第一节 探索遗传物质的过程 通过前面对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精作用过程的学习,我们可以认识到染色体在生的遗传中具有重要的作用。染色体主要由蛋白质和DNA组成。那么,这两种物质中,究竟哪一种是遗传物质呢? 这一节,我们将随着科学家的脚步,一起来探索究竟什么是遗传物质。
一.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验 1.实验目的: 研究DNA和蛋白质谁是遗传物质? 2.实验材料:两种肺炎双球菌 多糖类荚膜 R型菌 粗糙, 无荚膜,无毒 S型菌 光滑, 有荚膜,有毒,可致小鼠死亡
步骤 方法 现象 结论 1 S型活菌注入 2 R型活菌注入 3 S菌高温灭活 4 高温灭活的S菌+R菌 5 提取4实验组老鼠 S型菌能使小白鼠死亡 小白鼠死亡 小白鼠存活 R型菌无毒性 加热杀死的S型菌不能使小白鼠死亡 小白鼠存活 死亡的S菌中可能含有使R菌转化的因子 小白鼠死亡 死亡的S菌能使活的R菌转化为S菌 发现活的S型细菌
格里菲思实验的结论是什么? 已经被加热杀死的S型球菌中,必然含有某种促成这一 转化的活性物质——转化因子 分析:格里菲思认为他的实验并不能证明到底什么是转化因子,为什么他这样认为? 因为他混合的是两种不同类型的球菌而不是单独取出S型球菌中的某种物质与R菌混合的。 如果让你接替格里菲思的研究工作,进一步证明什么是转化因子,你应该如何设计并实施实验? (提示:在杀死的S型球菌中都有哪些物质?怎么能证明是某种物质的作用而不是其他的物质?用每一种物质单独处理是否可行?) (学生思考讨论) 下面让我们看看科学家是如何做实验的:
二、 艾弗里确定转化因子的实验 R型细菌 S型菌的DNA S型菌的 蛋白质或荚膜多糖 RNA
艾弗里实验总结 为了更好的说明问题,科学家用DNA水解酶将S型活细菌DNA水解后再与R型活细菌混合培养,发现没有活的S型细菌出现。
以上实验说明了什么? DNA为什么可以作为遗传物质: DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,DNA是转化因子。 遗传物质的概念: 1、分子结构具有相对的稳定性,能自我复制,前后代保持一定的连续性 2、能指导蛋白质的合成,从而控制新陈代谢和性状 3、能产生可遗传的变异
艾弗里实验不足之处是什么? DNA的纯度不够,不能排除蛋白质的作用! 那应该怎样设计更好的实验呢?你的设计思路是什么?
为什么说噬菌体实验更有说服力? 1952年赫尔希和蔡斯设计了一个巧妙实验:用放射性同位素标记和检测。 T2噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA? 1952年赫尔希和蔡斯设计了一个巧妙实验:用放射性同位素标记和检测。 噬菌体的结构模式图 在T2噬菌体的化学分析中, 对蛋白质和DNA的进一步分析表明:硫仅存在于蛋白质分子中,99%的磷都存在于DNA分子中. 所以分别用放射性同位素35S和32P分别标记T噬菌体的蛋白质和DNA,并用标记的噬菌体侵染大肠杆菌 思考: 为什么没有用14C和18O等同位素来标记? 因为蛋白质和DNA中都含有C和O
如何进行标记呢?(19) 实验过程 ①标记噬菌体 含35S的培养基 →含35S的细菌→ 35S 蛋白质外壳含35S的噬菌体 含32P的培养基 →含32P的细菌 →内部DNA含32P的噬菌体 ②噬菌体侵染细菌 含35S的噬菌体 →细菌体内没有放射性35S 含32P的噬菌体→ 细菌体内有放射线32P
噬菌体侵染细菌过程
噬菌体的DNA;复制方式 噬菌体侵染细菌的实验表明了什么呢? 子代噬菌体的蛋白质和DNA是在哪里形成的? 在大肠杆菌细胞内形成的; 分别是怎样形成的? DNA是自我复制形成的,蛋白质是在DNA指导下合成的. 噬菌体在细菌体内的增殖的关键物质是哪一种? 增殖方式是什么? 噬菌体的DNA;复制方式 噬菌体侵染细菌的实验表明了什么呢? 表明了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。
DNA是唯一的遗传物质吗? 科学的探索是无止境的,1956年有科学家发现,有些病毒不含DNA,只含有蛋白质和RNA。而通过实验,说明了这些生物的遗传物质是RNA。主要有烟草花叶病毒、流感病毒、脊髓灰质病毒等。
结论:DNA——主要的遗传物质 RNA是某些病毒的遗传物质 结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 烟草花叶病毒 RNA 蛋白质 侵染烟草 得花叶病 不得花叶病 结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 [资料] 目前,已有充分的科学研究资料证明,绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。. 结论:DNA——主要的遗传物质
通过上面我们的了解,我们可以得出一个重要的结论:
[课堂小结] 1.探索遗传物质的过程 结论:DNA是转化因子 最后结论:DNA——主要的遗传物质
【例1】如图是艾弗里及其同事研究格里菲思提出的“转化因子”是什么的实验过程,请分析回答: (1)该实验的设计思路是 (2)实验中的对照是 (3)实验结果是 (4)实验结论是 将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等分离提取出来,分别与R型细菌进行混合。 用DNA酶破坏了DNA的结构,然后去实验,看它是否能完成转化作用。 只有DNA与R型细菌进行混合,才能使R型细菌转化成S型细菌。 DNA是遗传物质。
答案:(1)先用35S的培养基培养标记大肠杆菌; (2)再用噬菌体去感染被35S标记的大肠杆菌,大量获得被35S标记的噬菌体. 【例2】如果用15N、32P、35S 标记噬菌体后, 让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体的组成结 构成分中,能够找到的放射性元素为( ) A、可在外壳中找到15 N、32P 、和35S B、可在DNA中找到15N、32P C、可在外壳中找到15N D、可在DNA中找到15N、32P、35S B 【例3】噬菌体侵染细菌的实验中,子代噬菌体的蛋白质外壳是( ) A、在噬菌体DNA的指导下,用细菌的物质合成的 B、在细菌DNA的指导下,用细菌的物质合成的 C、在噬菌体DNA的指导下,用噬菌体的物质合成的 D、在细菌DNA的指导下,用噬菌体的物质合成的 A 【例4】请设计一个方法,来大量制备用35S标记的 噬菌体(简要说明)(11) 答案:(1)先用35S的培养基培养标记大肠杆菌; (2)再用噬菌体去感染被35S标记的大肠杆菌,大量获得被35S标记的噬菌体.
C.加热杀死的肺炎球菌和缺乏细胞荚膜的肺炎球菌的混合物 D.既缺乏多糖又加热杀死的 练习: 1 所有病毒的遗传物质( ) A.都是DNA B.是DNA和RNA C.都是RNA D.是DNA或RNA 2 用下列哪种情况的肺炎双球菌感染健康小鼠会使之生病和死亡?( ) A.加热杀死的 B.活的,但缺乏多糖荚膜 C.加热杀死的肺炎球菌和缺乏细胞荚膜的肺炎球菌的混合物 D.既缺乏多糖又加热杀死的 3将TMV型病毒的RNA与HRV型病毒的蛋白质结合在一起,组成一个新品系,用这个病毒去感染烟草,则在烟草体内分离出来的病毒具有( ) A.TMV型蛋白质和HRV型的RNA B.TMV型的RNA和HRV型蛋白质 C.TMV型蛋白质和TMV型的RNA D.HRV型蛋白质和HRV型的RNA D C C
1、肺炎双球菌的转化实验 R型细菌的菌落粗糙,菌体 多糖类的荚膜,是 性的球形菌;S型细菌的菌落 ,菌体 多糖类的荚膜,是 性的球形菌,可以使人患肺炎或小鼠患败血症。 实验过程如下: A.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内,小鼠 ; B.将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内,小鼠 ; C.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内,小鼠 ; D.将无毒性的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 ,从小鼠的尸体上可以分离出 活细菌,这表明无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后,转化为 ,而且S型细菌的后代是 毒性的S型细菌,可见这种性状的转化是可以遗传的。 2、艾弗里的体外转化实验 A.从S型活细菌提取得到_______、________和多糖等物质 B.将上述提取物分别加入已培养了R型细菌的培养基中,培养一段时间后,发现只有加入_____的培养基上出现了有毒性的活的S型细菌菌落和无毒性的活的R型细菌菌落。______或_______等提取物加入培养了R型细菌的培养基中,培养一段时间后,在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。 C.将上述提取得到的DNA先与______酶混合一段时间后,再加入已培养了R型细菌的培 养基中,培养一段时间后,在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。 通过上述实验,艾弗里得出的结论是________________________________________。 3、噬菌体侵染细菌的实验 A.T2噬菌体的特点 T2噬菌体是一种专门______在大肠杆菌体内的________。它的外壳是由_______组成,内部只有________分子。硫元素仅存在于_______分子中,99%的磷都存在于______分子中。 B.制备含放射性同位素T2噬菌体的方法 首先用含放射性同位素35S和32P的培养基分别培养_______,然后分别用上述_____培养_______,就可得到______中含32P或________中含35S的__________。