第1节DNA是主要的遗传物质.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第,1,节,DNA,是主要的遗传物质,一、对遗传物质的早期推测,二、肺炎双球菌的转化实验,三、噬菌体侵染细菌的实验,第一章和第二章所涉及到,的有关遗传方面的研究成果：,性状由遗传因子决定；,提出遗传因子位于染色体上的假说；,把遗传因子改为基因；,证实基因位于染色体上。但是基因到底是什么,？,孟德尔,萨顿,约翰逊,摩尔根,1.,蛋白质的特点,一、对遗传物质的早期推测,蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。由于构成蛋白质的氨基酸的数量、种类和排列顺序不同而形成了各种各样的蛋白质。那么氨基酸多种多样的排列顺序是不是蕴含着遗传信息呢？,2.,核酸的特点,DNA,的基本单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。组成,DNA,分子的脱氧核糖有四种，每一种有一个特定的碱基,分别为腺嘌呤（,A,）、胸腺嘧啶（,T,）、鸟嘌呤（,G,）、胞嘧啶（,C,）。,脱氧核苷酸的化学组成,二、肺炎双球菌的转化实,验,1.,肺炎双球菌是一种什么样的生物？,（,1,）概念,肺炎双球菌属于原核生物，有,R,型和,S,型,其中,S,型在人体内引起肺炎，在小白鼠体内导致败血症，使小白鼠死亡。,2.,何为荚膜？,荚膜：只是某些细菌在一定条件下或生长发育到某一阶段时，在细胞壁外一层厚度不均的胶状物。具有保护细菌免受干旱损伤，可以贮藏养料，堆积代谢产物，与细菌致病性有关。产生荚膜细菌在固体培养基上形成表面湿润、有光泽、粘液状的光滑型，即,S,型菌落。不产生荚膜的细菌表面干燥、粗糙型，即,R,型菌落。,单个或少数的同种细菌被接种在固体培养基上后，在培养基上生长繁殖时，受培养基表面或深层的限制，会形成肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，称菌落,。（所以：,一个菌落是一个种群。,）,3.,何为菌落？,（,2,）肺炎双球菌的特点,注：,S,型菌可以导致人患肺炎，导致小鼠死亡。,R,型菌则不会。,R,型（无荚膜）,S,型,(,有荚膜,),（,3,）体内转化实验的过程,（,1,）,R,型活菌,小鼠不死亡,说明,R,型细菌无毒性,（,2,）,S,型活菌,小鼠死亡,说明,S,型细菌毒性,（,3,）,S,型活菌，加热杀死,小鼠不死亡,说明加热杀死,S,型细菌失去毒性,（,4,）加热杀死,S,型细菌,+R,型活菌,老鼠死亡,从中分离出了,S,型活菌,实验过程,注射,注射,注射,注射,思考,1.,对比分析（,1,）、（,2,）说明什么？,2.,在（,3,）中被加热杀死的,S,型细菌还有没有毒性？,S,型细菌有毒使小鼠致死，,R,型细菌无毒不能使小鼠致死。,没有,4.,在（,4,）中是谁导致小鼠死亡,?,5.,在（,4,）中小鼠体内能分离出,S,型活细菌，它是开始注射进去的，还是混合后重新出现的？,S,型活细菌,混合后重新出现的,3.,对比分析（,2,）、（,3,）组说明什么？,加热杀死,S,型细菌，就会使其失去毒性。,7.,实验先进行（,1,）、（,2,），与（,3,）、（,4,）相比，起,_,作用。,对照,6.,对比分析（,3,）、（,4,）又说明什么？,R,型活菌与,S,型死细菌混合后，,S,型死细菌可以利用,R,型活细菌体内的物质产生,S,型活细菌，使小鼠致死。,8.,S,型活细菌的后代也具有毒性，又说明了什么？,由,R,型细菌转化成了,S,型细菌,且这种转化是可以遗传的。,转化因子,实验结论：,已经被加热杀死的,S,型细菌，必然含有某种促成这一转化的活性物质。,讨论,在,S,型细菌的成分：,DNA,、蛋白质、多糖等同时存在的情况下，究竟哪一种物质是转化因子？假如你是当时的科学家，你认为下一步关键的设计思路是什么？又应该怎样去做？,（,4,）体外转化实验的过程,艾弗里证明遗传物质是,DNA,只长,R,型菌,只长,R,型菌,R,型菌,R,型菌,R,型菌,R,型菌,R,型菌,S,型菌的,DNA,S,型菌的蛋白质,S,型菌的,DNA+DNA,酶,与,R,型活菌混合培养,S,活菌,蛋白质,脂类,多糖,RNA,DNA,DNA,水解物,（,4,）实验结论,DNA,是使,R,型细菌产生稳定遗传变化的物质,DNA,是转化因子。,以上实验表明：,DNA,是遗传物质。,把,DNA,溶液加热到沸点就可以使氢键断开，双螺旋解体，,DNA,分子急剧变性，转化活性也急剧下降，但如果将其缓慢冷却，分离了的,DNA,单链，就可以得以重聚。恢复其双螺旋结构，即,DNA,的,“,复性,”,。这样，学生就能理解为什么加热杀死肺炎双球菌后，只要将其逐渐冷却与,R,型活菌混合在一起，就能使,R,型向,S,型转化，因而杀死小鼠。,S,型菌的,DNA,经过高温为什么不会失活？,思考,无荚膜的,R,型有非常重要的,“,感受态,”,，保证了,S,型的,DNA,可以进入，而,S,型有荚膜，无,“,感受态,”,，在自然情况下很难接收外源,DNA,分子，不能作用受体菌，故不能转化。在自然情况下，,R,型变成,S,型是通过基因突变来实现的。,如果将加热杀死的,R,型菌与,S,型菌混合，能否出现发生转化？,S,DNA,和,R,型活菌混合培养分离出,S,型活菌的实质是什么？,加热杀死,S,型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的,DNA,再加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。当,R,型活菌忠侵入了,S,型细菌的,DNA,片段。这些,S,型细菌的,DNA,片段与,R,型细菌的,DNA,发生重组，从而使其获得了能表达多糖荚膜的基因，即转化为,S,型细菌，转化率与供体,DNA,的纯度有关。,三、噬菌体侵染细菌的实验,（,1,）,T,2,噬菌体的结构,T,2,噬菌体是在大肠杆菌细胞内增殖的一种病毒。它由蛋白质外壳和内部的,DNA,组成。,噬菌体结构简图,核酸,外壳蛋白,噬菌体,细菌,吸附,侵入,复制,组装,释放,噬菌体侵染细菌,噬菌体侵染宿主细胞的第一步是“吸附”，即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上，然后进行“侵入”。噬菌体的,DNA,巧妙地利用宿主细胞的“机器”，大量复制子代噬菌体的,DNA,和蛋白质，并形成完整的噬菌体颗粒。噬菌体增加溶菌酶的释放，用以溶解宿主细胞壁，促使细胞裂解，从而释放出成熟的子代噬菌体。,（,2,）实验过程,A.,用同位素标记噬菌体,在分别含有放射性同位素,35,S,和放射性同位素,32,P,培养基中培养大肠杆菌,再用这些大肠杆菌培养,T,2,噬菌体。,B.,用同位素标记噬菌体,用同位素标记的噬菌体侵染细菌,C.,对被标记物质进行放射性测试,分别用,32,P,和,35,S,标记的噬菌体去感染未标记的大肠杆菌细胞。,测试结果显示,:,用,32,P,标记的,DNA,进入细菌体内,用,35,S,标记的,蛋白质,未进入细菌体内。,亲代噬菌体,寄主细胞内,合成的子代噬菌体,结论,用,32,P,标记,DNA,的噬菌体,无,32,P,标记的,DNA,有,32,P,标记的,DNA,噬菌体内的,DNA,注入到了细菌体内,用,35,S,标记蛋白质的噬菌体,无,35,S,标记的蛋白质,无,35,S,标记的蛋白质外壳,噬菌体蛋白质外壳没有进入细菌体内,噬菌体侵染细菌的实验,遗传物质是DNA,而不是蛋白质。,为什么选择,35,S,和,32,P,这两种同位素分别对蛋白质和,DNA,标记？用,14,C,和,18,O,同位素标记可以吗？,结论,:,思考,DNA,是唯一的遗传物质吗？,思考,不是,烟草花叶病毒是一种植物性病毒，它有一圆筒状的蛋白质外壳，内有一单链,RNA,分子（即它的体内不含,DNA,，只含核糖核酸,RNA,）。,资 料,正常叶片,感染烟草花叶病素的叶片,在,RNA,病毒中（只含,RNA,和蛋白质），,RNA,是遗传物质。,烟草感染烟草花叶病毒图,结论,:,因为绝大多数生物的遗传物质是,DNA,，所以说,DNA,是主要的遗传物质。,1.,证明是遗传物质的最关键的设计思路。,设法把,DNA,与蛋白质分开，直接地、单独地去观察,DNA,的作用。,2.,证明,DNA,是遗传物质的直接证据。,(1),肺炎双球菌的转化实验,(2),噬菌体侵染细菌的实验,课堂小结,3.,通过以上的实验和分析证明了,:,绝大多数生物以,DNA,作为遗传物质,(,如真核生物、原核生物、病毒等），少数病毒以,RNA,作为遗传物质（如烟草花叶病毒、艾滋病毒等）。所以说，,DNA,是主要的遗传物质。,高考链接,（,2009,江苏）下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是（）,A.,豌豆的遗传物质主要是,DNA B.,酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上,C.T2,噬菌体的遗传物质含有硫元素,DHIV,的遗传物质水解产生,4,种脱氧核苷酸,B,解析：豌豆的遗传物质只有,DNA,，,A,项错；酵母菌是真核生物，其遗传物质是,DNA,，主要分布在染色体上，,B,项正确。,T2,噬菌体的遗传物质是,DNA,，,DNA,中并不含有硫元素，,C,项错；,HIV,的遗传物质是,RNA,，,RNA,水解产生,4,种核糖核苷酸，,D,错。,（,2009,广东）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了,DNA,是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是（）,A.,重组,DNA,片段，研究其表型效应,B.,诱发,DNA,突变，研究其表型效应,C.,设法把,DNA,与蛋白质分开，研究各自的效应,D.,应用同位素示踪技术，研究,DNA,在亲代与子代之间的传递,C,解析：艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验这两个实验方法尽管不同，实验设计思路上却有共同之处,-,设法把蛋白质与,DNA,分开，单独地、直接地去观察,DNA,的作用。故选,C,。,（,2008,江苏）某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下,4,个实验：,S,型菌的,DNA+DNA,酶加入,R,型菌注射入小鼠 ,R,型菌的,DNA+DNA,酶加入,S,型菌注射入小鼠 ,R,型菌,DNA,酶高温加热后冷却加入,S,型菌的,DNA,注射入小鼠,S,型菌,DNA,酶高温加热后冷却加入,R,型菌的,DNA,注射入小鼠,以上,4,个实验中小鼠存活的情况依次是（）,A.,存活，存活，存活，死亡,B.,存活，死亡，存活，死亡,C.,死亡，死亡，存活，存活,D.,存活，死亡，存活，存活,解析：只有活的,S,型细菌才能使小鼠死亡。中，在,DNA,酶的作用下，,S,型细菌的,DNA,不能使,R,型细菌发生转化，不能产生,S,型菌；中，高温均会使微生物死亡、酶失活，单纯的,S,或,R,型菌的,DNA,均不会使小鼠死亡。,D,1.,对遗传物质的最确切地描述是 （）,A.,生物体内由单核苷酸组成的一类物质,B.,细胞内核糖核酸和脱氧核糖核酸的总称,C.,能够控制生物性状遗传的物质,D具有传递、表达和改变遗传信息功能的物质,D,课堂练习,2.,认为,DNA,是主要遗传物质的理由是,（）,A.DNA,几乎是所有生物遗传信息的携带者,B.DNA,是绝大多数生物体内含有的遗传物质,C.,只有,DNA,能够进行自我复制,D.,只有,DNA,能够指导蛋白质的生物合成,A,3.T,4,噬菌体侵染细菌的过程中，具有决定性作用的步骤是,（）,A.,噬菌体,DNA,注入活菌细胞内,B.,借助细菌设备，噬菌体,DNA,多次复制,C.,借助细菌设备，合成噬菌体外壳蛋白质,D.,子代噬菌体的组装和成熟释放,B,4.,从肺炎双球菌的,S,型活菌中提取,DNA,，将,S,型菌的,DNA,与,R,型活菌混合养时，,R,型活菌繁殖的后代中有少量,S,型菌体，这些,S,型菌体的后代均为,S,型菌体。这个实验表明,DNA,（）,A.,分子结构相对稳定,B.,能够自我复制,C.,能够指导蛋白质合成,D.,能引起可遗传的变异,D,5.Leber,遗传性视神经病是一种遗传病，此病是由线粒体,DNA,基因突变所致。某女士的母亲患有此病，如果该女士结婚生育，下列预测正确的是,（）,A.,如果生男孩，孩子不会携带致病基因,B.,如果生女孩，孩子不会携带致病基因,C.,不管生男或生女，孩子都会携带致病基因,D.,必须经过基因检测，才能确定,C,6.,噬菌体侵染细菌的实验中,对噬菌体蛋白质合成的正确叙述是,（A.,原料、模板和酶均来自细菌,B.,模板和酶来自细菌,核糖体和氨基酸原料来自噬菌体,C.,指导蛋白质合成的,DNA,来自细菌,氨基酸来自噬菌体,D.,指导蛋白质合成的,DNA,来自噬菌体,核糖体、酶和氨基酸原料来自细菌,D,7.,肺炎双球菌中的,S,型菌具有多糖类荚膜,R,型菌则不具有。下列叙述错误的是,（）,A.,培养,R,型活细菌时加,S,型细菌的多糖类物质,能产生一些具荚膜的细菌,B.,培养,R,型活细菌时加,S,型细菌,DNA,的完全水解产物,不能产生具荚膜的细菌,C.,培养,R,型活细菌时加,S,型细菌的,DNA,能产生具荚膜的细菌,D.,培养,R,型活细菌时加,S,型细菌的蛋白质,不能产生具荚膜的细菌,A,思维拓展,（,1,）分子结构具有相对的稳定性；,（,2,）能够自我复制，使前后代保持一定的连续性；,（,3,）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状；,（,4,）能够产生可遗传的变异。,1.,遗传物质应该具备的四项特点,细胞中,DNA,主要分布在细胞核里，与蛋白质构成染色体。细胞中,DNA,行为与染色体行为一致，但细胞核中,DNA,分子数目和染色体数目不一致（呈,1,：,1,或,2,：,1,比例）。,2.DNA,与染色体,3.DNA,在细胞中的分布,DNA,主要分布在细胞核，在线粒体和叶绿体中也有少量分布，但不构成染色体。,（,1,）具有细胞结构的生物包括原核生物在内，其遗传物质为,DNA,。,（,2,）细胞核和细胞质遗传物质均为,DNA,。,（,3,）病毒的遗传物质为,DNA,或,RNA,。,4.,生物的遗传物质,1.,提示,:,遗传物质必须稳定,要能贮存大量的遗传信息,可以准确地复制出拷贝,传递给下一代等。,2.,提示,:,这是一道开放性的题,答案并不惟一,只要提出正确的思路即可。,(,一,),问题探讨,课本答案参考,因为硫仅存在于,T,2,噬菌体的蛋白质组分中,而磷则主要存在于,DNA,的组分中。用,14,C,和,18,O,等元素是不可行的,因为,T,2,噬菌体的蛋白质和,DNA,分子的组分中都含有这两种元素。,(,二,),旁栏思考题,1.,提示,:,细菌和病毒作为实验材料,具有的优点是,:,（,1,）个体很小,结构简单,容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物,病毒无细胞结构,只有核酸和蛋白质外壳。,（,2,）繁殖快。细菌,2030,分就可繁殖一代,病毒短时间内可大量繁殖。,(,三,),思考与讨论,2.,最关键的实验设计思路是设法把,DNA,与蛋白质分开,单独地、直接地去观察,DNA,或蛋白质的作用。,3.,艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术,以及物质的提取和分离技术等。,科学成果的取得必须有技术手段做保证,技术的发展需要以科学原理为基础,因此,科学与技术是相互支持、相互促进的。,习题答案,一、基础题,1,（,1,）,（,2,）,2,C,3,D,二、拓展题,1.,提示：,实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是,DNA,而大多数蛋白质却留在了大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。,2,提示：,肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验表明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地复制自己,;,能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。,