DNA是主要的遗传物质PPT(上课用)

孟德尔通过孟德尔通过豌豆实验证豌豆实验证明了生物的明了生物的性状是由性状是由 控制。控制。染色体染色体摩尔根通过摩尔根通过果蝇实验证果蝇实验证明：基因位明：基因位于于 上。上。蛋白质和蛋白质和DNADNA科学家发现：科学家发现：染色体主要组染色体主要组成成分：成成分：。遗传因子遗传因子谁是遗传物质谁是遗传物质问题探讨问题探讨20世纪中叶，科学家发现染色体世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和主要是由蛋白质和DNA组成的。组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。物学界激烈的争论。1、遗传物质可能具有什么特点？、遗传物质可能具有什么特点？遗传物质必须遗传物质必须结构稳定结构稳定，要能，要能贮存大量的遗贮存大量的遗传信传信息，可以准确地息，可以准确地复制复制，传递传递给下一代等。给下一代等。2、证明某一种物质是遗传物质的可行方法、证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？有哪些？同位素标记法、分离提纯法、病毒同位素标记法、分离提纯法、病毒重组法重组法 等。等。一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早期推测 蛋白质蛋白质(氨基酸氨基酸)多种多样：多种多样：遗传物质遗传物质 20世纪世纪20年代：蛋白质是生物的遗传物质年代：蛋白质是生物的遗传物质 染色体染色体 DNA（结构不清楚）：（结构不清楚）：？DNA基本单位脱氧核苷酸基本单位脱氧核苷酸脱氧脱氧核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸A G C T20世纪世纪30年代：年代：脱氧核苷酸的种类脱氧核苷酸的种类AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸20世纪世纪30年代：年代：DNA有重要作用有重要作用多糖类荚膜多糖类荚膜R型菌：型菌：菌落粗糙菌落粗糙(Rough)(Rough)细菌无荚膜、无毒性细菌无荚膜、无毒性(一一)肺炎双球菌肺炎双球菌二、肺炎双球菌的转化实验二、肺炎双球菌的转化实验S型菌：型菌：菌落光滑菌落光滑（Smooth）细菌有荚膜、细菌有荚膜、有毒性有毒性 人患肺炎，小鼠患败人患肺炎，小鼠患败血症血症1.1.将将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。(二二)肺炎双球菌的肺炎双球菌的体内体内转化实验转化实验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R R型活细菌型活细菌加热杀死后的加热杀死后的S S型细菌混合型细菌混合后注射到后注射到 小鼠体内，小鼠患败血症死亡。小鼠体内，小鼠患败血症死亡。结论结论:S S型死菌中含有一种型死菌中含有一种“转化因子转化因子”能使能使R R型菌转化为型菌转化为S S型菌使小鼠致死型菌使小鼠致死。(三三)艾弗里的艾弗里的体外体外转化实验转化实验 结论：结论：DNA是使是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。型细菌产生稳定遗传变化的物质。1.肺炎双球菌的转化实验中肺炎双球菌的转化实验中“转化转化”的实质是什的实质是什?2.请以时间为横坐标、数量为纵坐标画出（体内、请以时间为横坐标、数量为纵坐标画出（体内、体外转化实验中）体外转化实验中）R型、型、S型的增长曲线。型的增长曲线。1.“1.“转化转化”的实质是基因重组的实质是基因重组.肺炎双球菌转化实验的实质是肺炎双球菌转化实验的实质是R R型型菌在菌在S S型菌型菌DNADNA的作用下转化成的作用下转化成S S型菌，因此最初无型菌，因此最初无S S型菌，随着转型菌，随着转化而逐渐形成。在体内转化时，由于小鼠免疫系统的作用，化而逐渐形成。在体内转化时，由于小鼠免疫系统的作用，R R型型菌会先下降而后上升，在体外转化时，两种菌均呈上升趋势。菌会先下降而后上升，在体外转化时，两种菌均呈上升趋势。思思考考疑问：疑问：由于艾弗里的实验中提取的由于艾弗里的实验中提取的DNA，纯，纯度最高时也还有度最高时也还有0.02%的蛋白质，因的蛋白质，因此，仍有人表示怀疑。此，仍有人表示怀疑。那么要怎样设计才能让人无可挑剔呢？那么要怎样设计才能让人无可挑剔呢？设法把设法把DNA和蛋白质分开，然后单独、和蛋白质分开，然后单独、直接观察直接观察DNA和蛋白质的作用。和蛋白质的作用。实验中最关键的设计思路实验中最关键的设计思路三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验实验材料实验材料实验方法实验方法实验步骤实验步骤实验结果实验结果(一一)标记噬菌体方法：标记噬菌体方法：同位素示踪同位素示踪(标记标记)法法返回返回v标记大肠杆菌标记大肠杆菌含含35s s的培养基的培养基+大肠杆菌大肠杆菌 含含 35s的大肠杆菌的大肠杆菌含含32p的培养基的培养基+大肠杆菌大肠杆菌 含含32p的大肠杆菌的大肠杆菌v标记标记T2噬菌体噬菌体T2噬菌体噬菌体+含含35s的大肠杆菌的大肠杆菌 含含35sT2的噬菌体的噬菌体T2噬菌体噬菌体+含含32p的大肠杆菌的大肠杆菌 含含32pT2的噬菌体的噬菌体(二二)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噬菌体侵染细菌搅拌离心搅拌离心观察放射性的分布观察放射性的分布（一组用（一组用标记标记DNA，一组用，一组用35S标记蛋白质标记蛋白质)三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验 19521952返回返回离心离心离心离心1 1、为什么选择为什么选择3535S S和和3232P P作标记而不选用其他的同位素作标记而不选用其他的同位素?2 2、第一（二）组实验中为什么上清液的放射性第一（二）组实验中为什么上清液的放射性很高很高（低）（低），沉淀物的放射性，沉淀物的放射性很低（高）很低（高）？因为硫仅存在于因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于则主要存在于 DNA的组分中。用的组分中。用14C和和18O等元等元素是不可行的，因为素是不可行的，因为 T2噬菌体的蛋白质和噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。分子的组分中都含有这两种元素。在第一组实验中，在第一组实验中，35S标记的标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合培噬菌体与大肠杆菌混合培养后，搅拌不充分，使吸附在大肠杆菌外被养后，搅拌不充分，使吸附在大肠杆菌外被35S标记的标记的噬菌体蛋白质外壳没有与大肠杆菌完全分离开，离心后噬菌体蛋白质外壳没有与大肠杆菌完全分离开，离心后进入沉淀物中，使沉淀物中出现放射性进入沉淀物中，使沉淀物中出现放射性。在第二组实验中，在第二组实验中，32P标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养的时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出来，的时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液；混合培养的时间过短，有一部经离心后分布于上清液；混合培养的时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性上清液中，使上清液出现放射性。第二组第二组实验实验（三）实验结果及结论：（三）实验结果及结论：第一组第一组 实验实验亲代亲代噬菌体噬菌体32P标标记记DNA35S标记标记蛋白质蛋白质大肠杆大肠杆菌内菌内有有32P标标记记DNA无无35S标标记蛋白质记蛋白质子代子代噬菌体噬菌体DNA有有32P标记标记外壳蛋白外壳蛋白质无质无35S实验实验结论结论DNA分分子是遗子是遗传物质传物质由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，故而本实验不能证明蛋白质是或者不是遗传物质故而本实验不能证明蛋白质是或者不是遗传物质结论：结论：噬菌体侵染细菌时，进入噬菌体侵染细菌时，进入到细菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留到细菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的传递的。，是通过亲代的传递的。才是真正的遗传物质。才是真正的遗传物质。思考与讨论思考与讨论1.细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（1）个体个体很小，结构简单很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（核酸和蛋白质外壳。（2）繁殖快。繁殖快。细菌细菌2030 min就可就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2.最关键的实验设计思路是最关键的实验设计思路是设法把设法把DNA与蛋白质分开，单与蛋白质分开，单独地、直接地去观察独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。或蛋白质的作用。3.艾弗里艾弗里采用的主要技术手段有采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术提纯和鉴定技术等。等。赫尔希赫尔希采用的主要技术手段有采用的主要技术手段有噬菌体噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。术等。科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础以科学原理为基础，因此，科学与技术是，因此，科学与技术是相互支持、相互相互支持、相互促进的。促进的。RNA 蛋白质蛋白质 感染感染 不感染不感染 烟草花烟草花叶病毒叶病毒烟叶烟叶 烟叶烟叶 四、四、DNA是是主要主要的遗传物质的遗传物质（一）（一）RNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据具有细具有细胞结构胞结构的生物的生物真核生物的遗传物质真核生物的遗传物质原核生物的遗传物质原核生物的遗传物质DNA 多数病毒的遗传物质是多数病毒的遗传物质是DNA少数病毒的遗传物质是少数病毒的遗传物质是RNA绝大多数绝大多数生物的遗生物的遗传物质是传物质是DNA（二）（二）DNA是是主要主要的遗传物质的遗传物质例例下列关于遗传物质的说法，错误的是下列关于遗传物质的说法，错误的是()真核生物的遗传物质是真核生物的遗传物质是DNA原核生物的遗传物质是原核生物的遗传物质是RNA细胞核的遗传物质是细胞核的遗传物质是DNA细胞质的遗传物质是细胞质的遗传物质是RNA甲型甲型HIN1流感病毒的遗传物质是流感病毒的遗传物质是DNA或或RNAA BC DC植物细胞中植物细胞中DNA的载体：的载体：染色体、叶绿体、线粒体染色体、叶绿体、线粒体动物细胞中动物细胞中DNA的载体：的载体：染色体、线粒体染色体、线粒体所以说，染色体是所以说，染色体是DNA的主要载体。的主要载体。五、五、DNA的分布的分布原核细胞和病毒没有染色体。原核细胞和病毒没有染色体。课后练习课后练习基础题基础题 1.（1）（）（）;(2)（）。）。拓展题拓展题1.实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的仅是肠杆菌内的仅是DNA，而蛋白质却留在大肠杆菌，而蛋白质却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体蛋白质外壳是噬菌体蛋白质外壳是利用亲代噬菌体的遗传信息，利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。2.肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：件：能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。信息的能力；结构比较稳定等。2.在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，下图所示标记元素所在部位依次是()A BC D1.在肺炎双球菌的体内和体外转化实验中，R型菌和S型菌的数量变化曲线依次为()A B C D3.甲、乙为两种不同的植物病毒，下图1表示由病毒甲、乙经重组形成“杂种病毒丙”的过程，用病毒丙单独侵染植物细胞，一段时间后，从植物细胞内可大量分离出的病毒是图2中的()BAD某研究小组为探究H7N9病毒的遗传物质是DNA还是RNA，做了如下实验，请你完成相关内容。(1)实验原理：_。(2)材料用具：H7N9病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及其等渗生理盐水、注射器等。(3)实验步骤：取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。按下表所示配制注射溶液，然后分别注射入小白鼠体内。相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。(4)结果预测及结论：A、C组发病，B、D组未发病，说明DNA是H7N9病毒的遗传物质；_，说明_。(5)实验分析：_组和_组对照，能说明DNA是否是其遗传物质。B组和C组对照，能说明_。C组和D组在实验对比时起到_作用。酶具有专一性酶具有专一性H7N9病毒核酸提取物病毒核酸提取物RNA酶酶H7N9病毒核酸提取物病毒核酸提取物DNA酶酶H7N9病毒核酸提取物病毒核酸提取物生理盐水生理盐水B、C组发病组发病,A、D组未发病组未发病RNA是是H7N9病毒的遗传物质病毒的遗传物质ACRNA是否是其遗传物质是否是其遗传物质对照对照