DNA是主要的遺傳物質(zhì)(公開課)

課題目標(biāo)1、分析“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的原理和過(guò)程，得出相應(yīng)的結(jié)論2、分析“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的原理和過(guò)程，得出相應(yīng)的結(jié)論3、說(shuō)出“煙草花葉病毒的感染實(shí)驗(yàn)”的原理和過(guò)程，得出相應(yīng)的結(jié)論4、概述人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程，并得出“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”結(jié)論知識(shí)背景——對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)

20世紀(jì)20年代，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的生物大分子。各種氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的蛋白質(zhì)。這就使人們很自然地想到，氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。當(dāng)時(shí)對(duì)于其他生物大分子的研究，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與此類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此，當(dāng)時(shí)大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。到了20世紀(jì)30年代，通過(guò)對(duì)DNA的研究，人們逐漸意識(shí)到DNA的重要性，但是由于對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)沒(méi)有清晰的了解，認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：肺炎雙球菌〔R型、S型〕類型菌落莢膜毒性R型細(xì)菌S型細(xì)菌R型S型粗糙(rough)無(wú)莢膜無(wú)毒光滑(smooth)有莢膜有毒1、體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)〔英·格里菲思〕P53---54〔1〕實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果〔2〕實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在S型菌中存在某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)—轉(zhuǎn)化因子.轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢？2、體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)〔美·艾弗里等〕P54DNA是轉(zhuǎn)化因子，即DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)。設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)等分開,單獨(dú)地、直接地去觀察它們的作用?！?〕實(shí)驗(yàn)思路〔2〕實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果〔3〕實(shí)驗(yàn)結(jié)論：深化拓展一：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的理解外源DNA與受體細(xì)胞DNA之間的重組〔基因重組〕，使受體細(xì)胞獲得了新的遺傳信息。3、兩實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系：在一定溫度范圍內(nèi)，加熱不會(huì)導(dǎo)致DNA變性。2、轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)：轉(zhuǎn)化的效率與DNA純度關(guān)系1、加熱：材料、實(shí)驗(yàn)原那么、關(guān)系二、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)〔赫爾希和蔡斯〕P553、實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體2、實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記〔示蹤〕法蛋白質(zhì)的組成元素：DNA的組成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P〔標(biāo)記32P〕〔標(biāo)記35S〕SP1、實(shí)驗(yàn)思路：同前4、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果：5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)

攪拌、離心；用未標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)標(biāo)記的T2噬菌體；用35S和32P分別標(biāo)記T2噬菌體；放射性檢測(cè)深化拓展二：噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的理解1、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)；間接證明：〔1〕DNA能夠自我復(fù)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控制蛋白質(zhì)的合成，從而控制新陳代謝過(guò)程和性狀。2、同位素標(biāo)記法的應(yīng)用深化拓展三：兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的比較1、相同實(shí)驗(yàn)思路：設(shè)法將DNA和其他物質(zhì)分開，單獨(dú)地，直接地研究各自是否具有遺傳功能2、都遵循相同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原那么—對(duì)照原那么3、處理的方法不同：直接別離和同位素標(biāo)記法4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的細(xì)微差異煙草花葉病毒〔TMA〕、車前草病毒〔HRV〕流感病、腦炎病毒、新城雞瘟病毒、人類免疫缺陷病毒〔HIV〕等均無(wú)DNA，主要成分是蛋白質(zhì)和RNA。小資料研究發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒〔簡(jiǎn)稱TMV〕的化學(xué)組成是蛋白質(zhì)和RNA，它能使煙草感染而發(fā)生花葉病。參照“肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么。實(shí)驗(yàn)步驟：預(yù)期結(jié)果：相應(yīng)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)假設(shè)：RNA是遺傳物質(zhì)2、分別用它的蛋白質(zhì)和RNA侵染煙草，觀察其是否發(fā)生花葉病煙草花葉病毒的RNA能煙草能使用煙草發(fā)生花葉病，而蛋白質(zhì)不能1、將煙草花葉病毒的RNA和蛋白質(zhì)分開煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA?！舱f(shuō)明：科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論正是如此?！成镉屑?xì)胞結(jié)構(gòu)無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)真核生物〔含DNA、RNA〕原核生物〔含DNA、RNA〕病毒DNA病毒RNA病毒遺傳物質(zhì)是RNA遺傳物質(zhì)是DNA因?yàn)榻^大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，因此———DNA是主要的遺傳物質(zhì)。本節(jié)聚焦科學(xué)家是怎樣證明DNA是遺傳物質(zhì)的？為什么說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)？1928年格里菲思提出S型肺炎球菌含有使R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化的因子1944年艾弗里等人證明了轉(zhuǎn)化因子(遺傳物質(zhì))是DNA1952年赫爾希和蔡斯進(jìn)一步證明遺傳物質(zhì)是DNA1956年格勒和施拉姆證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNADNA是主要的遺傳物質(zhì)再見①②③④

多糖脂類蛋白質(zhì)RNADNADNA+DNA酶分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)RRRRR

S

RS型活細(xì)菌

R

S艾弗里確定轉(zhuǎn)化因子的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)證明，轉(zhuǎn)化率與供體菌細(xì)胞的DNA純度有關(guān)，DNA越純，轉(zhuǎn)化率也就越高。

轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)噬菌體的增殖：吸附注入合成組裝釋放思考：如何標(biāo)記？1、標(biāo)記細(xì)菌

A細(xì)菌+含35S的培養(yǎng)基→含35S的細(xì)菌B細(xì)菌+含32P的培養(yǎng)基→含32P的細(xì)菌2、標(biāo)記噬菌體

a噬菌體+含35S的細(xì)菌→含35S的噬菌體b噬菌體+含3