一轮复习DNA是主要的遗传物质上课用.pptx

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1、一、一、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，形成各种氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的不同的 。氨基酸多种多样的排。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着列顺序，可能蕴含着 。蛋白质遗传信息遗传信息推测：推测：是遗传物质。是遗传物质。蛋白质第1页/共35页一、一、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)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2页/共35页遗传物质必须具备的

2、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、分子结构相对稳定（但特殊情况下能产、分子结构相对稳定（但特殊情况下能产 生变异）生变异）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？第3页/共35页一、一、DNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据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)菌落菌落荚膜荚膜毒性毒性R R型细菌菌落型细菌菌落粗糙粗糙无多糖

3、荚膜无多糖荚膜 S S型细菌菌落型细菌菌落光滑光滑有多糖荚膜有多糖荚膜两种菌落的比较两种菌落的比较无毒有毒第4页/共35页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。第5页/共35页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。第6页/共35页第7页/共35页实验结论：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实验结果：从第四组小鼠体内分理处S型活细型活细菌菌转化因子第8页/共35页(1)(1)在加热杀死的在加热杀死的S S型

4、细菌中，其型细菌中，其蛋白质变性失活蛋白质变性失活，而，而DNADNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其时，其结构可恢复结构可恢复。(2)(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是转化的实质并不是基因发生突变，而是S S型细菌的型细菌的DNADNA片段整合到了片段整合到了R R型细菌的型细菌的DNADNA中，即实现了中，即实现了基因重组基因重组。(3)(3)在转化过程中并不是所有的在转化过程中并不是所有的R R型细菌均转化成型细菌均转化成S S型细菌，型细菌，而是只有而是只有少部分少部分R R型细菌转化为型细菌转化为S S型细菌

5、型细菌。原因是转化受。原因是转化受DNADNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。影响。加热灭活的加热灭活的S菌为什么能让菌为什么能让R型菌转变成型菌转变成S菌？菌？第9页/共35页本实验体现了一个完整的科学发现过程的一本实验体现了一个完整的科学发现过程的一部分，即部分，即发现问题发现问题 提出假说提出假说实验验实验验证证得出结论得出结论的前两步，后两步由艾弗里的前两步，后两步由艾弗里完成。完成。如果请你设计一个实验来确定如果请你设计一个实验来确定转化因子转化因子，你，你的实验设计思路是什么的实验设计思路是什么?第10页/共35页艾

6、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 R型型R R型型R R型与型与S S型型分分 离离 多糖蛋白质DNADNA酶R R型型第11页/共35页艾弗里转化实验(体外转化)实验结果：只有加入只有加入DNADNA才转化；才转化；DNADNA越纯，转化越有效；越纯，转化越有效；用用DNADNA酶处理酶处理DNADNA，不再转化。，不再转化。实验结论实验结论:转化因子是转化因子是DNADNA。第12页/共35页艾弗里转化实验(体外转化)艾弗里的实验设计有什么巧妙之处？艾弗里的实验设计有什么巧妙之处？把把DNADNA和蛋白质分开，和蛋白质分开，单独地、直接地单独地、直接地观察观察D

7、NADNA的作用；的作用；设计对照实验，设计对照实验，用用DNADNA酶处理酶处理，观察，观察DNADNA的作用。的作用。第13页/共35页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 a、从免疫学角度解释：曲线、从免疫学角度解释：曲线abab段下降的原因是段下降的原因是R R型菌被小鼠的免疫系统所消灭型菌被小鼠的免疫系统所消灭b b、曲线、曲线bcbc段上升的原因是段上升的原因是部分部分R R型细菌转化型细菌转化为有毒为有毒S S型细菌后在小鼠体内增殖，导致小鼠型细菌后在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力下降的免疫力下降0含量含量时

8、间时间abcRR型细菌型细菌SS型细菌型细菌第14页/共35页艾弗里转化实验(体外转化)艾弗里的实验有什么不足之处？艾弗里的实验有什么不足之处？受技术限制受技术限制DNA无法无法100%提纯，总含少量蛋提纯，总含少量蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。第15页/共35页 三、三、噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验第17页/共35页1952年赫尔希和沙斯 T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验 实验方法实验方法:同位素标记法同位素标记法 同位素用于追踪物质运行和变化过同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标程时，叫做示踪元素。用示踪元素

9、标记的化合物，化学性质不变。人们可记的化合物，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。研究方法叫做同位素标记法。第18页/共35页 在T 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.第19页/共35页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

10、位素分别标记怎样用同位素分别标记DNA和蛋白质和蛋白质?1.用分别放有用分别放有35S 和和32P的培养基的培养基培养细菌培养细菌2.用噬菌体分别侵染上述细菌用噬菌体分别侵染上述细菌3.制备分离只含制备分离只含35S或只含或只含32P的噬菌体的噬菌体第20页/共35页（2）实验过程：）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离心用放射性同位素35S标记噬菌体外壳蛋白质第21页/共35页用放射性同位素32P标记内部DNADNA含32P的噬菌体+细菌(未标记)(T2噬

11、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进入到细菌内去了离心第22页/共35页蔡斯和赫尔希的实验设计：蔡斯和赫尔希的实验设计：2 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；、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 3、取上清液和沉淀物分别检测其放射性，结果如下：、取上清液和沉淀物分别检测其放射性，结果如下：分组分组分组分组噬菌体的标记噬菌体的标记噬菌体的标记噬菌体的标记上清液上清液上清液上清液沉淀物沉淀物沉淀物沉淀物A3535S S很高很高很低很低B3232P P很低很低很高很高结论：结论：才

12、是真正的遗传物质才是真正的遗传物质DNADNA第23页/共35页3 3、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：、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上清液和沉淀物中的成分分别是 和和 ，原因是：，原因是：。进入细菌体内的是噬菌体的进入细菌体内的是噬菌体的 ,依据是：依据是：。该实验能否证明该实验能否证明DNADNA是遗传物质？能否证明蛋白质不是遗传物质？能否证明蛋白质不是物质？是物质？噬菌体外壳噬菌体外壳细菌细菌两者密度不同两者密度不同DNA放射性放射性3232P P存在于沉淀物中存在于沉淀物中只能证明只能证明DNADNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗是遗传

13、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。传物质，因为蛋白质外壳未进入细菌。练习：练习：第24页/共35页二、二、DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质1.RNA1.RNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据烟草花叶病毒烟草花叶病毒(TMV)(TMV)对烟草对烟草的感染与重建的感染与重建 烟草花叶病毒烟草花叶病毒(简称简称TMV)TMV)，其基本成分是蛋白质和，其基本成分是蛋白质和RNARNA，体内无，体内无DNADNA。为查明其遗传物质，。为查明其遗传物质，19571957年格勒和施年格勒和施拉姆进行了如下实验：拉姆进行了如下实验：第25页/共35页(1)(1)实验一实验

14、一二、DNA是主要的遗传物质1.RNA是遗传物质的证据第26页/共35页结论：烟草花叶病毒的遗传物质是结论：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第27页/共35页2 2DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质普遍性规律普遍性规律(1)(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(DNA(DNA或或RNA)RNA)。(2)(2)凡细胞生物凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物不论是真核生物还是原核生物)，其遗传，其遗传物质都是物质都是DNADNA，其细胞中的，其细胞中的RNARNA只是遗传信息表达的媒介。只是遗传信息表达

15、的媒介。(3)DNA(3)DNA病毒病毒(如噬菌体如噬菌体)的遗传物质是的遗传物质是DNADNA；只有极少数；只有极少数RNARNA病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是RNARNA。结论：绝大多数生物的遗传物质是结论：绝大多数生物的遗传物质是DNADNA，即，即DNADNA是主要是主要的遗传物质。的遗传物质。二、DNA是主要的遗传物质返返回回第28页/共35页1.1.肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验(1)(1)加热杀死的加热杀死的S S型细菌能使型细菌能使R R型活细菌发生转化的原型活细菌发生转化的原因：因：加热到一定温度，蛋白质的分子结构加热到一定温度，蛋白质的分子结构(空间结空间结构构

16、)会被破坏而变性，从而丧失生物活性。因此，会被破坏而变性，从而丧失生物活性。因此，加加热引起蛋白质变性是导致热引起蛋白质变性是导致S S型细菌死亡的原因型细菌死亡的原因。第30页/共35页SS型细菌体内的型细菌体内的DNADNA热稳定性较高热稳定性较高，把，把DNADNA溶液加热至溶液加热至沸点，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，加热不会导致旋结构。因此，在一定温度范围内，加热不会导致DNADNA变性。变性。当与当与R

17、R型细菌混合培养时，型细菌混合培养时，S S型细菌型细菌DNADNA进入进入R R型细菌型细菌体内，这叫体内，这叫DNADNA的转化的转化。1.肺炎双球菌的转化实验第31页/共35页2 2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验(1)(1)用放射性元素无法直接标记无自主代谢能力的噬菌体，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。能使其增殖，子代被标记。(2)(2)噬菌体在宿主细胞中的增殖过程包括：噬菌体在宿主细胞中的增殖过程包括：吸附吸附注入注入合成合成装配装配释放。释

18、放。(3)(3)从组成化合物的元素可知，从组成化合物的元素可知，S S只存在于某些蛋白质中，只存在于某些蛋白质中，P P主要分布于主要分布于DNA(DNA(核酸核酸)中，故可用其同位素标记两种成中，故可用其同位素标记两种成分。分。第32页/共35页(4)(4)虽然细菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验方法不虽然细菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验方法不同同(前者为直接分离培养法，后者为放射性同位素示踪前者为直接分离培养法，后者为放射性同位素示踪法法)，但，但思路基本一致且都遵循了对照原则思路基本一致且都遵循了对照原则。(5)(5)两个实验的结论都是两个实验的结论都是DNADNA是遗传物质是遗传物质2噬菌体侵染细菌的实验第33页/共35页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)。第34页/共35页谢谢您的观看！第35页/共35页