核酸是遗传物质的证据emma2014-1-7

1、19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由性状是由 控制的控制的遗传因子遗传因子 20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于于 上。上。染色体染色体20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由世纪中叶，科学家发现：染色体主要由 （成分）组成。（成分）组成。蛋白质和蛋白质和DNADNA 蛋白质蛋白质RNA 染染色色体体 组蛋白组蛋白非组蛋白非组蛋白 蛋白质含量约为蛋白质含量约为DNA的二倍的二倍, RNA含量很含量很少少,还不到还不到DNA量的量的10% 蛋白质和蛋白质和DNA， 谁是遗传物质谁是遗传物质

2、?作为遗传物质条件作为遗传物质条件第一节第一节 核酸是遗传物质的证据核酸是遗传物质的证据1 1在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己；2 2能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢；3 3具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力；4 4结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。一、肺炎双球菌转化实验一、肺炎双球菌转化实验实验材料分析：实验材

3、料分析：肺炎双球菌是细菌，是原核生物的一种，肺炎双球菌是细菌，是原核生物的一种，无核膜和染色体，无核膜和染色体，DNADNA主要集中在拟核部位主要集中在拟核部位它的菌落它的菌落光滑光滑(Smooth)，菌体菌体有多糖荚膜有多糖荚膜，是是有毒有毒性性的球型菌，能够使的球型菌，能够使人患人患肺炎或使小鼠患败血病。肺炎或使小鼠患败血病。它的菌落它的菌落粗糙粗糙(Rough)，菌体菌体无荚膜无荚膜，是是无毒性无毒性的的球型菌。球型菌。菌落菌落菌落菌落R型菌型菌S型菌型菌加热杀死加热杀死的的S型菌型菌R型菌型菌+加热加热杀死的杀死的S型菌型菌活体细菌转化实验：活体细菌转化实验：格里菲思的肺炎球菌转化实验

4、格里菲思的肺炎球菌转化实验活的活的S型菌！型菌！分离分离 如何解释这一现象？如何解释这一现象？R R转化转化 R R型活细菌型活细菌 S S型活细菌型活细菌 为什么转化因子没有和为什么转化因子没有和S型细菌一起被型细菌一起被”杀死杀死”?说明遗传物质比较稳定，一定范围内的高温不会使遗传物质说明遗传物质比较稳定，一定范围内的高温不会使遗传物质变性失活。变性失活。转化因子转化因子= =遗传物质遗传物质多糖多糖脂类脂类蛋白质蛋白质RNADNA加热杀死的加热杀死的S型细菌型细菌多糖多糖脂类脂类蛋白质蛋白质RNADNA分分 别别 与与 R 型型 活活 细细 菌菌 混混 合合 培培 养养艾弗里的体外转化实

5、验艾弗里的体外转化实验离体细菌转化实验：离体细菌转化实验：S型活细菌型活细菌多糖多糖脂类脂类蛋白质蛋白质RNADNADNA酶处理酶处理后的后的DNA 分分 别别 与与 R 型型 活活 细细 菌菌 混混 合合 培培 养养RRRRRR+S 进一步证明：进一步证明：用反证法证明用反证法证明DNADNA是使是使R R型细菌发生转型细菌发生转化的必要条件，使结论更加可靠。化的必要条件，使结论更加可靠。而且证明是而且证明是DNA本身，本身，而不是而不是DNA的基本单位使细菌发生了转化。的基本单位使细菌发生了转化。 结论：结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质是遗传物质，蛋白质不是遗传物质S肺炎双球菌转

6、化实验肺炎双球菌转化实验结论结论结论结论 DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 但是人们对艾菲里的实验但是人们对艾菲里的实验结论还表示怀疑？结论还表示怀疑？ 因为艾菲里提取的因为艾菲里提取的DNA中还含有少量中还含有少量的蛋白质的蛋白质（至少含（至少含0.02）。）。 为此，为此，1953年年赫尔希、蔡斯又设计了赫尔希、蔡斯又设计了噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验来证明艾菲里来证明艾菲里的结论的结论二、噬菌体侵染细菌的实验二、噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体属于细菌病毒，噬菌体属于细菌病毒，营专性寄生生活营专性寄生生活T2噬菌体的成分中，只有噬菌体的成分中，

7、只有DNA和蛋白质两种物质。和蛋白质两种物质。 噬菌体会在自身噬菌体会在自身DNA的控制下，利用细菌的原料、能量的控制下，利用细菌的原料、能量合成自身的蛋白质和合成自身的蛋白质和DNA，进行大量增殖，进行大量增殖噬菌体侵染细菌的过程：噬菌体侵染细菌的过程：吸附吸附侵入侵入合成合成组装组装释放释放侵入别的细菌侵入别的细菌破环大肠杆破环大肠杆菌表面局部菌表面局部 噬菌体的生命活动只能发生在活的宿主细胞中，噬菌噬菌体的生命活动只能发生在活的宿主细胞中，噬菌体体DNADNA在宿主细胞内指导合成自身在宿主细胞内指导合成自身DNADNA和蛋白质外壳所需原和蛋白质外壳所需原料均来自宿主细胞，合成蛋白质的场所

8、也是宿主的核糖体料均来自宿主细胞，合成蛋白质的场所也是宿主的核糖体猜测：进入细胞的是猜测：进入细胞的是DNA，蛋白质外壳留在细胞外。，蛋白质外壳留在细胞外。噬菌体侵染大肠杆菌时，什么物质进入宿主细胞内？噬菌体侵染大肠杆菌时，什么物质进入宿主细胞内？电子显微镜下的大肠杆菌和噬菌体电子显微镜下的大肠杆菌和噬菌体证明DNA细菌控制增殖即可证明DNA是遗传物质 控制子代噬菌体形成控制子代噬菌体形成侵染侵染搅拌搅拌上清液上清液(噬菌体）噬菌体） 沉淀沉淀（细菌）（细菌）证明证明DNA是遗传物质是遗传物质-证明证明DNA进入细菌进入细菌设计思路设计思路CHONPCHON(S)追踪：35S标记蛋白外壳标记蛋

9、白外壳32P标记标记DNA离心离心35S标记蛋白外壳标记蛋白外壳32P标记标记DNA35S标记蛋白外壳标记蛋白外壳32P标记标记DNA 用用32P和和35S同时标记的噬菌体来做该实验不能说明问题同时标记的噬菌体来做该实验不能说明问题35S标记蛋白外壳标记蛋白外壳无放射性无放射性32P标记标记DNA侵染侵染大肠杆菌大肠杆菌有放射性有放射性侵染侵染大肠杆菌大肠杆菌蛋白质不能进入细菌蛋白质不能进入细菌DNA能进入细菌能进入细菌怎样使噬菌体外壳带上35S标记？二、噬菌体侵染细菌的实验二、噬菌体侵染细菌的实验用放射性同位素标记噬菌体用放射性同位素标记噬菌体标记细菌：含有标记细菌：含有3535S S或或3

10、232P P培养基培养细菌培养基培养细菌标记噬菌体：噬菌体标记噬菌体：噬菌体+ + 35 35S S标记的细菌标记的细菌 噬菌体噬菌体+ + 32 32P P标记的细菌标记的细菌提醒：噬菌体不能独立生存，寄生在细菌内提醒：噬菌体不能独立生存，寄生在细菌内用标记噬菌体侵染用标记噬菌体侵染未标记细菌（混合保温培养）未标记细菌（混合保温培养）“直接直接”这个词不能加这个词不能加提醒：培养噬菌体的提醒：培养噬菌体的细菌细菌及及培养液培养液都不含有放射性元素都不含有放射性元素问题问题1：用：用35S标记的噬菌体做该实验时，正常情况下上清标记的噬菌体做该实验时，正常情况下上清液中放射性强度很高，沉淀中放射

11、性很低，说明什么？液中放射性强度很高，沉淀中放射性很低，说明什么？ 含有含有35S的蛋白质外壳没有注入细菌内，而是留在悬的蛋白质外壳没有注入细菌内，而是留在悬浮液中浮液中问题问题2：异常情况，沉淀中放射性也高的原因是什么？：异常情况，沉淀中放射性也高的原因是什么？ 搅拌不充分搅拌不充分二、噬菌体侵染细菌的实验二、噬菌体侵染细菌的实验搅拌离心搅拌离心放射性检测放射性检测搅拌器搅拌器问题问题1：用：用32P标记的噬菌体做该实验时，正常情况下上清标记的噬菌体做该实验时，正常情况下上清液中放射性强度很低，沉淀中放射性很高，说明什么？液中放射性强度很低，沉淀中放射性很高，说明什么？ 含有含有32P的噬菌

12、体的噬菌体DNA注入细菌内，随着细菌沉到底注入细菌内，随着细菌沉到底部部问题问题2：异常情况，上清液中放射性也高的原因是什么？：异常情况，上清液中放射性也高的原因是什么？保温时间过短：有一部分噬菌体还没侵染到细菌内，保温时间过短：有一部分噬菌体还没侵染到细菌内，经离心后分布于悬浮液中经离心后分布于悬浮液中问题问题2：异常情况，上清液中放射性也高的原因是什么？：异常情况，上清液中放射性也高的原因是什么？保温时间过长：细菌保温时间过长：细菌裂解，噬菌体在细菌内裂解，噬菌体在细菌内增殖后释放子代，经离增殖后释放子代，经离心后分布于悬浮液心后分布于悬浮液子代噬菌体的DNA应该含有元素元素32P、 31

13、P噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌实验的结论是什么？实验的结论是什么？结论：结论：DNADNA是遗传物质是遗传物质注意：噬菌体侵染细菌实验只证明了注意：噬菌体侵染细菌实验只证明了DNADNA是遗传物质，未是遗传物质，未证明蛋白质不是遗传物质证明蛋白质不是遗传物质为什么把噬菌体作为研究为什么把噬菌体作为研究DNADNA是遗传物质是遗传物质的材料？的材料？【例】如果用15N、32P、35S标记噬菌体，让其侵染细菌，产生的子代噬菌体与亲代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为()A可在外壳中找到15N和35SB可在DNA中找到15N、32PC可在外壳中找到15ND可在DNA

14、中找到15N、32P、35SB但是，有些病毒不含有但是，有些病毒不含有DNADNA，只含有，只含有RNARNA和蛋白和蛋白质，例如质，例如HIVHIV病毒，病毒，SARSSARS病毒，烟草花叶病毒病毒，烟草花叶病毒它们的遗传物质又是什么呢？如何研究呢？它们的遗传物质又是什么呢？如何研究呢？RNA烟草花叶病毒的感染实验烟草花叶病毒的感染实验结论：结论：RNARNA能控制生物性状，因此能控制生物性状，因此RNARNA是遗传物质，蛋白质是遗传物质，蛋白质不是遗传物质不是遗传物质烟草花叶病毒的重建实验烟草花叶病毒的重建实验结论：新病毒类型取决于所提供的结论：新病毒类型取决于所提供的RNA,RNARNA

15、,RNA是遗传是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。物质，蛋白质不是遗传物质。课堂课堂小结小结一切生物的遗传物质是一切生物的遗传物质是 。 核酸核酸有细胞结构的生物遗传物质是有细胞结构的生物遗传物质是 。 DNA部分病毒的遗传物质是部分病毒的遗传物质是 。 RNA生物界主要的遗传物质是生物界主要的遗传物质是 。 DNADNA主要位于是主要位于是 上，上， 是遗传物质的主要载体。是遗传物质的主要载体。 染色体染色体 染色体染色体核酸在不同生物体内的种类、分布、作用核酸在不同生物体内的种类、分布、作用种种 类类分分 布布作作 用用病病 毒毒原核生物原核生物真核生物真核生物DNA或或RNADNA和和RNA

16、DNA和和RNA蛋白质外壳内蛋白质外壳内DNA：核区：核区RNA：细胞质：细胞质DNA：核、细胞器：核、细胞器RNA：细胞质：细胞质均是遗传物质均是遗传物质DNA是遗传物质是遗传物质DNA是遗传物质是遗传物质核酸是所有生物的遗传物质核酸是所有生物的遗传物质RNARNA少数病毒只含少数病毒只含RNA而而不含不含DNA，称为，称为RNA病毒病毒，以，以RNA作为遗作为遗传物质。传物质。 DNA有细胞的生物都有两有细胞的生物都有两种核酸，都以种核酸，都以DNA作作为遗传物质。为遗传物质。没有绝对的权威理论，只有科学探究的方法没有绝对的权威理论，只有科学探究的方法才是不变的。才是不变的。朊病毒与疯牛病

17、朊病毒与疯牛病1.艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡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斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是这两个实验在设计思路上的共同点是A重组重组DNA片段，研究其表型效应片段，研究其表型效应B诱发诱发DNA突变，研究其表型效应突变，研究其表型效应C设法把设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应与蛋白质分开，研究各自的效应D应用同位素示踪技术，研究应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代在亲代与子代之间的传递之间的传递A2.2.艾弗里和同事用艾弗里和同事用R R型和型和S S型肺炎双球菌进行实验，型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知结果如下表。从表可知实验实验组号组号接种接种菌型菌型加入加入S型菌物质型菌物质培养皿长菌培养皿长菌情况情况R蛋白质蛋白质R型型R荚膜多糖荚膜多糖R型型RDNAR型、型、S型型RDNA（经（经DNA酶处理）酶处理）R型型A.不能证明不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子型菌的蛋白质不是转化因子B.说明说明S型菌的荚膜多糖有酶活性型菌的荚膜多糖有酶活性C.和说明和说明S型菌的型菌的DNA是转化因子是转化因子D.说明说明DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质C3.关于关于“噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，的叙述，