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DNA是主要的遗传物质 (2)


历史的步伐

孟德尔通过豌 豆实验证明了 生物的性状由 遗传因子 控制。

摩尔根通过果 蝇实验证明了 基因位于 染色体 上。

染色体在遗 传上的连续 性和稳定性

科学家发现:染 色体主要组成成 分 蛋白质和DNA

蛋白质

?

D

NA
2

对遗传物质的早期推测
20世纪20年代:对蛋白质的结构有较多的了解, 认为其中氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含着遗 传信息。所以认为蛋白质是生物的遗传物质。 20世纪30年代:对DNA的化学组成有了初步的 了解,认为DNA在遗传中有重要作用,认为蛋白质 是遗传物质的观点还是占主导地位。

3

一、肺炎双球菌(体内)转化实验

1、两种细菌的比较

R型菌
荚膜 毒性 无荚膜

S型菌
有荚膜 有毒性 光滑 致死
4

无毒性 菌落形态 粗 糙 致死否 不致死
Page ? 4

菌 落

多 糖 类 荚 膜

5

(一 )格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验

1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内,不死亡。

2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内,患败血症死亡。

3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内,不死亡。

4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合 后注射到小鼠体内,小鼠患败血症死亡。



? ①对比1.2组的实验现象,这说明了什么? ? ? ?
S型细菌使小鼠死亡。 ② 被杀死的S型细菌为什么没有了致病性,是什么变 性了? S菌被加热杀死,是因为S菌的蛋白质变性失活 ③ 第4组小鼠死亡的直接原因是什么呢?

由于体内有活的S型细菌的作用。 ④ 从最后组小鼠尸体上分离出了S型活菌,是S型菌 “复活”了么?这些S型菌的后代也是有毒性的S型菌, 又说明了什么? 不是,加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发 生了转化。这种性状的转化是可以遗传的。

加热杀死的S型细菌中, 必然含有某种促 成这一转化的活性物质——“转化因子”。

?

哪种物质是转化因子?

8

在证明DNA还是蛋白质或其他物 质是遗传物质的实验中最关键的设计 思路是什么?
必须将蛋白质、其他物质与DNA 分开,单独地、直接地观察它们的作 用,才能确定究竟谁是遗传物质。

二、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验
S型活菌的化学成分

蛋白质 RNA 糖类 脂类 DNA DNA水解物
分别与R型活菌混合培养

R

R

R

R

R S R S

R

实验结论
以上转化实验表明:
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化 的物质,DNA是转化因子。

DNA 是遗传物质
11

质疑:DNA提纯不彻底 纯度最高时也还有0.02%的蛋白质

?转化因子到底是DNA还是蛋白质呢? ?进一步证明——噬菌体侵染细菌的实验
12

1952年赫尔希(A.Hershey)和蔡斯 (M.Chase)
13

(1)噬菌体的结构模式图
T2噬菌体中60%是蛋白 质,40%是DNA

T2 噬菌体头部和尾部的 外壳是由蛋白质构成的, 在它的头部里含有一个 DNA分子

Page ? 14

14

(2)研究方法:

同位素标记法
蛋白质的组成元素: C、H、O、N、S (标记35S )

DNA的组成元素:

C、H、O、N 、P (标记32P)

标记噬菌体方法: ?在分别含有放射性同位素32P 和35S 的培养基中培养细菌 ?分别用上述细菌培养T2噬菌体,制 备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体

Page ? 16

16

①选用细菌和噬菌体作实验材 料的优点是什么?

1.个体小,结构简单。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。

②如何标记噬菌体?
首先在含有放射性同位素35S 和放射性同位素32P的培养基中培 养大肠杆菌 其次,用T2噬菌体分别侵染 上述细菌,得到DNA中含32P或蛋 白质中含35S的噬菌体。

③噬菌体有DNA和蛋白质两种组分,用 35S和32P分别标记噬菌体的哪一种组 分?用14C和18O等同位素可行吗,为什 么?

答:35S标记的是蛋白质外壳,32P 标记的DNA。不能用C、H、O等的 同位素,因为DNA、蛋白质都含有 这些元素。

④实验过程中保温的作用是什么?长时间 保温可以吗?为什么?

答:保温的作用是为噬菌体和细菌 提供一个适宜的生存环境,让其都能 正常的生长繁殖下去

⑤实验过程中搅拌的目的是什么?

答:搅拌是为了让蛋白质外壳 与大肠杆菌充分分开。

⑥离心的目的是什么?
答:离心是为了让大肠杆菌沉淀 并和蛋白质外壳分层,以便检测不同 成分的放射性。

⑦离心后沉淀物与上清液各有什么成分?

答:沉淀主要是大肠杆菌,上 清液主要是蛋白质外壳。

实验结论:在噬菌体中,亲 代和子代之间具有连续性的 物质是DNA,而不是蛋白质。 也就是说,子代噬菌体的各 种性状,是通过亲代的DNA 遗传给后代的,因此DNA才 是真正的遗传物质。
思考:此实验能否直接说明蛋白质不是遗传物质?

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[敢于质疑]
下面这些生物的遗传物质是什么?

流感病毒

SARS病毒

烟草花叶病毒

26

[课堂延伸]

如果你是科学家,请设计实验证明烟草花 叶病毒的遗传物质是什么。
背景知识:烟草花叶病 毒是由RNA和蛋白质组 成的,在感染烟草时, 会出现致病斑。

27

分析“烟草花叶病毒重建实验”
蛋 白 质

(TMV)

RNA

(TMV)

实验证明:烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质是RNA
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生物类型 有细胞 结构的 生物 真核生物 原核生物 DNA病毒 RNA病毒

核酸种类

遗传 物质

实例

DNA和 RNA DNA RNA

玉米、 草履虫 DNA 人 乳酸菌 蓝藻

无细胞结 构的生物

DNA 噬菌体
RNA 烟草花 叶病毒


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