第章第節(jié)是主要的遺傳物質(zhì)

摩爾根通過果蠅實驗證明了基因位于

上孟德爾通過豌豆實驗證明了生物的性狀由

控制遺傳因子染色體科學家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組成成分

蛋白質(zhì)和DNA。歷史的步伐染色體在遺傳上的連續(xù)性和穩(wěn)定性說明染色體在生物的遺傳中起著重要作用染色體=DNA+蛋白質(zhì)，遺傳物質(zhì)是DNA，還是蛋白質(zhì)？結(jié)論新問題歷史的步伐當前第1頁\共有34頁\編于星期三\12點遺傳物質(zhì)的早期推測氨基酸多種多樣染色體

20世紀20年代：蛋白質(zhì)是生物的遺傳物質(zhì)

蛋白質(zhì)DNA結(jié)構未知遺傳物質(zhì)當前第2頁\共有34頁\編于星期三\12點遺傳物質(zhì)的早期推測1.DNA基本單位－脫氧核苷酸脫氧核糖磷酸堿基A脫氧核糖磷酸G脫氧核糖磷酸脫氧核糖C磷酸T脫氧核糖磷酸2.脫氧核苷酸的種類20世紀30年代：DNA有重要作用當前第3頁\共有34頁\編于星期三\12點一格里菲斯的肺炎雙球菌實驗——體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗1.肺炎雙球菌的類型S型菌R型菌莢膜（多糖）R型菌S型菌菌落光滑(Smooth)，菌體有莢膜，能夠使人患肺炎或使小鼠患敗血病，有毒性。菌落粗糙(Rough)，菌體無莢膜，無毒性。當前第4頁\共有34頁\編于星期三\12點一格里菲斯的肺炎雙球菌實驗——體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗2.實驗①①活R型菌（無毒）注入小鼠小鼠不死亡②活S型菌（有毒）注入小鼠小鼠死亡②體內(nèi)分離出S型活細菌當前第5頁\共有34頁\編于星期三\12點一格里菲斯的肺炎雙球菌實驗——體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗2.實驗體內(nèi)分離出S型活細菌③④死S型菌（加熱殺死，無毒）注入小鼠小鼠不死亡③活R型菌（無毒）死S型菌（無毒）混合注入小鼠小鼠死亡④當前第6頁\共有34頁\編于星期三\12點一格里菲斯的肺炎雙球菌實驗——體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗2.實驗S型死+R型活=S型活結(jié)論：加熱殺死的S型細菌中，含有促成R型

細菌轉(zhuǎn)化成S型活細菌的轉(zhuǎn)化因子促進上述轉(zhuǎn)化的“轉(zhuǎn)化因子”是什么？當前第7頁\共有34頁\編于星期三\12點二艾弗里的肺炎雙球菌實驗——體外轉(zhuǎn)化實驗1.S型細菌物質(zhì)的提純和鑒定莢膜多糖蛋白質(zhì)DNA包含RNA脂類但究竟哪一個才是轉(zhuǎn)化因子呢？當前第8頁\共有34頁\編于星期三\12點

在證明DNA還是蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的實驗中最關鍵的設計思路是什么？

必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰是遺傳物質(zhì)。當前第9頁\共有34頁\編于星期三\12點提出問題實驗方案：2、分別與R型細菌混合培養(yǎng)，觀察其后代是否有S型細菌出現(xiàn).1、從活的S型細菌中分離，提取出各種成分，(DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì))DNA\蛋白質(zhì)和其他物質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)?作出假設:實施方案驗證預測預期效果：DNA是遺傳物質(zhì)只有加入S型菌的DNA才能使R型菌轉(zhuǎn)變成S型菌分析結(jié)論實驗材料：兩種類型的肺炎雙球菌(R型和S型)當前第10頁\共有34頁\編于星期三\12點

DNA的純度越高，轉(zhuǎn)化就越有效。

分別與R型活細菌混合培養(yǎng)S型活細菌多糖脂類蛋白質(zhì)RNADNADNA水解物RRRRRSRRS二艾弗里的肺炎雙球菌實驗2.實驗——體外轉(zhuǎn)化實驗當前第11頁\共有34頁\編于星期三\12點二艾弗里的肺炎雙球菌實驗3.實驗結(jié)論——體外轉(zhuǎn)化實驗

DNA是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，DNA是轉(zhuǎn)化因子。以上轉(zhuǎn)化實驗表明：DNA是遺傳物質(zhì),而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。當前第12頁\共有34頁\編于星期三\12點二肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗發(fā)現(xiàn)問題提出問題實驗驗證得出結(jié)論格里菲思

艾弗里及其同事

小鼠體內(nèi)

培養(yǎng)基(體外)

用加熱殺死的S型細菌做對照

將物質(zhì)提純分離各自觀察

小鼠是否死亡

培養(yǎng)基中菌落

S型細菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子

S型細菌的DNA是遺傳物質(zhì)

當前第13頁\共有34頁\編于星期三\12點肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中的4點易錯分析易錯警示二肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗當前第14頁\共有34頁\編于星期三\12點新問題DNA純度不夠，是否是0.02%的蛋白質(zhì)在起遺傳作用呢，如何獲取單獨的DNA或者蛋白質(zhì)進行實驗？更具說服力的

“噬菌體侵染細菌的實驗”1952年赫爾希（A.Hershey)和蔡斯（M.Chase)當前第15頁\共有34頁\編于星期三\12點噬菌體（1）結(jié)構：頭部和尾部的外表是由

構成，頭部內(nèi)含有

。（2）增殖特點：在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分，進行增殖。（3）與大腸桿菌的關系：寄生關系蛋白質(zhì)DNA三噬菌體侵染細菌的實驗赫爾希和蔡斯的T2噬菌體試驗(1952年)T2噬菌體中60%是蛋白質(zhì),40%是DNA..當前第16頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗2.實驗準備C、H、O、N、PC、H、O、N、S（32p標記）（35s標記）將DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開,單獨觀察他們的作用當前第17頁\共有34頁\編于星期三\12點思考：用15N、14C、3H、18O是否可以？為什么？能否用32P和35S標記同一個噬菌體來進行實驗？分別標記！?。∷伎迹簷z測放射性的儀器不能區(qū)分放射性是由什么物質(zhì)產(chǎn)生的當前第18頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗2.實驗準備用含35S和32P的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)大腸桿菌，用上述大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，得到含32P標記DNA的噬菌體和含35S標記蛋白質(zhì)的噬菌體為什么需要先標記大腸桿菌？噬菌體不能直接被標記，它是寄生于大腸桿菌的病毒，可通過大腸桿菌進行標記當前第19頁\共有34頁\編于星期三\12點

怎樣將32P標記到噬菌體的DNA上？（先用含32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用噬菌體去感染這種大腸桿菌）當前第20頁\共有34頁\編于星期三\12點噬菌體侵染細菌的過程當前第21頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗T2噬菌體侵染大腸桿菌的示意圖：大腸桿菌DNA注入大腸桿菌中利用大腸桿菌內(nèi)的物質(zhì)合成蛋白質(zhì)外殼和DNA組裝成新的T2噬菌體大腸桿菌破裂，T2噬菌體釋放出來三噬菌體侵染細菌的實驗吸附注入合成組裝釋放當前第22頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗2.實驗準備3.實驗過程①用35S標記的噬菌體（蛋白質(zhì)被標記）未標記的大腸桿菌+攪拌攪拌的目的：使吸附在細菌上的噬菌體顆粒與細菌分離離心的目的：讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。子代噬菌體無35S短時間當前第23頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗2.實驗準備3.實驗過程①用35S標記的噬菌體（蛋白質(zhì)被標記）未標記的大腸桿菌+離心上清液沉淀物（含T2噬菌體顆粒）（含被感染的大腸桿菌）——放射性高——放射性低說明：噬菌體的蛋白質(zhì)外殼沒有進入

大腸桿菌中子代噬菌體無放射性當前第24頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗2.實驗準備3.實驗過程用32P標記的噬菌體（DNA被標記）未標記的大腸桿菌+子代噬菌體有32P②攪拌短時間當前第25頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗2.實驗準備3.實驗過程用32P標記的噬菌體（DNA被標記）未標記的大腸桿菌+離心上清液沉淀物（含T2噬菌體顆粒）（含被感染的大腸桿菌）——放射性低——放射性高說明：DNA進入大腸桿菌中子代噬菌體有放射性②當前第26頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗親代噬菌體寄主細胞內(nèi)子代噬菌體實驗結(jié)論第一組實驗第二組實驗35S標記蛋白質(zhì)32P標記DNA

無35S標記蛋白質(zhì)有32P標記DNA外殼蛋白質(zhì)無35SDNA有32P

DNA分子是遺傳物質(zhì)當前第27頁\共有34頁\編于星期三\12點標記細菌標記噬菌體噬菌體侵染細菌（短時間保溫）攪拌離心觀察放射性的分布“短時間”：保證子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)在大腸桿菌中正處于合成階段，子代噬菌體還沒有組裝好，或雖已經(jīng)組裝但并未使細菌發(fā)生裂解“保溫”：為噬菌體培養(yǎng)提供適宜的恒定的溫度，以保證酶的活性。攪拌的目的：使吸附在細菌上的噬菌體顆粒與細菌分離離心的目的：讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。內(nèi)部無DNA的噬菌體外殼三噬菌體侵染細菌的實驗實驗過程當前第28頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗1、實驗設計思路：3、實驗過程：把蛋白質(zhì)和DNA區(qū)分開，直接地、單獨地觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用(1)標記細菌細菌+含35S的培養(yǎng)基細菌+含32P的培養(yǎng)基含35S的細菌含32P的細菌(2)標記噬菌體噬菌體+含35S的細菌噬菌體+含32P的細菌含35S的噬菌體含32P的噬菌體(3)噬菌體侵染細菌含35S的噬菌體+細菌含32P的噬菌體+細菌:上清液放射性很高,沉淀物放射性很低:上清液放射性很低,沉淀物放射性很高2、實驗方法：放射性同位素標記法為什么沉淀物或上清液有少量放射性當前第29頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗三噬菌體侵染細菌的實驗思考1.細菌和病毒作為實驗材料，具有的優(yōu)點是：（1）個體很小，結(jié)構簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導致的結(jié)構和功能的變化。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。（2）繁殖快。細菌20～30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。2.最關鍵的實驗設計思路是設法把DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地去觀察DNA或蛋白質(zhì)的作用。3.艾弗里采用的主要技術手段有細菌的培養(yǎng)技術、物質(zhì)的提純和鑒定技術等。赫爾希采用的主要技術手段有噬菌體的培養(yǎng)技術、同位素標記技術，以及物質(zhì)的提取和分離技術等?？茖W成果的取得必須有技術手段做保證，技術的發(fā)展需要以科學原理為基礎，因此，科學與技術是相互支持、相互促進的。當前第30頁\共有34頁\編于星期三\12點易錯警示噬菌體侵染細菌實驗的易錯分析當前第31頁\共有34頁\編于星期三\12點三噬菌體侵染細菌的實驗三噬菌體侵染細菌的實驗5、實驗結(jié)論：直接證明間接證明不能證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)1.DNA能自我復制，使前后代保持一定的連續(xù)性，維持遺傳性狀的穩(wěn)定性。2.DNA能控制蛋白質(zhì)的生物合成，從而能控制新陳代謝和遺傳性狀。1.DNA是主要的