年高三生物第一轮复习第十八讲DNA是主要的遗传物质公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件

1、基因本质 自从摩尔根提出基因染色体理论以后，基因在人们认识中不再是抽象“因子”，而是存在于染色体上一个个单位。不过基因到底是什么呢？摩尔根在他基因论一书末尾说：“我们依然极难放弃这个可爱假设：就是基因之所以稳定，是因为它代表着一个有机化学实体。”这个假设能成立吗？第1页金丝猴后代仍然是金丝猴第2页当代细胞学和遗传学研究表明，控制生物性状主要遗传物质是脱氧核糖核酸即DNA。在此之前生物科学界认为何物质是遗传物质？那怎样证实DNA是遗传物呢？牛后代依然是牛第3页一、对遗传物质早期推测二、DNA是遗传物质证据三、DNA是主要遗传物质DNA是主要遗传物质第十八讲第4页一、对遗传物质早期推测 经过研究，

2、人们了解到染色体在生物传宗接代过程中，能够保持一定稳定性和连续性。所以，人们认为染色体在遗传上起着主要作用。 科学家发觉染色体主要成份是蛋白质和DNA组成，那么谁才是遗传物质？第5页 20世纪代，大多数科学家认为蛋白质是生物体遗传物质。 20世纪30年代，人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成生物大分子，组成DNA分子脱氧核苷酸有四种，每一个有一个特定碱基。但对DNA结构了解不清楚，蛋白质是遗传物质观点仍占主导地位。 人们认识到蛋白质是由各种氨基酸连接而成大分子，氨基酸各种多样排列次序，可能蕴含着遗传信息。1.蛋白质是遗传物质2.DNA是遗传物质第6页二、DNA是遗传物质证据 (一)格里菲

3、思肺炎双球菌转化试验1.肺炎双球菌 肺炎双球菌又称肺炎链球菌，是一个细菌，属于原核生物，有R型和S型，它们是肺炎双球菌两个稳定品系。是一个人畜共患病原菌，其中S型在人体内引发肺炎，在小白鼠体内造成败血症，使小白鼠死亡。 因为核区中DNA分子不与蛋白质结合，所以，用它作试验材料易于单独观察DNA在遗传中作用。第7页2.R型和S型细菌区分（1）看菌落 菌落是单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成一个肉眼可见、含有一定形态结构子细胞群。每种细菌在一定条件下所形成菌落，能够作为菌种判定主要依据。S型菌：菌落是光滑R型菌：菌落是粗糙第8页因：有荚膜因：无荚膜菌落表面光滑为：S型菌，且有毒性；菌落表

4、面粗糙为：R型菌，无毒性；第9页 荚膜是细菌细胞壁外围绕一层较厚粘性、胶冻样物质。其化学成份随细菌种类不一样而有差异，多数细菌荚膜成份为多糖，如肺炎双球菌。荚膜形成受遗传物质（基因）控制。 荚膜与细菌致病性相关，同时荚膜还能储留水分能抗干燥，对保护细菌有作用。荚膜本身无毒性，但在机体内保护细菌抵抗吞噬细胞吞噬及消化，并能抑制体内杀菌物质（如溶菌酶）杀菌作用，使细菌易在体内大量繁殖致病。细菌若失去荚膜，致病力也随之减弱或消失。3.转化： 转化是指受体细胞直接摄取供体细胞遗传物质（DNA片段），将其同源部分进行碱基配对，组合到自己基因中，从而取得供体细胞一些遗传性状，这种变异现象，称为转化。 第1

5、0页4.格里菲思（1928）肺炎双球菌转化试验(体内转化)（2）过程（1）原理：S型在小白鼠体内造成败血症，使小白鼠死亡，而R型则不能使小鼠死亡。第11页第一组：R型菌注射小鼠 小鼠不死亡第二组：S型菌注射小鼠 小鼠死亡第三组：加热杀死S型菌注射小鼠 小鼠不死亡 第四组：(S型死菌+R型活菌)注射小鼠 小鼠死亡说明：R型菌无毒，而S型菌有毒说明：S菌死亡后失去毒性，不致死。说明：S型死菌能使R型活菌转化成S型活菌 为何说S型死菌能使R型活菌转化成S型活菌，而不能说R型活菌使S型死菌转化成S型活菌？R型菌能变成感受态细胞，而S型菌不能。为何？第12页（3）试验结论 这些转化成S型细菌后代也是有毒

6、性S型细菌，可见这种性状转化是能够遗传。格里菲思推论： 在第四组试验中，已经被加热杀死S型细菌中，必定含有某种促成这一转化活性物质“转化因子”这种转化因子将无毒性R型活细菌转化为有毒性S型活细菌。第13页 试验表明，S型死菌体内有一个物质能引发R型活菌转化产生S型菌，这种转化物质（转化因子）是什么? 假如请你设计一个试验来确定转化因子是什么，你以为关键设计思绪是什么？ 第14页1944年美国艾弗里(OAvery)、麦克利奥特(C. Macleod)及麦克卡蒂(MMccarty)等人在格里菲斯工作基础上，对转化本质进行了深入研究。 第15页（二）艾弗里肺炎双球菌转化试验(体外转化)试验设计寻找转

7、化因子：关键思绪： 把各种化合物分开，单独观察，确定唯一变量 。设计方法： 把由S型细菌中分离，提取出各种成份，单独作用于R型细菌。第16页（1）过程第17页 由此说明RNA、脂类、蛋白质、荚膜多糖和用DNA酶处理DNA均不引发转化，而DNA却能引发转化。假如用DNA酶处理DNA后，则转化作用丧失。S型菌分离DNA R型菌蛋白质R型菌 R型菌 多糖R型菌 R型菌 R型菌S型菌DNA DNA酶 R型菌 R型菌 （2）试验表明：第18页（4）影响R型菌转化原因： 供体细胞DNA浓度。浓度越高，转化率越高。 两种细菌亲缘关系。亲缘关系越近，转化越轻易。 受体菌状态。只有处于感受态细胞才能被转化DNA

8、是使R型细菌产生稳定遗传改变物质，DNA是转化因子。（3）结论：DNA是遗传物质艾弗里试验证实了DNA是遗传物质，能否证实蛋白质不是遗传物质？第19页S型菌分离DNA R型菌蛋白质R型菌 R型菌 多糖R型菌 R型菌 R型菌S型菌DNA DNA酶 R型菌 R型菌 证实DNA分解产物不是“转化因子”，其目标是从反面证实DNA是遗传物质。是相互对照，证实DNA是遗传物质，而蛋白质、多糖等不是遗传传物质。？第20页（三）几个问题：2.在格里菲斯试验中，高温一定能杀死S型活细菌吗？4.为何说是R型活细菌在有S型死细菌DNA作用下转化成了S型活细菌，而不是R型活细菌突变成S型活细菌呢？5.转化因子又怎会一

9、定是遗传物质？要求在试验过程中寻找答案3.S型细菌DNA经过高温为何不会失去活性？1.肺炎双球菌作为试验材料原因第21页6.我们吃进一些生物细胞，其中可能含有活性DNA，会不会影响我们细胞，使它们变成其它细胞？ 真核生物细胞膜表面结构与原核生物大不相同，转化因子不能进入细胞，因而不会发生转化（转化本身只发生在同种菌株间或近缘菌株间）。所以，能够放心去吃想吃东西，即使含有被加热杀死S型肺炎双球菌也无妨。第22页 无荚膜R型细菌有非常主要“感受态因子”位点，确保了S型细菌DNA能够进入。S型细菌有荚膜，无“感受态因子”位点，不能作为受体菌直接培养而发生转化。 那么S型细菌有可能变成R型细菌吗？ 当

10、然有！自然状态下可能经过基因突变来完成转变，不是前文所述转化。用物理和化学方法进行人工诱变，变过来还有可能再变回去。7.R型细菌DNA放入S型细菌培养皿中，S型细菌会不会变成R型细菌？第23页8.经过对格里菲斯和艾佛里两位科学家肺炎双球菌转化试验我们都知道，遗传物质是DNA而不是蛋白质。不过还是有大多数学者认为蛋白质是遗传物质。这是为何？ 这是因为20世纪以来，人们发觉蛋白质种类越来越多，功效也越来越广泛，一切生命活动，包含遗传特征表现都离不开蛋白质。又因为受“四核苷酸假说”强大影响，当初大多数学者认为，只有由20种氨基酸组成蛋白质最有可能包含着遗传信息；蛋白质有各种各样形式和功效，次级结构也

11、花样繁多，因而在其复杂性背后可能隐藏着遗传特征。 在1952年初，几乎全部主要遗传学学者都持这一个观点。他们认为埃弗里提取转化因子纯度不高，正是其中不到0.02%蛋白质“杂质”起了遗传作用。 第24页荚膜S基因DNAS型细菌加热细胞破坏，片段保持完整R型细菌S基因吸附进入R型细菌S基因肺炎双球菌转化试验实质R型细菌转化成S型细菌第25页（三）噬菌体侵染细菌试验1952年赫尔希（A.Hershey)和蔡斯（M.Chase)（1）结构：头部和尾部外表是由蛋白质组成，头部内含有DNA。（2）增殖特点：在本身遗传物质作用下，利用大肠杆菌体内物质来合成本身组成成份，进行增殖。（3）生活方式：是一个专门寄

12、生在大肠杆菌细胞内病毒。1.噬菌体第26页（4）噬菌体侵染细菌过程第27页（4）噬菌体侵染细菌过程第28页吸附注入合成组装释放噬菌体借尾丝吸附在细菌表面把DNA注入到细菌细胞利用细菌化学成份和酶系统合成出噬菌体DNA、蛋白质新合成DNA、蛋白质组装成很多噬菌体细菌解体，释放出噬菌体（4）噬菌体侵染细菌过程第29页怎样确定噬菌体注入细菌细胞内是DNA而不是蛋白质？用同位素标识法要标识噬菌体DNA以及蛋白质哪种元素？怎样让噬菌体DNA以及蛋白质含有放射性元素？第30页2.同位素标识法（1）同位素：12C、 14C1H 、 3H32S、 35S31P 、32P14N、 15N16O、 18O放射性同

13、位素：稳定性同位素：原子核不稳定，能发出射线，用特定显影装置可检测到。原子核稳定，不发出射线。质子数相同，中子数不一样同一元素第31页 用同位素标识化合物，化学性质不变，也能够参加生物体内生化反应。科学家经过特殊放射性显影仪器追踪放射性同位素标识化合物，能够搞清楚化学反应过程。科学家也可经过测量分子质量或离心技术来区分稳定性同位素。（2）同位素标识法类型放射性同位素标识法稳定性同位素标识法12CO214CO2第32页标识32P标识35S3.标识T2噬菌体元素C、H、O、N、PC、H、O、N、S第33页（1）标识T2噬菌体培养含有32PDNAT2噬菌体、用含有放射性同位素32P培养基培养大肠杆菌

14、使大肠杆菌细胞内DNA或DNA原料含有放射性同位素32P。、用培养过得大肠杆菌来培养T2噬菌体4.T2噬菌体侵染大肠杆菌试验过程得到DNA含有32P标识噬菌体。第34页培养含有35S蛋白质T2噬菌体、用含有放射性同位素35S培养基培养大肠杆菌使大肠杆菌细胞内蛋白质或氨基酸含有放射性同位素35S。、用培养过得大肠杆菌来培养T2噬菌体得到蛋白质含有35S标识噬菌体。第35页（1）标识T2噬菌体35S噬菌体用含35S培养基培养细菌噬菌体用含32P培养基培养细菌含32P细菌噬菌体噬菌体侵 染含35S细菌含35S细菌32P含32P细菌侵 染第36页（2）过程第一组第二组有35S有32p极少35S极少32

15、p第37页试验过程及结果亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体试验结论第一组试验第二组试验35 S标识蛋白质32 P标记DNA 无35S标识蛋白质有32P标记DNA外壳蛋白质无35SDNA有32P标识 DNA分子含有连续性，是遗传物质第38页（3）结论赫尔希和蔡斯试验表明： 噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。所以，子代噬菌体各种形状，是经过亲代DNA遗传。DNA才是真正遗传物质。本试验还能间接证实DNA是遗传物质两个特点：一是DNA前后代保持一定连续性；二是DNA能够指导蛋白质合成，从而控制生物新陈代谢过程和性状。第39页（4）几个问题为何要搅拌？为何要离心？原理是什么

16、？ 从理论上分析，用35S（或32P）噬菌体侵染细菌后，经过搅拌离心，沉淀物（或上清液）应该不含有放射性物质，不过为何试验结果则出现少许放射性物质？能否防止此种现象？ 侵染时间过长或过短对试验结果造成影响相同还是不一样吗？请说明理由第40页 搅拌和离心目标是为了将噬菌体蛋白质外壳同侵入大肠杆菌噬菌体DNA分开，方便对放射性元素跟踪测试。离心会使质量较轻噬菌体颗粒进入上清液，而被感染细菌则形成沉淀，但这必须确保是在菌体裂解之前进行。 噬菌体侵染细菌速度很快，在37条件下大约40分钟就能够产生100到300个子代噬菌体。从感染到释放前这段时间叫潜伏期，大约经历20到30分钟。短时间保温可取得足够数

17、量子代噬菌体，但又必须防止超出潜伏期（确保溶液分层），所以离心要在“短时间”保温后及时进行。 在T2噬菌体侵染细菌试验中，经过短时间保温后，用搅拌器搅拌，离心才会使混合溶液分层。其中“短时间”有何意义？第41页 第一个试验是把35S标识噬菌体与细菌混合，吸附几分钟后，离心除去没有吸附上噬菌体，搜集沉淀（噬菌体细菌混合物），将沉淀悬浮后再一次离心，搜集上清液和沉淀，分别测定放射性活性，发觉80%放射活性存在于上清液中，沉淀中只有20%放射活性，这是因为在这期间大部分吸附噬菌体已经将其DNA注入细菌而蛋白质外壳与细菌解离进入上清液，但依然有少部分留在细菌细胞壁上，以后证实沉淀中20%放射活性确实是

18、因为尾丝与细菌表面结合太紧，以至于不轻易把它除去。用32P标识噬菌体和细菌混合，用上述方法一样处理后试验结果差异很大，70%放射活性在沉淀里，而30%放射活性在上清液里。在上清液30%放射活性可能是因为搅拌细菌时破裂产生。（几年后发觉有些缺损噬菌体粒子不能将其DNA注入到细菌中去）。把这些沉淀悬浮在生长培养基中重新保温，发觉能够产生子代噬菌体细菌同时也含有从亲代噬菌体转移32P到细菌细胞中去能力。 在赫尔希和蔡斯所做噬菌体侵染细菌试验中，在用35S标识一组侵染试验,主要在上清液中检测到了放射性元素，那么沉淀物少许放射性是怎样产生?而用32P标识一组试验,却主要在试管沉淀物中检测到了放射性同位素

19、，那么上清液中少许放射性又是怎样产生?第42页 噬菌体侵染细菌试验无可反驳证实了DNA是遗传物质。从试验科学性讲，因为噬菌体蛋白质外壳没有进入菌体，单就本试验而言，不能证实，蛋白质不是噬菌体遗传物质，更不能证实蛋白质不是其它生物遗传物质。噬菌体侵染细菌试验能否证实蛋白质不是遗传物质?第43页（一）RNA是遗传物质试验证据三、DNA是主要遗传物质 有生物如烟草花叶病毒，简称TMV，基本成份是蛋白质和RNA，体内并没有DNA，而只含有RNA，这些生物遗传物质是什么呢？怎样去证实RNA是遗传物质？ 1957年格勒和施拉姆用石炭酸处理这种病毒，去掉了蛋白质，只剩下了RNA，再将RNA接种在正常烟草上，

20、结果发生了花叶病。而用蛋白质部分感染正常烟草，则不发生花叶病。格勒和施拉姆试验第44页TMV（烟草花叶病毒）蛋白质外膜RNA侵染烟草叶引发病症侵染烟草叶烟草叶未引发病症侵染烟草叶引发病症证实RNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。第45页TMV（烟草花叶病毒）蛋白质外膜RNA侵染烟草叶引发病症HRV（车前草病毒）蛋白质外膜RNA引发病症侵染烟草叶（二）RNA是遗传物质试验证据怎样证实RNA是遗传物质?以后有些人将烟草花叶病毒RNA与车前草病毒蛋白质结合在一起，形成一个类似“杂种”新品系，用它进行感染试验，发生病症以及繁殖出病毒类型，都与烟草花叶病毒相同，证实这些病毒遗传物质是RNA，蛋白质不是

21、遗传物质。第46页RNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。侵染侵染侵染未引发病症引发病症引发病症结果：组装分离HRV（车前草病毒）新病毒结论：第47页（二）DNA是主要遗传物质遗传物质种类脱氧核糖核苷酸（DNA）氧核糖核苷酸（RNA）蛋白质细胞生物和少数病毒几乎都是病毒极少数病毒，如朊病毒 在自然界绝大多数生物遗传物质都是DNA，所以DNA是主要遗传物质。第48页四、病毒 病毒（virus)是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质组成非细胞形态靠寄生生活生命体。1.概念 原指一个动物起源毒素。“virus”一词源于拉丁文。病毒能增殖、遗传和演化，因而含有生命最基本特征，至今对它还没有公认定义。

22、其主要特点是：2.特点第49页2.特点（2）没有细胞结构，其主要成份仅为核酸和蛋白质两种，故又称“分子生物”；（3）每一个病毒只含一个核酸，不是DNA就是RNA。（4）既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成本身核酸和蛋白质成份。（5）以核酸和蛋白质等“元件”装配实现其大量繁殖。（1）形体极其微小，普通都能经过细菌滤器，所以病毒原叫“滤过性病毒”，必须在电子显微镜下才能观察。第50页（6）在离体条件下，能以无生命生物大分子状态存在，并长久保持其侵染活力。（7）对普通抗生素不敏感，但对干扰素敏感。（8）有些病毒核酸还能整合到宿主基因组中，并诱发潜伏性感染。2.

23、特点第51页从性质来分： 温和病毒（H）、烈性病毒（狂犬病毒）。3.病毒分类从遗传物质分类： DNA病毒、RNA病毒、蛋白质病毒（如：朊病毒）从病毒结构分类： 真病毒（Euvirus，简称病毒）和亚病毒（Subvirus，包含类病毒、拟病毒、朊病毒）从寄主类型分类： 噬菌体（细菌病毒）、植物病毒（如烟草花叶病毒）、动物病毒（如禽流感病毒、天花病毒、H等）第52页球状病毒；杆状病毒；砖形病毒；冠状病毒；丝状病毒链状病毒；有包膜球状病毒；含有球状头部病毒；封于包含体内昆虫病毒。4.病毒形态第53页5.化学组成及功效 大多数病毒是由DNA和蛋白质组成,少数病毒是由RNA和蛋白质组成,极少数是只有蛋白质。DNA病毒：T2噬菌体、T4噬菌体、流