,结构不稳定不稳定,故变异速度可能很快。,故变异速度可能很快。例如流感病毒例如流感病毒例例1 1:(:(0909广东卷)广东卷)9 9艾弗里等人的肺炎双球菌转艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了证明了DNADNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是的共同点是A A重组重组DNADNA片段,研究其表型效应片段,研究其表型效应B B诱
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