DNA是主要的遺傳物質(zhì)(上課用)

1、DNA是主要的遺傳物質(zhì)(上課用)孟德爾通過孟德爾通過豌豆實驗證豌豆實驗證明了生物的明了生物的性狀是由性狀是由 控制。控制。染色體染色體摩爾根通過摩爾根通過果蠅實驗證果蠅實驗證明：基因位明：基因位于于 上。上。蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)和DNADNA科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組染色體主要組成成分：成成分： 。遺傳因子遺傳因子誰是遺傳物質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)問題探討問題探討20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。組成的。在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個問題曾引起生遺傳物質(zhì)呢？這個問題曾引起生物學(xué)界激烈的爭論。

2、物學(xué)界激烈的爭論。1、遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？、遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？遺傳物質(zhì)必須穩(wěn)定，要能貯存大量的遺傳信遺傳物質(zhì)必須穩(wěn)定，要能貯存大量的遺傳信息，可以準(zhǔn)確地復(fù)制，傳遞給下一代等。息，可以準(zhǔn)確地復(fù)制，傳遞給下一代等。2、證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法、證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些？有哪些？同位素標(biāo)記法、分離提純法等。同位素標(biāo)記法、分離提純法等。 一、對遺傳物質(zhì)的早期推測一、對遺傳物質(zhì)的早期推測 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(氨基酸氨基酸)多種多樣：遺傳物質(zhì)多種多樣：遺傳物質(zhì) 20世紀(jì)世紀(jì)20年代：蛋白質(zhì)是生物的遺傳物質(zhì)年代：蛋白質(zhì)是生物的遺傳物質(zhì) 染色體染色體 DNA（結(jié)構(gòu)不清楚）：（

3、結(jié)構(gòu)不清楚）：？ DNA基本單位脫氧核苷酸基本單位脫氧核苷酸脫氧脫氧核糖核糖堿基堿基磷酸磷酸A G C T20世紀(jì)世紀(jì)30年代：年代：脫氧核苷酸的種類脫氧核苷酸的種類AGCT腺嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸20世紀(jì)世紀(jì)30年代：年代：DNA有重要作用有重要作用多糖類莢膜多糖類莢膜R型菌：型菌：菌落粗糙菌落粗糙(Rough)(Rough)、無毒性、無毒性( (一一) )肺炎雙球菌肺炎雙球菌一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗一、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗S型菌：菌落光滑型菌：菌落光滑（Smooth）、有毒）、有毒

4、性性 ,小鼠：敗血病小鼠：敗血?。? 1）. .將將R R型活細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡。型活細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡。（2 2）. .將將S S型活細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡。型活細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡。2 2、實驗方法和現(xiàn)象、實驗方法和現(xiàn)象（3 3）. .將加熱殺死后的將加熱殺死后的S S型細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡型細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡（4 4）. .將將R R型活細菌與加熱殺死后的型活細菌與加熱殺死后的S S型細菌混合后注射型細菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡分離得到分離得到S S型型活細菌活細菌分離得到有毒分離得到有毒S S型死細菌

5、型死細菌R無毒無毒R R型活細菌型活細菌 + + 有毒有毒S S型死細菌型死細菌 小鼠死亡小鼠死亡SR R型活細菌型活細菌S S型死細菌型死細菌小鼠死亡小鼠死亡SS S型活細菌型活細菌加熱殺死的加熱殺死的S S型菌中有型菌中有“轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子”！問題：問題：第四組實驗小鼠死亡的原因是？第四組實驗小鼠死亡的原因是？ 對比三、四組實驗，能得出什么結(jié)論？對比三、四組實驗，能得出什么結(jié)論？格里菲斯結(jié)論格里菲斯結(jié)論: : 加熱殺死的加熱殺死的S S型細菌中含有一種型細菌中含有一種“轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子”，能使，能使R R型活細菌轉(zhuǎn)化為型活細菌轉(zhuǎn)化為S S型活細菌型活細菌。沒有提到?jīng)]有提到DNADNA是轉(zhuǎn)化

6、因子是轉(zhuǎn)化因子問題：問題：格里菲斯實驗的結(jié)論是什么？格里菲斯實驗的結(jié)論是什么？ 能否證明能否證明DNADNA是遺傳物質(zhì)？是遺傳物質(zhì)？促進上述轉(zhuǎn)化的促進上述轉(zhuǎn)化的“轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子”是什么？是什么？尋覓尋覓“轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子”？你有什么樣的設(shè)計思路，你有什么樣的設(shè)計思路，關(guān)鍵關(guān)鍵是什么？是什么？S型細菌的化學(xué)組分圖型細菌的化學(xué)組分圖多糖多糖脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNARNA多糖多糖脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNARNA關(guān)鍵思路：將關(guān)鍵思路：將DNADNA與蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)分與蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)分 開，單獨、直接地觀察它們的作用。開，單獨、直接地觀察它們的作用。一、一、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗

7、體外轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗分離提純分離提純S S型細菌的型細菌的蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)多多糖糖脂脂質(zhì)質(zhì)RNA DNA 分別與分別與R R型活細菌混合培養(yǎng)型活細菌混合培養(yǎng)2 2艾弗里等科學(xué)家的實驗過程艾弗里等科學(xué)家的實驗過程通過該實驗，通過該實驗，證明了什么？證明了什么？DNA是遺是遺傳物質(zhì)傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)而蛋白質(zhì)不是不是DNA+DNA酶酶 DNADNA是使是使R R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，化的物質(zhì)，DNADNA是轉(zhuǎn)化因子。是轉(zhuǎn)化因子。 以上轉(zhuǎn)化實驗表明：以上轉(zhuǎn)化實驗表明： 實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：格里菲思推論：格里菲思推論：加熱殺死的加熱殺死的S S型細菌中含有轉(zhuǎn)化因子型細菌中含有轉(zhuǎn)化

8、因子艾弗里提出的結(jié)論：艾弗里提出的結(jié)論：DNADNA才是遺傳因子，是使才是遺傳因子，是使R R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，即遺傳變化的物質(zhì)，即DNADNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)DNADNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)結(jié)論：結(jié)論：回顧思考：回顧思考：1 1 將有莢膜的將有莢膜的S S型肺炎雙球菌注入到小白鼠體內(nèi)會導(dǎo)型肺炎雙球菌注入到小白鼠體內(nèi)會導(dǎo)致小白鼠因致小白鼠因_ _ 而死亡，而無莢膜的而死亡，而無莢膜的R R型細菌注入到小白鼠體內(nèi)型細菌注入到小白鼠體內(nèi)_ _ ，但如果將，但如果將R R型細型細菌與加熱殺死后的菌與加熱殺死后的S S型細菌混合

9、再注入到小白鼠體內(nèi)則型細菌混合再注入到小白鼠體內(nèi)則_ _ ，此實驗說明，此實驗說明S S型細菌體內(nèi)存在著能使型細菌體內(nèi)存在著能使R R型型細菌轉(zhuǎn)化成細菌轉(zhuǎn)化成S S型細菌的型細菌的_ _ ，經(jīng)實驗證明這種物，經(jīng)實驗證明這種物質(zhì)是質(zhì)是_ _ ?；紨⊙Y患敗血癥小鼠正常小鼠正常小鼠死亡小鼠死亡轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子DNA思考題2 2、【典型例題典型例題1 1】格里菲思和艾弗里所進行的格里菲思和艾弗里所進行的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，證實了（肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，證實了（ ） DNADNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì) RNARNA是遺傳物質(zhì)是遺傳物質(zhì) DNADNA是主要的遺傳物質(zhì)是主要的遺傳物質(zhì) 蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)蛋

10、白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) 糖類不是遺傳物質(zhì)糖類不是遺傳物質(zhì) A A B. B. C.C. D. D. A疑問：疑問： 由于艾弗里的實驗中提取的由于艾弗里的實驗中提取的DNA，純，純度最高時也還有度最高時也還有0.02%的蛋白質(zhì)，因的蛋白質(zhì)，因此，仍有人表示懷疑。此，仍有人表示懷疑。 那么要怎樣設(shè)計才能讓人無可挑剔呢？那么要怎樣設(shè)計才能讓人無可挑剔呢？ 設(shè)法把設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開，然后單獨、和蛋白質(zhì)分開，然后單獨、直接觀察直接觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用。和蛋白質(zhì)的作用。實驗中最關(guān)鍵的設(shè)計思路實驗中最關(guān)鍵的設(shè)計思路噬噬菌菌體體二、噬菌體侵染細菌的實驗二、噬菌體侵染細菌的實驗（赫爾希、蔡斯）（赫爾希、蔡斯

11、）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) ： DNA ：成分：成分：生活方式：生活方式：寄生寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒在大腸桿菌體內(nèi)的病毒35S標(biāo)記蛋白質(zhì)標(biāo)記蛋白質(zhì)32P標(biāo)記標(biāo)記DNA噬菌體侵染細菌的動態(tài)過程：噬菌體侵染細菌的動態(tài)過程：侵染別的細菌侵染別的細菌合成合成組裝組裝釋放釋放吸附吸附注入注入合成合成組裝組裝釋放釋放吸附吸附注入注入視頻視頻大腸桿菌提供四種脫氧核苷酸。大腸桿菌提供四種脫氧核苷酸。大腸桿菌提供氨基酸大腸桿菌提供氨基酸1、誰提供模板、誰提供模板DNA？噬菌體噬菌體2、誰合成、誰合成DNA和蛋白質(zhì)的原料？和蛋白質(zhì)的原料？3、誰提供場所？、誰提供場所？大腸桿菌大腸桿菌(一一)、標(biāo)記噬菌體方法：同位素示蹤、標(biāo)

12、記噬菌體方法：同位素示蹤(標(biāo)記標(biāo)記)法法返回返回v標(biāo)記大腸桿菌標(biāo)記大腸桿菌大腸桿菌大腸桿菌 + 含含35s s的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基 含含 35s的大腸桿菌的大腸桿菌大腸桿菌大腸桿菌 + 含含32p的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基 含含32p的大腸桿菌的大腸桿菌v標(biāo)記標(biāo)記T2噬菌體噬菌體T2噬菌體噬菌體+含含35s的大腸桿菌的大腸桿菌 含含35sT2的噬菌體的噬菌體T2噬菌體噬菌體+含含32p的大腸桿菌的大腸桿菌 含含32pT2的噬菌體的噬菌體三、噬菌體侵染細菌的實驗三、噬菌體侵染細菌的實驗 19521952返回返回離心離心離心離心1 1、 為什么選擇為什么選擇3535S S和和3232P P作標(biāo)記而不選用其他的同

13、位素作標(biāo)記而不選用其他的同位素? ? 2 2、 第一（二）組實驗中為什么上清液的放射性很高第一（二）組實驗中為什么上清液的放射性很高（低），沉淀物的放射性很低（高）？（低），沉淀物的放射性很低（高）？因為硫僅存在于因為硫僅存在于T2噬菌體的蛋白質(zhì)組分中，而磷則噬菌體的蛋白質(zhì)組分中，而磷則主要存在于主要存在于 DNA的組分中。用的組分中。用14C和和18O等元素是等元素是不可行的，因為不可行的，因為 T2噬菌體的蛋白質(zhì)和噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分子分子的組分中都含有這兩種元素。的組分中都含有這兩種元素。在第一組實驗中，在第一組實驗中，35S標(biāo)記的標(biāo)記的T2噬菌體與大腸桿菌混合培養(yǎng)噬菌體與大腸桿菌混

14、合培養(yǎng)后，攪拌不充分，使吸附在大腸桿菌外被后，攪拌不充分，使吸附在大腸桿菌外被35S標(biāo)記的噬菌標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)外殼沒有與大腸桿菌完全分離開，離心后進入體蛋白質(zhì)外殼沒有與大腸桿菌完全分離開，離心后進入沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)放射性沉淀物中，使沉淀物中出現(xiàn)放射性 。在第二組實驗中，在第二組實驗中，32P標(biāo)記的噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)的標(biāo)記的噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)的時間過長，噬菌體在大腸桿菌細胞內(nèi)增殖后釋放出來，時間過長，噬菌體在大腸桿菌細胞內(nèi)增殖后釋放出來，經(jīng)離心后分布于上清液；混合培養(yǎng)的時間過短，有一部經(jīng)離心后分布于上清液；混合培養(yǎng)的時間過短，有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，經(jīng)離心后

15、分布于分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，使上清液出現(xiàn)放射性上清液中，使上清液出現(xiàn)放射性 。標(biāo)記細菌標(biāo)記細菌標(biāo)記噬菌體標(biāo)記噬菌體噬菌體侵染細菌（短時間保溫）噬菌體侵染細菌（短時間保溫）攪拌離心攪拌離心觀察放射性的分布觀察放射性的分布“保溫保溫”：為噬菌體培養(yǎng)提供適宜：為噬菌體培養(yǎng)提供適宜的恒定的溫度，以保證酶的活性。的恒定的溫度，以保證酶的活性。 攪拌的目的：使吸附在攪拌的目的：使吸附在細菌上的噬菌體顆粒與細菌上的噬菌體顆粒與細菌分離細菌分離離心的目的：讓上清液中離心的目的：讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆析出重量較輕的噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中粒，而離心管的沉淀物中

16、留下被感染的大腸桿菌。留下被感染的大腸桿菌。 內(nèi)部無內(nèi)部無DNADNA的噬菌體外殼的噬菌體外殼二、二、 噬菌體侵染細菌的實驗噬菌體侵染細菌的實驗實驗過程實驗過程 噬菌體侵染細菌時噬菌體侵染細菌時, _, _進入細菌的進入細菌的細胞中，而細胞中，而_ _ 仍留在外面。因仍留在外面。因此此, , 子代噬菌體的各種性狀是通過親代子代噬菌體的各種性狀是通過親代的的_ _ 遺傳給后代的遺傳給后代的, ,因此因此_ _ 才是真才是真正的遺傳物質(zhì)。正的遺傳物質(zhì)。赫爾希和蔡斯噬菌體侵染細菌的實驗赫爾希和蔡斯噬菌體侵染細菌的實驗表明表明:DNADNADNA蛋白質(zhì)外殼蛋白質(zhì)外殼第二組第二組實驗實驗實驗結(jié)果及結(jié)論：

17、實驗結(jié)果及結(jié)論：第一組第一組 實驗實驗親代親代噬菌體噬菌體32P標(biāo)標(biāo)記記DNA35S標(biāo)記標(biāo)記蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)大腸桿大腸桿菌內(nèi)菌內(nèi)有有32P標(biāo)標(biāo)記記DNA無無35S標(biāo)標(biāo)記蛋白質(zhì)記蛋白質(zhì)子代子代噬菌體噬菌體DNA有有32P標(biāo)記標(biāo)記外殼蛋白外殼蛋白質(zhì)無質(zhì)無35S實驗實驗結(jié)論結(jié)論DNA分分子是遺子是遺傳物質(zhì)傳物質(zhì)結(jié)論：噬菌體侵染細菌時，進入結(jié)論：噬菌體侵染細菌時，進入到細菌的細胞中，而蛋白質(zhì)的外殼仍留到細菌的細胞中，而蛋白質(zhì)的外殼仍留在外面。因此，子代噬菌體的各種性狀在外面。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的傳遞的。，是通過親代的傳遞的。才是真正的遺傳物質(zhì)。才是真正的遺傳物質(zhì)。思考與討論思考與討論1

18、.細菌和病毒作為實驗材料，具有的優(yōu)點是：（細菌和病毒作為實驗材料，具有的優(yōu)點是：（1）個體）個體很小，結(jié)構(gòu)簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和很小，結(jié)構(gòu)簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)，只有功能的變化。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。（核酸和蛋白質(zhì)外殼。（2）繁殖快。細菌）繁殖快。細菌2030 min就可就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。2.最關(guān)鍵的實驗設(shè)計思路是設(shè)法把最關(guān)鍵的實驗設(shè)計思路是設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開，單與蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地去觀察獨地、直接地去觀察DNA或

19、蛋白質(zhì)的作用。或蛋白質(zhì)的作用。3.艾弗里采用的主要技術(shù)手段有細菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的艾弗里采用的主要技術(shù)手段有細菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的提純和鑒定技術(shù)等。赫爾希采用的主要技術(shù)手段有噬菌體提純和鑒定技術(shù)等。赫爾希采用的主要技術(shù)手段有噬菌體的培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)，以及物質(zhì)的提取和分離技的培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)，以及物質(zhì)的提取和分離技術(shù)等。術(shù)等?？茖W(xué)成果的取得必須有技術(shù)手段做保證，技術(shù)的發(fā)展需要科學(xué)成果的取得必須有技術(shù)手段做保證，技術(shù)的發(fā)展需要以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，因此，科學(xué)與技術(shù)是相互支持、相互以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，因此，科學(xué)與技術(shù)是相互支持、相互促進的。促進的。RNA 蛋白質(zhì)侵染煙草侵染煙草RNA是遺傳

20、物質(zhì)的證據(jù)三：DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 感染感染 不感染不感染 煙草花煙草花葉病毒葉病毒煙葉煙葉 煙葉煙葉 RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)是遺傳物質(zhì)的證據(jù)具有細具有細胞結(jié)構(gòu)胞結(jié)構(gòu)的生物的生物真核生物的遺傳物質(zhì)真核生物的遺傳物質(zhì)原核生物的遺傳物質(zhì)原核生物的遺傳物質(zhì)DNA 多數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是多數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是DNA少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA絕大多數(shù)絕大多數(shù)生物的遺生物的遺傳物質(zhì)是傳物質(zhì)是DNADNA是是主要主要的遺傳物質(zhì)的遺傳物質(zhì)植物細胞中植物細胞中DNA的載體：染色體、葉綠體、的載體：染色體、葉綠體、線粒體線粒體動物細胞中動物細胞中DNA的載體：染色體、線粒

21、體的載體：染色體、線粒體所以說，染色體是所以說，染色體是DNA的主要載體。的主要載體。DNA的分布的分布原核細胞和病毒沒有染色體。原核細胞和病毒沒有染色體。例：病毒的遺傳物質(zhì)是（例：病毒的遺傳物質(zhì)是（ ） 人的遺傳物質(zhì)是（人的遺傳物質(zhì)是（ ）A、DNA B、RNA C、DNA和和RNA D、DNA或或RNADA習(xí)題習(xí)題1 1一切生物的遺傳物質(zhì)是：一切生物的遺傳物質(zhì)是：( )( ) A ADNA BDNA BRNA CRNA C核酸核酸 DD蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)2注射后能使小白鼠因患敗血病而死亡的是（注射后能使小白鼠因患敗血病而死亡的是（ ） AR型肺炎雙球菌型肺炎雙球菌 B加熱殺死后的加熱殺死后的R型肺炎雙球菌型肺炎雙球菌 C加熱殺死后的加熱殺死后的S型肺炎雙球菌型肺炎雙球菌 D加熱殺死后的加熱殺死后的S型肺炎雙球菌與型肺炎雙球菌與R型細菌混合型細菌混合CD3格里菲思和艾弗里所進行的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，格里