一輪復(fù)習(xí)DNA是主要的遺傳物質(zhì)(上課用).ppt

1、第三單元 基因的本質(zhì)與基因的表達(dá) 第一講 DNA是主要的遺傳物質(zhì),一、DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù),1間接證據(jù)(早期推測),A:蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)(20世紀(jì)20年代),各種氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的 。氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著 。,蛋白質(zhì),遺傳信息,推測： 是遺傳物質(zhì)。,蛋白質(zhì),一、DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù),1間接證據(jù)(早期推測),穩(wěn)定,DNA,蛋白質(zhì),DNA,DNA,連續(xù),B:DNA是遺傳物質(zhì),遺傳物質(zhì)必須具備的特點(diǎn),1、具有存儲(chǔ)巨大數(shù)量信息的可能 2、在生長和繁殖過程中能精確的自我復(fù)制 3、能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成從而控制生物的性 狀和新陳代謝 4、分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定（但特殊情況下

2、能產(chǎn) 生變異）,問題：兩種不同的推測如何求證呢？,一、DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù),2直接證據(jù) (1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 格里菲思轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體內(nèi)轉(zhuǎn)化),兩種菌落的比較,無毒,有毒,2直接證據(jù) (1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 格里菲思轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體內(nèi)轉(zhuǎn)化),注入R型活細(xì)菌，小鼠不死亡。,注入S型活細(xì)菌，小鼠死亡。,R型活細(xì)菌和加熱殺死的S型細(xì)菌混合后注入，小鼠死亡。,注入加熱殺死的S型細(xì)菌，小鼠不死亡。,實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中，必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì),實(shí)驗(yàn)結(jié)果：從第四組小鼠體內(nèi)分理處S型活細(xì)菌,轉(zhuǎn)化因子,(1)在加熱殺死的S型細(xì)菌中，其蛋白質(zhì)變性失活，而DNA在加熱過程中，雙螺旋解

3、開，氫鍵被打開，但緩慢冷卻時(shí)，其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。 (2)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)并不是基因發(fā)生突變，而是S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中，即實(shí)現(xiàn)了基因重組。 (3)在轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌均轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而是只有少部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。原因是轉(zhuǎn)化受DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等因素影響。,加熱滅活的S菌為什么能讓R型菌轉(zhuǎn)變成S菌？,本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了一個(gè)完整的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的一部分，即發(fā)現(xiàn)問題 提出假說實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論的前兩步，后兩步由艾弗里完成。,如果請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來確定轉(zhuǎn)化因子，你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是什么?,艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化),S型細(xì)菌,分別與R型活細(xì)菌培養(yǎng),R

4、型,R型,R型與S型,分 離,多糖,蛋白質(zhì),DNA,DNA酶,R型,艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化),實(shí)驗(yàn)結(jié)果：只有加入DNA才轉(zhuǎn)化； DNA越純，轉(zhuǎn)化越有效； 用DNA酶處理DNA，不再轉(zhuǎn)化。,實(shí)驗(yàn)結(jié)論:轉(zhuǎn)化因子是DNA。,艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化),艾弗里的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有什么巧妙之處？,把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地觀察DNA的作用； 設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，用DNA酶處理，觀察DNA的作用。,2、將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，在小鼠體內(nèi)S型、R型細(xì)菌的含量變化情況如圖所示：,a、從免疫學(xué)角度解釋：曲線ab段下降的原因是,R型菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所消滅,b、曲線bc段上升的原因是,

5、部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化,為有毒S型細(xì)菌后在小鼠體內(nèi)增殖，導(dǎo)致小鼠 的免疫力下降,0,含量,時(shí)間,a,b,c,R型細(xì)菌,S型細(xì)菌,艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化),艾弗里的實(shí)驗(yàn)有什么不足之處？,受技術(shù)限制DNA無法100%提純，總含少量蛋白質(zhì)。因此，仍有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑。,噬菌體侵染細(xì)菌的動(dòng)態(tài)過程：,動(dòng)畫,侵入別的細(xì)菌,侵入,合成,吸附,組裝,釋放,三、 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn),1952年赫爾希和沙斯 T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方法:同位素標(biāo)記法 同位素用于追蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化過程時(shí)，叫做示蹤元素。用示蹤元素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不變。人們可以根據(jù)這種化合物的性質(zhì)，對(duì)有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行追蹤。這

6、種科學(xué)研究方法叫做同位素標(biāo)記法。,在T2噬菌體的化學(xué)分析中, 對(duì)蛋白質(zhì)和DNA的進(jìn)一步分析表明: 硫僅存在于蛋白質(zhì)分子中, 99%的磷都存在于DNA分子中.,1.用哪些同位素標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)?,提示： DNA有，但多數(shù)蛋白質(zhì)沒有的元素是哪種？只有蛋白質(zhì)有，而DNA沒有的元素又是哪種？,用35S標(biāo)記部分噬菌體的蛋白質(zhì)， 用32P標(biāo)記部分噬菌體的DNA。,怎樣用同位素分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)?,1.用分別放有35S 和32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌 2.用噬菌體分別侵染上述細(xì)菌 3.制備分離只含35S或只含32P的噬菌體,（2）實(shí)驗(yàn)過程：,蛋白質(zhì)含35S 的噬菌體,+細(xì)菌 (未標(biāo)記),上清液(T2噬菌體顆

7、粒) -含放射性物質(zhì)35S,沉淀被感染的細(xì)菌和新形成的噬菌體 -未檢測到35S,說明蛋白質(zhì)外殼并沒有進(jìn)入到細(xì)菌內(nèi),用放射性同位素35S標(biāo)記噬菌體外殼蛋白質(zhì),用放射性同位素32P標(biāo)記內(nèi)部DNA,DNA含32P 的噬菌體,+細(xì)菌 (未標(biāo)記),(T2噬菌體顆粒) -未檢測到32P,被感染的細(xì)菌和新形成 的噬菌體中 -檢測到32P,說明DNA進(jìn)入到細(xì)菌內(nèi)去了,蔡斯和赫爾希的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：2、在噬菌體侵染細(xì)菌后、大腸桿菌裂解前攪拌，使細(xì)菌外的噬菌體與細(xì)菌分離； 3、取上清液和沉淀物分別檢測其放射性，結(jié)果如下：,結(jié)論： 才是真正的遺傳物質(zhì),DNA,3、根據(jù)蔡斯和赫爾希的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)回答下列問題： 上清液和沉淀物中

8、的成分分別是 和 ，原因是：。 進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的是噬菌體的 ,依據(jù)是： 。 該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明DNA是遺傳物質(zhì)？能否證明蛋白質(zhì)不是物質(zhì)？,噬菌體外殼,細(xì)菌,兩者密度不同,DNA,放射性32P存在于沉淀物中,只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)外殼未進(jìn)入細(xì)菌。,練習(xí)：,二、DNA是主要的遺傳物質(zhì),1.RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)煙草花葉病毒(TMV)對(duì)煙草的感染與重建 煙草花葉病毒(簡稱TMV)，其基本成分是蛋白質(zhì)和RNA，體內(nèi)無DNA。為查明其遺傳物質(zhì)，1957年格勒和施拉姆進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：,(1)實(shí)驗(yàn)一,二、DNA是主要的遺傳物質(zhì),1.RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù),結(jié)論：煙草花葉病

9、毒的遺傳物質(zhì)是 。,二、DNA是主要的遺傳物質(zhì),1.RNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù),(2)實(shí)驗(yàn)二,RNA,2DNA是主要的遺傳物質(zhì)普遍性規(guī)律 (1)一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸(DNA或RNA)。 (2)凡細(xì)胞生物(不論是真核生物還是原核生物)，其遺傳物質(zhì)都是DNA，其細(xì)胞中的RNA只是遺傳信息表達(dá)的媒介。 (3)DNA病毒(如噬菌體)的遺傳物質(zhì)是DNA；只有極少數(shù)RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 結(jié)論：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，即DNA是主要的遺傳物質(zhì)。,二、DNA是主要的遺傳物質(zhì),生物的遺傳物質(zhì),無細(xì)胞結(jié)構(gòu),真核生物和原核生物,一切生物的遺傳物質(zhì)是核酸，DNA是主要的遺傳物質(zhì),有細(xì)胞結(jié)構(gòu),病毒,D

10、NA,RNA 或 DNA,1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) (1) 加熱殺死的S型細(xì)菌能使R型活細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因：加熱到一定溫度，蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)(空間結(jié)構(gòu))會(huì)被破壞而變性，從而喪失生物活性。因此，加熱引起蛋白質(zhì)變性是導(dǎo)致S型細(xì)菌死亡的原因。,S型細(xì)菌體內(nèi)的DNA熱穩(wěn)定性較高，把DNA溶液加熱至沸點(diǎn)，可使其氫鍵斷裂，雙螺旋解體，但若將其緩慢冷卻，分離的單鏈又可部分地得以重聚，恢復(fù)其雙螺旋結(jié)構(gòu)。因此，在一定溫度范圍內(nèi)，加熱不會(huì)導(dǎo)致DNA變性。 當(dāng)與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)時(shí)，S型細(xì)菌DNA進(jìn)入R型細(xì)菌體內(nèi)，這叫DNA的轉(zhuǎn)化。,1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) (1)用放射性元素?zé)o法直接標(biāo)記無自主代謝能力的噬菌體，只有用相關(guān)元素標(biāo)記其宿主，再讓噬菌體侵染宿主，才能使其增殖，子代被標(biāo)記。 (2)噬菌體在宿主細(xì)胞中的增殖過程包括：吸附注入合成裝配釋放。 (3)從組成化合物的元素可知，S只存在于某些蛋白質(zhì)中，P主要分布于DNA(核酸)中，故可用其同位素標(biāo)記兩種成分。,(4)雖然細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)方法不同(前者為直接分離培養(yǎng)法，后者為放射性同位素示蹤法)，但思路基本一