探索遗传物质的过程

1919世纪，生物学家通过对细胞的有丝分裂、减数分世纪，生物学家通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精作用过程的研究，认识到裂和受精作用过程的研究，认识到染色体染色体在生物的遗在生物的遗传中具有重要作用。传中具有重要作用。染色体主要由染色体主要由蛋白质蛋白质和和脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸（DNADNA）组成。）组成。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？科学家们对这个问题进行了深入的探究，做了大量的科学家们对这个问题进行了深入的探究，做了大量的实验，最终得出实验，最终得出DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质。今天我们就。今天我们就随科学家们一同来探索遗传物质是什么？随科学家们一同来探索遗传物质是什么？讨论：讨论：你觉得选择什么样的生物做探你觉得选择什么样的生物做探究遗传物质实验的材料更合适呢？为究遗传物质实验的材料更合适呢？为什么？什么？以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？（1）结构简单，含有的物质少，分）结构简单，含有的物质少，分析起来简便、快捷，容易得出结论析起来简便、快捷，容易得出结论（2）繁殖快。细菌）繁殖快。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菌落粗糙菌体无夹膜无毒性（2 2）R R型细菌：型细菌：菌落光滑菌体有夹膜有毒性（使人患肺炎，使小鼠患败血症）（1 1）S S型细菌：型细菌：问题问题1 1：两类肺炎双球菌有何区别？：两类肺炎双球菌有何区别？一、一、1928年，英国年，英国格里菲思格里菲思的肺炎双球菌的肺炎双球菌体内体内转化实验转化实验请向大家介绍一下这两种肺炎双球菌请向大家介绍一下这两种肺炎双球菌小鼠死亡小鼠死亡小鼠存活小鼠存活问题问题2 2：格里菲斯的肺炎双球菌的体内转化实验是如何进行的？每组实验的：格里菲斯的肺炎双球菌的体内转化实验是如何进行的？每组实验的的结果分别是什么？的结果分别是什么？1928年，英国年，英国格里菲思格里菲思的肺炎双球菌的的肺炎双球菌的体内体内转化实验转化实验小鼠存活小鼠存活小鼠死亡小鼠死亡1928年，英国年，英国格里菲思格里菲思的肺炎双球菌的的肺炎双球菌的体内体内转化实验转化实验问题问题3 3：格里菲思格里菲思的肺炎双球菌的的肺炎双球菌的体内体内转化实验的结论是什么？转化实验的结论是什么？第第3 3组实验说明加热杀死的组实验说明加热杀死的S S型菌还有致病能力吗？型菌还有致病能力吗？格里菲思从第四组实验鼠小鼠体内分离出活的格里菲思从第四组实验鼠小鼠体内分离出活的S S型菌，型菌，请分析活的请分析活的S S型菌是怎样产生的（型菌是怎样产生的（）A.A.加热杀死的加热杀死的S S型菌复活了型菌复活了 B.B.活的活的R R型菌转化成了型菌转化成了S S型菌型菌格里菲思的结论格里菲思的结论:加热杀死的加热杀死的S S型细菌中，含有某种促成型细菌中，含有某种促成R R型细菌转化为型细菌转化为S S型细菌的型细菌的 _问题问题4 4：格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验有没有证明：格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验有没有证明了遗传物质是什么？为什么？了遗传物质是什么？为什么？推论推论推论推论（格里菲思）：（格里菲思）：（格里菲思）：（格里菲思）：在第四组实验中，加热杀死的在第四组实验中，加热杀死的在第四组实验中，加热杀死的在第四组实验中，加热杀死的S S型细菌型细菌型细菌型细菌中，必然含有中，必然含有中，必然含有中，必然含有 “转化因子转化因子转化因子转化因子”,能将能将能将能将R R型活细菌型活细菌型活细菌型活细菌转化为转化为转化为转化为S S型活型活型活型活细菌细菌细菌细菌。格里菲思的实验还不能说明遗传物质是什么，他并没有说明格里菲思的实验还不能说明遗传物质是什么，他并没有说明“转化因子转化因子”是什么。是什么。B转化因子转化因子二、二、19441944年年,美国美国艾弗里艾弗里的肺炎双球菌的的肺炎双球菌的体外体外转化实验转化实验 S型细菌的化学组成：型细菌的化学组成：DNA、蛋白质、多糖等物质。问题问题1 1：艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验的基：艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验的基本思路是把本思路是把_与其他物质分开，单与其他物质分开，单独研究它们各自的作用独研究它们各自的作用。S S型细菌的型细菌的DNADNAS型菌型菌蛋白质蛋白质S型菌型菌多糖多糖S型菌型菌DNAS型菌型菌DNA+DNA酶酶19441944年年,美国美国艾弗里艾弗里的肺炎双球菌的的肺炎双球菌的体外体外转化实验转化实验19441944年年,美国美国艾弗里艾弗里的肺炎双球菌的的肺炎双球菌的体外体外转化实验转化实验问题问题2 2：艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验的过程和结论：艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验的过程和结论：实验过程及结果：实验过程及结果：结论：结论：S型细菌的型细菌的_才是使才是使R型细菌产生稳定遗传型细菌产生稳定遗传变化的物质，即变化的物质，即_是遗传物质，是遗传物质，_等不是遗传物质；等不是遗传物质；R型菌型菌R型菌型菌R型菌型菌R型菌型菌S型菌型菌R型菌型菌DNADNA蛋白质蛋白质艾弗里的试验引起了人们的注意，但是，并艾弗里的试验引起了人们的注意，但是，并不是所有的人都信服这一结果。不是所有的人都信服这一结果。因为，艾弗里的试验中提取的因为，艾弗里的试验中提取的DNA的纯度最的纯度最高时也还有高时也还有0.02%的的蛋白质蛋白质。不能说明不能说明DNA一定一定就是遗传物质。就是遗传物质。因此，科学家仍在孜孜不倦地追求更有说服力的因此，科学家仍在孜孜不倦地追求更有说服力的实验，其中最令人信服的是实验，其中最令人信服的是赫尔希赫尔希和和蔡斯蔡斯的的噬菌噬菌体实验体实验，精妙地阐述了，精妙地阐述了DNA就是遗传物质。就是遗传物质。资料：艾弗里实验的缺陷DNA（40%）T2噬菌体：噬菌体：蛋白质蛋白质（60%）（C、H、O、N、P）（C、H、O、N、S）三、三、19521952年，年，赫尔希赫尔希和和蔡斯蔡斯的的噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌实验实验1 1、实验材料：、实验材料：T T2 2噬菌体的介绍：噬菌体是一种噬菌体的介绍：噬菌体是一种寄生寄生在细菌体内的病毒，它在细菌体内的病毒，它的的外壳是外壳是蛋白质蛋白质，头部内含有头部内含有DNADNA，它侵染细菌后，就会在自身遗传物质的，它侵染细菌后，就会在自身遗传物质的作用下，作用下，利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量的增殖。，进行大量的增殖。你还记得你还记得DNADNA与蛋白质与蛋白质所含主要元素吗？所含主要元素吗？噬菌体侵染细菌过程噬菌体侵染细菌过程（吸附（吸附-注入注入-复制复制-组装组装-释放）释放）实验过程：实验过程：标记标记-侵染侵染-搅拌搅拌-离心离心-检测检测放射性放射性放射性放射性原因是：噬菌体的蛋白质原因是：噬菌体的蛋白质外壳未进入细菌内外壳未进入细菌内原因是：噬菌体已将含原因是：噬菌体已将含32P的的DNA注入到细菌内注入到细菌内19521952年，年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯的的噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌的实验的实验19521952年，年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯的的噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌的实验的实验 补充材料：赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素补充材料：赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素3535S S和放射性同和放射性同位素位素3232P P的培养基中培养大肠杆菌，在用上述大肠杆菌培养噬菌体，得到的培养基中培养大肠杆菌，在用上述大肠杆菌培养噬菌体，得到DNADNA含有含有3232P P标记或蛋白质含有标记或蛋白质含有3535S S标记的噬菌体。然后，用标记的噬菌体。然后，用3232P P 或或3535S S标记的噬标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、离心。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质。中留下被感染的大肠杆菌。离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质。问题问题1 1：噬菌体有：噬菌体有DNADNA和蛋白质两种组分，用和蛋白质两种组分，用3535S S和和3232P P分别标记噬菌体的哪一分别标记噬菌体的哪一种组分？用种组分？用1414C C和和1818O O等同位素可行吗，为什么？（联系有机化合物的元素组等同位素可行吗，为什么？（联系有机化合物的元素组成）成）问题问题2 2：如何获得被标记噬菌体？：如何获得被标记噬菌体？问题问题3 3：实验过程中搅拌的目的是什么？离心的目的是什么？：实验过程中搅拌的目的是什么？离心的目的是什么？问题问题4：离心后沉淀物与上清液各有什么成分？：离心后沉淀物与上清液各有什么成分？3535S S标记蛋白质标记蛋白质 、3232P P标记标记DNADNA 培养大肠杆菌培养T2噬菌体噬菌体-蛋白质（35S）32P35S培养大肠杆菌培养T2噬菌体大肠杆菌（32P）噬菌体-DNA（32P）如何获得被标记的噬菌体如何获得被标记的噬菌体大肠杆菌（35S）2、实验过程（、实验过程（标记标记-侵染侵染-搅拌搅拌-离心离心-检测检测）第一步：标记细菌第一步：标记细菌细菌含细菌含3535S S的培养基的培养基含含3535S S的细菌的细菌细菌含细菌含3232P P的培养基的培养基含含3232P P的细菌的细菌第二步：标记第二步：标记T2噬菌体噬菌体T2噬菌体含噬菌体含3535S S的细菌的细菌含含3535S S的的T2噬菌体噬菌体T2噬菌体含噬菌体含3232P P的细菌的细菌含含3232P P的的T2噬菌体噬菌体第三步：第三步：T2噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌a含含3535S S的的T2噬菌体细菌噬菌体细菌上清液放射性很上清液放射性很高高，沉淀物放射性很沉淀物放射性很低低b含含3232P P的的T2噬菌体细菌噬菌体细菌上清液放射性很上清液放射性很低低，沉淀物放射性很沉淀物放射性很高高问题问题5：实验结论：实验结论：_。问题问题6：噬菌体侵染细菌的实验还可以说明：噬菌体侵染细菌的实验还可以说明：（1）_；（2）_。问题问题7：实验设计基本思路：实验设计基本思路：_.19521952年，年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯的的噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵染大肠杆菌的实验的实验子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，DNA是真正的遗传物质DNA能自我复制DNA能控制蛋白质的合成将DNA和蛋白质分离开，单独的去研究它们的作用问题问题8 8：能：能不能证明不能证明，DNADNA是主要的遗传物质，是主要的遗传物质，蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质？_不能不能实验设计思路比较：实验设计思路比较：艾弗里实验艾弗里实验噬菌体侵染细菌实噬菌体侵染细菌实验验思路相同思路相同处理方式的处理方式的区别区别直接分离：分离直接分离：分离S型细菌的型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，、多糖、蛋白质等，分别与分别与R型细菌混合培养型细菌混合培养同位素标记法：分同位素标记法：分别标记别标记DNA（32P）和蛋）和蛋白质（白质（35S）将将DNA和蛋白质分离开，单独的去研究它们的作用和蛋白质分离开，单独的去研究它们的作用DNADNA是不是所有生物的遗传物质呢？是不是所有生物的遗传物质呢？有些病毒，只有两种成分：蛋白质和有些病毒，只有两种成分：蛋白质和RNARNA，比如，比如，烟草花叶病毒和烟草花叶病毒和SARSSARS病毒。这类病毒的遗传物质又病毒。这类病毒的遗传物质又是什么呢？是什么呢？乙肝病毒乙肝病毒艾滋病病毒艾滋病病毒烟草花叶病毒烟草花叶病毒四、四、1956年年烟草花叶病毒烟草花叶病毒感染感染烟草烟草实验实验烟草花叶病毒（烟草花叶病毒（TMV）图图4-4 4-4 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 正常叶正常叶 病叶病叶RNARNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据烟草花叶病烟草花叶病毒对烟草的感染毒对烟草的感染实验过程：实验过程：结论：在RNA的病毒中，RNA是遗传物质。TMV蛋白质蛋白质RNA1956年年烟草花叶病毒烟草花叶病毒感染感染烟草烟草实验实验烟草花叶病毒重建实验烟草花叶病毒重建实验进一步证明在只有进一步证明在只有RNA而不含有而不含有DNA的的病毒中，遗传物质是病毒中，遗传物质是RNA。生物类型生物类型核酸种类核酸种类遗传物质遗传物质真核生物真核生物原核生物原核生物病毒病毒DNA和和RNADNA和和RNADNA或或RNADNADNADNA或或RNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 原因：绝大多数生物的遗传物质是原因：绝大多数生物的遗传物质是_；极少数生物；极少数生物的遗传物质是的遗传物质是_。DNARNA课堂总结课堂总结D1.注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（）AR型肺炎双球菌型肺炎双球菌B加热杀死后的加热杀死后的R型肺炎双球菌型肺炎双球菌C加热杀死后的加热杀死后的S型肺炎双球菌型肺炎双球菌D加热杀死后的加热杀死后的S型肺炎双球菌与型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌型肺炎双球菌2.在肺炎双球菌转化实验中，在培养有在肺炎双球菌转化实验中，在培养有R型细菌的型细菌的A、B、C、D四四个试管，依次分别放入个试管，依次分别放入S型细菌的型细菌的DNA、DNA和和DNA酶、蛋白质、酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现有多糖，经过培养，检查结果发现有R型细菌转化的是（型细菌转化的是（）AABCD当堂检测当堂检测3.下列生物中只含一种核酸的是（下列生物中只含一种核酸的是（）A玉米玉米B草履虫草履虫C金鱼金鱼D流感病毒流感病毒D4.所有病毒的遗传物质（所有病毒的遗传物质（)A都是都是DNAB都是都是RNAC是是DNA或或RNAD是是DNA和和RNAC5.噬菌体侵染细菌的实验能证明的是（噬菌体侵染细菌的实验能证明的是（）ADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质B蛋白质是遗传物质蛋白质是遗传物质CDNA是遗传物质是遗传物质DDNA能产生可遗传的变异能产生可遗传的变异C6.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A一切生物的遗传物质都是一切生物的遗传物质都是DNAB一切生物的遗传物质都是一切生物的遗传物质都是RNAC一切生物的遗传物质是核酸一切生物的遗传物质是核酸D一切生物的遗传物质是蛋白质一切生物的遗传物质是蛋白质C7.噬菌体在繁殖的过程中所利用的原料是噬菌体在繁殖的过程中所利用的原料是()A自身的核苷酸和氨基酸自身的核苷酸和氨基酸B自身的核苷酸和细菌的氨基酸自身的核苷酸和细菌的氨基酸C细菌的核苷酸和氨基酸细菌的核苷酸和氨基酸D自身的氨基酸和细菌的核苷酸自身的氨基酸和细菌的核苷酸C8.用用32P标记噬菌体的标记噬菌体的DNA，用，用35S标记细菌的蛋白质，用这种标记细菌的蛋白质，用这种噬菌体去侵染细菌，则新生的噬菌体可含有（噬菌体去侵染细菌，则新生的噬菌体可含有（）A32PB35SC32P和和35SD二者皆无二者皆无C