DNA是主要的遗传物质复习课件及练习题.ppt

第三单元 基因的本质与基因的表达 第一讲 DNA是主要的遗传物质,一、DNA是遗传物质的证据 1间接证据(早期推测) 2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化) 艾弗里转化实验(体外转化) (2)噬菌体侵染细菌实验,二、DNA是主要的遗传物质,生物的遗传物质,无细胞结构,真核生物和原核生物,一切生物的遗传物质是核酸，DNA是主要的遗传物质,有细胞结构,病毒,DNA,RNA 或 DNA,三、结论：,一、DNA是遗传物质的证据,1间接证据(早期推测),A:蛋白质是遗传物质(20世纪20年代),各种氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的 。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着 。,蛋白质,遗传信息,结论： 是遗传物质。,蛋白质,一、DNA是遗传物质的证据,1间接证据(早期推测),稳定,DNA,蛋白质,DNA,DNA,连续,B:DNA是遗传物质,1、探索遗传物质的过程是漫长的直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括 A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B.蛋白质与生物的性状密切相关 C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且 能够自我复制 D.蛋白质中氨基酸的不同排列组台可以贮存 大量遗传信息,C,练习：,遗传物质必须具备的特点,1、具有存储巨大数量信息的可能 2、在生长和繁殖过程中能精确的自我复制 3、能指导蛋白质的合成从而控制生物的性 状和新陈代谢 4、分子结构相对稳定（但特殊情况下能产 生变异）,问题：两种不同的推测如何求证呢？,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化),两种菌落的比较,无毒,有毒,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化),注入R型活细菌，小鼠( ),注入S型活细菌，小鼠( ),一、DNA是遗传物质的证据,R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合后注入，小鼠( ),注入加热杀死的S型细菌，小鼠( ),2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化),一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化),实验结论： 已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质,实验结果：从第四组小鼠体内分理处S型活细菌,转化因子,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验 格里菲思转化实验(体内转化),本实验体现了一个完整的科学发现过程的一部分，即发现问题 提出假说实验验证得出结论的前两步，后两步由艾弗里完成。,如果请你设计一个实验来确定转化因子，你的实验设计思路是什么?,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验,艾弗里转化实验(体外转化),S型细菌,分别与R型活细菌培养,_型,_型,_型_S型,分 离,多糖,蛋白质,DNA,DNA酶,_R型,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验,艾弗里转化实验(体外转化),实验结果：只有加入DNA才转化； DNA越纯，转化越有效； 用DNA酶处理DNA，不再转化。,实验结论:转化因子是DNA。,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验,艾弗里转化实验(体外转化),艾弗里的实验设计有什么巧妙之处？,把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA的作用； 设计对照实验，用DNA酶处理，观察DNA的作用。,练习 1.加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌。( ) 【分析】加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内后，转化出有毒性的S型活细菌，并且这种性状的转化是可以遗传的，因此在小鼠尸体中可以提取到S型细菌，但是这种转化是少数的，在小鼠体内还可以分离出大量的R型细菌。,2.格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。( ) 【分析】格里菲思认为加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成转化的活性物质，即转化因子，但是，格里菲思并未确定转化因子到底是什么物质。 3.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明DNA是主要的遗传物质。( ) 【分析】肺炎双球菌转化实验证明S型菌中存在转化因子，噬菌体侵染细菌实验只是证明DNA是遗传物质，它们都没有证明DNA是主要的遗传物质。,4.艾弗里证明用DNA酶分解后的S型活细菌的DNA不能使R型细菌发生转化。( ) 【分析】艾弗里的体外转化实验结果表明只有加入S型细菌的DNA，R型细菌才能转化为S型细菌，并且DNA纯度越高，转化越有效， 但是用DNA酶分解后的S型细菌的DNA不能使R型细菌发生转化。 5.豌豆细胞内既有DNA，也有RNA，但是DNA是豌豆的主要的遗传物质。( ) 【分析】豌豆细胞内有两种核酸(DNA和RNA)，但是豌豆的遗传物质只有一种，即DNA，RNA不会作为豌豆的遗传物质，因此，不能说DNA是豌豆的主要的遗传物质。,6、将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型、R型细菌的含量变化情况如图所示：,a、从免疫学角度解释：曲线ab段下降的原因是,R型菌被小鼠的免疫系统所消灭,b、曲线bc段上升的原因是,部分R型细菌转化,为有毒S型细菌后在小鼠体内增殖，导致小鼠 的免疫力下降,0,含量,时间,a,b,c,R型细菌,S型细菌,7(2011广东高考)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知( ),A.不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子 B.说明S型菌的荚膜多糖有酶活性 C.和说明S型菌的DNA是转化因子 D.说明DNA是主要的遗传物质 【解题指南】 1.考查实质：肺炎双球菌转化实验的结论。 2.解题关键：解答本题应首先对、和组实验进行对照，明确使R型细菌转化为S型细菌的是S型细菌的DNA。,【解析】选C。、组：R型细菌+S型细菌的蛋白质或荚膜多糖，只长出R型细菌，说明蛋白质或荚膜多糖不能使R型细菌转化为S型细菌。组：将S型细菌的DNA加入R型细菌的培养基，结果既有R型细菌又有S型细菌，说明S型细菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌；组：用DNA酶将S型细菌的DNA水解，结果只长出R型细菌，说明DNA的水解产物不能使R型细菌转化为S型细菌，进而说明了只有DNA才能使R型细菌发生转化。,8【变式备选】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： R型细菌的DNA+DNA酶加入S型细菌注射入小鼠 S型细菌的DNA+DNA酶加入R型细菌注射入小鼠 R型细菌+DNA酶高温加热后冷却加入S型细菌的DNA注射入小鼠 S型细菌+DNA酶高温加热后冷却加入R型细菌的DNA注射入小鼠,以上4个实验中小鼠的情况依次是( ) A.存活、存活、存活、死亡 B.死亡、存活、存活、存活 C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、死亡,【解析】选B。R型细菌的DNA+DNA酶加入S型细菌，相当于加入了S型活细菌，小鼠死亡；S型细菌的DNA+DNA酶加入R型细菌注射入小鼠，S型细菌的DNA被分解，不发生转化，相当于加入了R型活细菌，小鼠存活；R型细菌+DNA酶高温加热后冷却加入S型细菌的DNA及S型细菌+DNA酶高温加热后冷却加入R型细菌的DNA，这两组细菌都被加热杀死，加入的只有DNA没有活细菌，小鼠存活。,肺炎双球菌转化实验,1.体内和体外转化实验的比较,格里菲思,艾弗里及其同事,在小鼠体内,体外培养基,R型细菌与S型细菌的毒性对照,S型细菌各成分的作用进行对照,加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌,S型细菌的DNA 能使R型细菌转化为S型细菌,S型细菌体内有“转化因子”,S型细菌的DNA 是遗传物质,用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化,将物质提纯分离后,直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用,2.肺炎双球菌转化实验中的相互对照 相互对照时每组均既是实验组又是对照组，每个实验组除要探究的因素各不相同外，其他条件均相同，最终结论必须由几组实验结果对比得出。,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据 (1)肺炎双球菌转化实验,艾弗里转化实验(体外转化),艾弗里的实验有什么不足之处？,受技术限制DNA无法100%提纯，总含少量蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。,实验结论:可以证明 1DNA是遗传物质 2DNA能产生可遗传的变异 3蛋白质不是遗传物质,【高考警示钟】 肺炎双球菌转化的实质和影响因素 (1)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。,一、DNA是遗传物质的证据,2直接证据,(2)噬菌体侵染细菌实验,T2噬菌体模式图,噬菌体：细菌病毒，寄生在细菌体内，侵入细菌后，在自身遗传物质的作用下，以细菌内的物质为原料进行增殖的病毒。,DNA（主要元素是C、H、O、N、P）,蛋白质（主要元素是C、H、O、N、S）,思考：为什么要用35S和32P标记？ 用14C和18O等标记行吗？,蔡斯和赫尔希的实验设计： 1、在噬菌体侵染细菌的实验中，用同位素31P、32P和32S、35S分别做如下标记并将亲代噬菌体和细菌混合：,用放射性同位素35S标记外壳蛋白质,细菌内无放射性,用放射性同位素32P标记内部DNA,细菌内有放射性,蔡斯和赫尔希的实验设计： 2、在噬菌体侵染细菌后、大肠杆菌裂解前搅拌，使细菌外的噬菌体与细菌分离； 3、取上清液和沉淀物分别检测其放射性，结果如下：,结论： 才是真正的遗传物质,DNA,3.上清液和沉淀物放射性分析 (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因 保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。,1、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题： 上清液和沉淀物中的成分分别是 和 ，原因是： 。 进入细菌体内的是噬菌体的 ,依据是： 。 该实验能否证明DNA是遗传物质？能否证明蛋白质不是物质？,噬菌体外壳,细菌,两者密度不同,DNA,放射性32P只存在于沉淀物中,只能证明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳未进入细菌。,练习：,C,2、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题： T2噬菌体复制所需原料来自 ，子代T2噬菌体蛋白质外壳合成场所是 。,大肠杆菌,大肠杆菌的核糖体,3、 噬菌体侵染细菌实验不能证明（ ） DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性、稳定性 DNA分子结构的相对稳定性 DNA能指导蛋白质的合成 DNA能产生可遗传变异 DNA是遗传物质 DNA是主要的遗传物质 A B C D,练习：,4(2011江苏高考)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是( ) A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体 B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养 C.用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致 D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质,【解题指南】 1.考查实质：噬菌体侵染细菌实验的放射性检测分析。 2.解题关键：(1)明确正常情况下所标记的放射性元素存在的具体位置，即35S存在于上清液中，32P存在于沉淀物中，并确定误差出现的原因； (2)明确在实验过程中噬菌体的蛋白质并未进入细菌内发挥作用，因此，不能确定蛋白质是不是遗传物质。,【解析】选C。噬菌体是寄生生物，一般的培养基无法培养噬菌体；在用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时，保温培养的时间不能过长，否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放，从而影响实验结果；用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中有少量放射性是因为搅拌不充分，使含35S的蛋白质外壳残留在细菌上；噬菌体侵染细菌的实验只能说明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质是不是遗传物质。,5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成分中，能够找到的放射性元素为( ) A.可在DNA中找到15N和32P B.可在外壳中找到15N和35S C.可在DNA中找到15N和32P、35S D.可在外壳中找到15N,【解析】选A。噬菌体是由DNA和蛋白质组成的，DNA中含有磷酸基团和含氮碱基，能够标记上15N和32P。而蛋白质能够标记上15N和35S。在噬菌体侵染细菌的过程中，蛋白质外壳留在外面，没有进入细菌内，只有DNA进入细菌内，并以细菌的化学成分为原料(氨基酸、核苷酸)来合成子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA。合成子代噬菌体所需的原料中无放射性元素，所以在子代噬菌体的DNA中只含有放射性元素15N和32P。,6下面是关于35S标记噬菌体侵染无标记细菌实验的叙述，其中正确的是 ( ) A与细菌转化实验相同，都是根据遗传物质具有控制性状的特性而设计的 B所使用的噬菌体，必须是接种在含35S的大肠杆菌的培养基中再释放出来的 C采用搅拌和离心等手段，是为了把蛋白质和DNA分开再分别检测其放射性 D新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明DNA是遗传 物质而蛋白质不是,B,【高考警示钟】 1.噬菌体侵染细菌实验中的标记误区 (1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。 (2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。,2.噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双球菌转化实验的方法不同 (1)前者采用放射性同位素标记法，即分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)； (2)后者则采用直接分离法，即分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养。,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒(TMV)对烟草的感染与重建 烟草花叶病毒(简称TMV)，其基本成分是蛋白质和RNA，体内无DNA。为查明其遗传物质，1957年格勒和施拉姆进行了如下实验：,(1)实验一,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据,结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 。,二、DNA是主要的遗传物质,1.RNA是遗传物质的证据,(2)实验二,RNA,2DNA是主要的遗传物质普遍性规律 (1)一切生物的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。 (2)凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物)，其遗传物质都是DNA，其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。 (3)DNA病毒(如噬菌体)的遗传物质是DNA；只有极少数RNA病毒的遗传物质是RNA。 结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA，即DNA是主要的遗传物质。,二、DNA是主要的遗传物质,1.肺炎双球菌的转化实验 (1) 加热杀死的S型细菌能使R型活细菌发生转化的原因：加热到一定温度，蛋白质的分子结构(空间结构)会被破坏而变性，从而丧失生物活性。因此，加热引起蛋白质变性是导致S型细菌死亡的原因。,疑难点拨,S型细菌体内的DNA热稳定性较高，把DNA溶液加热至沸点，可使其氢键断裂，双螺旋解体，但若将其缓慢冷却，分离的单链又可部分地得以重聚，恢复其双螺旋结构。因此，在一定温度范围内，加热不会导致DNA变性。 当与R型细菌混合培养时，S型细菌DNA进入R型细菌体内，这叫DNA的转化。,2噬菌体侵染细菌的实验 (1)用放射性元素无法直接标记无自主代谢能力的噬菌体，只有用相关元素标记其宿主，再让噬菌体侵染宿主，才能使其增殖，子代被标记。 (2)噬菌体在宿主细胞中的增殖过程包括：吸附注入合成装配释放。 (3)从组成化合物的元素可知，S只存在于某些蛋白质中，P主要分布于DNA(核酸)中，故可用其同位素标记两种成分。,(4)虽然细菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验方法不同(前者为直接分离培养法，后者为放射性同位素示踪法)，但思路基本一致且都遵循了对照原则。 (5)两个实验的结论都是DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。,2噬菌体侵染细菌的实验,实验过程中排除干扰因素的常用方法 将各种物质分开来分别实验。 用同位素进行示踪(如在噬菌体侵染细菌的实验中用32P和35S分别标记DNA和蛋白质)。 利用酶的专一性除去某些干扰物质(如在肺炎双球菌的转化实验中选用DNA酶降解DNA作对照实验)。,(1)放射性同位素示踪法的应用 噬菌体侵染细菌的实验，分别用32P标记DNA，用35S标记蛋白质，观察DNA和蛋白质到底是谁进入细菌细胞体内发挥作用。 标记光合作用和呼吸作用过程中各种原子的转移，如分别标记水中的O和二氧化碳中的O，用来探究光合作用释放的氧气的来源；标记二氧化碳中的C，用来探究C在植物体内是如何合成有机物的；标记氧气中的O，用来探究呼吸作用产物水和二氧化碳中O的来源。,标记矿质元素，可以用来探究矿质元素的运输途径和利用过程。 分别用H标记胸腺嘧啶和尿嘧