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文档简介
.,1,第三单元基因的本质与基因的表达第一讲DNA是主要的遗传物质,.,2,一、DNA是遗传物质的证据1间接证据(早期推测)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)艾弗里转化实验(体外转化)(2)噬菌体侵染细菌实验,二、DNA是主要的遗传物质,.,3,生物的遗传物质,无细胞结构,真核生物和原核生物,一切生物的遗传物质是核酸,DNA是主要的遗传物质,有细胞结构,病毒,DNA,RNA或DNA,三、结论:,.,4,一、DNA是遗传物质的证据,1间接证据(早期推测),A:蛋白质是遗传物质(20世纪20年代),各种氨基酸可以按照不同的方式排列,形成不同的。氨基酸多种多样的排列顺序,可能蕴含着。,蛋白质,遗传信息,结论:是遗传物质。,蛋白质,.,5,一、DNA是遗传物质的证据,1间接证据(早期推测),稳定,DNA,蛋白质,DNA,DNA,连续,B:DNA是遗传物质,.,6,1、探索遗传物质的过程是漫长的直到20世纪初期,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A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异B.蛋白质与生物的性状密切相关C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性,并且能够自我复制D.蛋白质中氨基酸的不同排列组台可以贮存大量遗传信息,C,练习:,.,7,遗传物质必须具备的特点,1、具有存储巨大数量信息的可能2、在生长和繁殖过程中能精确的自我复制3、能指导蛋白质的合成从而控制生物的性状和新陈代谢4、分子结构相对稳定(但特殊情况下能产生变异),问题:两种不同的推测如何求证呢?,.,8,一、DNA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),两种菌落的比较,无毒,有毒,.,9,一、DNA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),注入R型活细菌,小鼠不死亡。,注入S型活细菌,小鼠死亡。,.,10,一、DNA是遗传物质的证据,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。,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),.,11,一、DNA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),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S型活细菌,转化因子,.,12,一、DNA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),本实验体现了一个完整的科学发现过程的一部分,即发现问题提出假说实验验证得出结论的前两步,后两步由艾弗里完成。,如果请你设计一个实验来确定转化因子,你的实验设计思路是什么?,.,13,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据(1)肺炎双球菌转化实验,艾弗里转化实验(体外转化),S型细菌,分别与R型活细菌培养,R型,R型,R型与S型,分离,多糖,蛋白质,DNA,DNA酶,R型,.,14,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据(1)肺炎双球菌转化实验,艾弗里转化实验(体外转化),实验结果:只有加入DNA才转化;DNA越纯,转化越有效;用DNA酶处理DNA,不再转化。,实验结论:转化因子是DNA。,.,15,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据(1)肺炎双球菌转化实验,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?,把DNA和蛋白质分开,单独地、直接地观察DNA的作用;设计对照实验,用DNA酶处理,观察DNA的作用。,.,16,2、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、从免疫学角度解释:曲线ab段下降的原因是,R型菌被小鼠的免疫系统所消灭,b、曲线bc段上升的原因是,部分R型细菌转化,为有毒S型细菌后在小鼠体内增殖,导致小鼠的免疫力下降,0,含量,时间,a,b,c,R型细菌,S型细菌,练习:,.,17,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据(1)肺炎双球菌转化实验,艾弗里转化实验(体外转化),艾弗里的实验有什么不足之处?,受技术限制DNA无法100%提纯,总含少量蛋白质。因此,仍有人对实验结论表示怀疑。,.,18,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据,(2)噬菌体侵染细菌实验,T2噬菌体模式图,噬菌体:细菌病毒,寄生在细菌体内,侵入细菌后,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。,DNA(主要元素是C、H、O、N、P),蛋白质(主要元素是C、H、O、N、S),思考:为什么要用35S和32P标记?用14C和18O等标记行吗?,.,19,蔡斯和赫尔希的实验设计:1、在噬菌体侵染细菌的实验中,用同位素31P、32P和32S、35S分别做如下标记并将亲代噬菌体和细菌混合:,.,20,用放射性同位素35S标记外壳蛋白质,细菌内无放射性,.,21,用放射性同位素32P标记内部DNA,细菌内有放射性,.,22,蔡斯和赫尔希的实验设计: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;3、取上清液和沉淀物分别检测其放射性,结果如下:,结论:才是真正的遗传物质,DNA,.,23,3、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和,原因是:。进入细菌体内的是噬菌体的,依据是:。该实验能否证明DNA是遗传物质?能否证明蛋白质不是物质?,噬菌体外壳,细菌,两者密度不同,DNA,放射性32P只存在于沉淀物中,只能证明DNA是遗传物质,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。,练习:,.,24,C,3、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题:T2噬菌体复制所需原料来自,子代T2噬菌体蛋白质外壳合成场所是。,大肠杆菌,大肠杆菌的核糖体,4、噬菌体侵染细菌实验不能证明()DNA能自我复制,使前后代保持一定的连续性、稳定性DNA分子结构的相对稳定性DNA能指导蛋白质的合成DNA能产生可遗传变异DNA是遗传物质DNA是主要的遗传物质ABCD,练习:,.,25,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒(TMV)对烟草的感染与重建烟草花叶病毒(简称TMV),其基本成分是蛋白质和RNA,体内无DNA。为查明其遗传物质,1957年格勒和施拉姆进行了如下实验:,.,26,(1)实验一,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据,.,27,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,.,28,逆转录的不进行RNA复制,RNA复制的不逆转录。需要注意的是正链RNA复制最后结果得到是正链RNA而不是互补链。逆转录病毒它们的复制有其特有的特点,一是单链RNA的基因组必须反转录成双链DNA;二是随后这种DNA必须整合到细胞DNA中;三是整合状态长期持续下去并传给子代细胞,也可能转录RNA,生产子代病毒或使细胞转化;四是感染细胞不会死亡,分裂不停止。,.,29,2DNA是主要的遗传物质普遍性规律(1)一切生物的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。(2)凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物),其遗传物质都是DNA,其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。(3)DNA病毒(如噬菌体)的遗传物质是DNA;只有极少数RNA病毒的遗传物质是RNA。结论:绝大多数生物的遗传物质是DNA,即DNA是主要的遗传物质。,二、DNA是主要的遗传物质,.,30,1.肺炎双球菌的转化实验(1)加热杀死的S型细菌能使R型活细菌发生转化的原因:加热到一定温度,蛋白质的分子结构(空间结构)会被破坏而变性,从而丧失生物活性。因此,加热引起蛋白质变性是导致S型细菌死亡的原因。,.,31,S型细菌体内的DNA热稳定性较高,把DNA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DNA变性。当与R型细菌混合培养时,S型细菌DNA进入R型细菌体内,这叫DNA的转化。,1.肺炎双球菌的转化实验,.,32,2噬菌体侵染细菌的实验(1)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,才能使其增殖,子代被标记。(2)噬菌体在宿主细胞中的增殖过程包括:吸附注入合成装配释放。(3)从组成化合物的元素可知,S只存在于某些蛋白质中,P主要分布于DNA(核酸)中,故可用其同位素标记两种成分。,.,33,(4)虽然细菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验方法不同(前者为直接分离培养法,后者为放射性同位素示踪法),但思路基本一致且都遵循了对照原则。(5)两个实验的结论都是DNA是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。,2噬菌体侵染细菌的实验,.,34,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)。,.,35,5、(2010青岛质检)下面是关于35S标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述,其中正确的是()A与细菌转化实验相同,都是根据遗传物质具有控制性状的特性而设计的B所使用的噬菌体,必须是接种在含35S的大肠杆菌的培养基中再释放出来的C采用搅拌和离心等手段,是为了把蛋白质和DNA分开再分别检测其放射性D新形成的噬菌体中没有检测到35S,说明DNA是遗传物质而蛋白质不是,B,练习:,.,36,(1)放射性同位素示踪法的应用噬菌体侵染细菌的实验,分别用32P标记DNA,用35S标记蛋白质,观察DNA和蛋白质到底是谁进入细菌细胞体内发挥作用。标记光合作用和呼吸作用过程中各种原子的转移,如分别标记水中的O和二氧化碳中的O,用来探究光合作用释放的氧气的来源;标记二氧化碳中的C,用来探究C在植物体内是如何合成有机物的;标记氧气中的O,用来探究呼吸作用产物水和二氧化碳中O的来源。,.,37,标记矿质元素,可以用来探究矿质元素的运输途径和利用过程。分别用H标记胸腺嘧啶和尿嘧啶,可以用来探究DNA和RNA的复制、RNA的逆转录、基因的表达(转录和翻译)等。(2)同位素的选择标准特征性元素如噬菌体侵染细菌的实验。所要研究的元素如光合作用中C、O的标记等。,(1)放射性同位素示踪法的应用,.,38,.,39,(1)探究性实验指实验者在不知晓实验结果的前提下,通过自己实验、探索、分析、研究得出结论,从而形成科学概念的一种认知活动。(2)验证性实验指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验,.,40,(3)二者的比较,如果A,则B,.,41,(3)二者的比较,.,42,.,43,3、基因治疗是基因工程在医学上的应用之一,即把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的。格里菲思实验:加热杀死的S型肺炎双球菌+R型菌落R型菌落+S型菌落。从变异的角度分析,变异的来源分别为()A基因突变,基因重组B基因重组,染色体变异C基因重组,基因突变D基因重组,基因重组,D,.,44,4、为验证“遗传物质是DNA,而不是蛋白质”。一位同学设计了以下实验步骤:第一步:从有荚膜肺炎双球菌中提取DNA第二步:用提取的DAN培养无荚膜肺炎双球菌预期结果:无荚膜的肺炎双球菌转化成有荚膜的肺炎双球菌实验结论:遗传物质是DNA,而不是蛋白质我们认为,上述实验步骤的
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