生物的遗传实验

生物的遗传实验第1页，共67页，2023年，2月20日，星期六为什么这样像？第2页，共67页，2023年，2月20日，星期六第六章生物的遗传变异第3页，共67页，2023年，2月20日，星期六第一节遗传的物质基础一、DNA是遗传物质DNA作为遗传物质具备的条件1、分子结构具有相对的稳定性，但在特殊情况下又能产生可遗传的变异；2、能自我复制，前后代保持一定的（连续性）；3、能指导蛋白质的合成，从而控制生物的新陈代谢和性状；4、具有存储巨大数量遗传信息的能力。第4页，共67页，2023年，2月20日，星期六（一）、DNA是遗传物质的证据第5页，共67页，2023年，2月20日，星期六1）肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌类型有荚膜肺炎双球菌（Ｓ型）无荚膜肺炎双球菌（Ｒ型）菌落荚膜毒性R型细菌菌落粗糙无荚膜无毒S型细菌菌落光滑有荚膜有毒第6页，共67页，2023年，2月20日，星期六2、实验过程第7页，共67页，2023年，2月20日，星期六第8页，共67页，2023年，2月20日，星期六格林菲思实验结论是：在第四组实验中，已经被杀死的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。转化因子是什么物质？假设1、转化因子是DNA2、转化因子是蛋白质3、转化因子是多糖4、5、……设计实验实验最关键的设计思路是什么？是将S型活菌的DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分离，分别与R型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的作用。第9页，共67页，2023年，2月20日，星期六1944年美国艾弗里：实验过程第10页，共67页，2023年，2月20日，星期六第11页，共67页，2023年，2月20日，星期六分别与R型细菌混合培养R型R型S型R型R型R型R型S型S型活细菌脂类DNARNA多糖蛋白质DNA+DNA水解酶R型①②③④⑤⑥⑦⑧艾弗里实验结论是：DNA才是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，也就是说DNA是遗传物质。蛋白质不是遗传物质第12页，共67页，2023年，2月20日，星期六用小鼠做实验呢实验结论：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是遗传物质蛋白质不是遗传物质能否在自然条件下把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA的作用。第13页，共67页，2023年，2月20日，星期六格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行转化实验艾弗里进行了确定转化因子的实验3、格里菲思和艾弗里转化实验主要不同点转化因子就是DNA。DNA才是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，也就是说DNA是遗传物质。蛋白质不是遗传物质（体内转化）（体外转化）转化作用的实质新进展转化作用的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。第14页，共67页，2023年，2月20日，星期六能否在自然条件下把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA的作用。第15页，共67页，2023年，2月20日，星期六1952年，Hershey和Chase,更有说服力的实验证据第16页，共67页，2023年，2月20日，星期六２）噬菌体侵染细菌的实验第17页，共67页，2023年，2月20日，星期六第18页，共67页，2023年，2月20日，星期六第19页，共67页，2023年，2月20日，星期六1、实验设计思路：3、实验过程：把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用2、实验方法：放射性同位素标记法噬菌体侵染细菌的实验第20页，共67页，2023年，2月20日，星期六标记噬菌体方法：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的噬菌体第21页，共67页，2023年，2月20日，星期六第22页，共67页，2023年，2月20日，星期六第23页，共67页，2023年，2月20日，星期六2.用35S、32P标记物质的理论基础是什么？能否用14C和18O进行标记？5.实验的结论是什么？1.该实验用了什么方法？实验材料是？3.如果实验用上述方法进行，测试的结果如何？4.噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成的？子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的？第24页，共67页，2023年，2月20日，星期六14C3H18O15N32P35S32P35S噬菌体侵染细菌实验方法：同位素示踪法在什么探究中还用过此方法？实验材料①噬菌体②大肠杆菌第25页，共67页，2023年，2月20日，星期六热点放射性同位素示踪法的应用

氨基酸→核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→细胞外

①用32P、35S研究噬菌体侵染细菌的过程。

②研究DNA半保留复制的过程。③在基因诊断和环境监测中的应用。④用放射性同位素研究光合作用、细胞呼吸中元素的去向

⑤用放射性元素15N标记氨基酸，研究氨基酸在细胞内合成分泌蛋白的场所、运输通道、分泌过程。第26页，共67页，2023年，2月20日，星期六赫尔希和蔡斯实验步骤：①用32P、35S标记噬菌体②培养噬菌体③搅拌离心分离④放射性检测第27页，共67页，2023年，2月20日，星期六DNA才是真正遗传物质结论：（不证明主要）第28页，共67页，2023年，2月20日，星期六DNA（32P）注入噬菌体DNA噬菌体细菌再感染细菌释放模板子代噬菌体DNA脱氧核苷酸指导氨基酸子代噬菌体蛋白质组装子代噬菌体蛋白质（35S）感染阶段增殖阶段成熟阶段复制第29页，共67页，2023年，2月20日，星期六肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较1.实验设计思路比较艾弗里试验噬菌体侵染细菌实验思路相同设法将DNA与其他物质分开，单独地直接研究它们各自不同的遗传功能处理方式的区别直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素（32P和35S）第30页，共67页，2023年，2月20日，星期六2.两个实验遵循相同的实验设计原则（1）肺炎双球菌转化实验中的相互对照S肺炎双球菌+R肺炎双球菌DNA分解物DNA蛋白质脂质各种成分（2）噬菌体侵染细菌实验中的自身对照噬菌体侵染细菌后离心上清液沉淀物被35S标记了蛋白质放射性很高放射性很低或被32P标记了DNA放射性很低放射性很高第31页，共67页，2023年，2月20日，星期六因蛋白质没有进入细菌体内。（3）试验结论比较肺炎双球菌转化实验的结论：证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验结论:证明DNA是遗传物质不能证明蛋白质不是遗传物质，第32页，共67页，2023年，2月20日，星期六1、艾弗里、赫尔希等人的实验选用了结构十分简单的生物──细菌或病毒。以细菌或病毒作为实验材料具有哪些特点？①它们的个体很小，结构简单细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构且只有核酸和蛋白质外壳；3）总结分析②繁殖快，便于实验操作，且在较短的时间内观察到实验结果。第33页，共67页，2023年，2月20日，星期六DNA的分布在染色体上细胞质内细胞核遗传细胞质遗传生物的遗传染色体是DNA的主要载体例：紫茉莉叶色的遗传次要载体线粒体、叶绿体细胞核内(DNA+蛋白质)(环状DNA)真核生物原核生物：某些病毒：环状DNA(无染色体)DNA拟核、质粒核衣壳蓝藻细菌第34页，共67页，2023年，2月20日，星期六2、结合格利菲思、艾弗里、赫尔希等人的实验，分析作为遗传物质应具备哪些特点？分子结构具有相对稳定性能够自我复制在亲子代保持连续性能够控制蛋白质的合成从而控制新陈代谢过程和生长发育能够产生可以遗传变异第35页，共67页，2023年，2月20日，星期六3、比较两个经典实验两者的思路基本相同充分运用了对照原则和单一变量原则把DNA和蛋白质等其它物质分开，单独地、直接地观察DNA的作用。不同点相同点他们采用的方法有所不同在肺炎双球菌转化实验中是采用直接分离法即真正将DNA和蛋白质等其它物质分离在噬菌体侵染细菌实验中是采用放射性同位素标记示踪法间接将DNA和蛋白质分离第36页，共67页，2023年，2月20日，星期六拓展应用探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？第37页，共67页，2023年，2月20日，星期六烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，其遗传物质是什么？烟草花叶病毒的遗传物质是RNA思路:烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质①仅RNA能使烟草产生原样病斑

②仅蛋白质能使烟草产生原样病斑

③RNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑若出现①结果则仅RNA是遗传物质；

若出现②结果则仅蛋白质是遗传物质；

若出现③结果则RNA和蛋白质都是遗传物质预测结果：（现象）提出问题：作出假设：设计实验：课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？得出结论：第38页，共67页，2023年，2月20日，星期六如果你是科学家，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TMV是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。［课堂延伸］第39页，共67页，2023年，2月20日，星期六烟草花叶病毒侵染实验（二）RNA是遗传物质的证据：感染提纯感染提纯第40页，共67页，2023年，2月20日，星期六重组病毒拆开病毒提纯感染感染提纯第41页，共67页，2023年，2月20日，星期六RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。此实验的结论是第42页，共67页，2023年，2月20日，星期六为什么说DNA是主要的遗传物质？一切生物的遗传物质是核酸含有DNA和RNA的生物（真核生物和原核生物）遗传物质是DNARNA不是遗传物质在表达遗传信息过程中起作用只含有DNA的生物（DNA病毒）遗传物质是DNA只含有RNA的生物（RNA病毒）遗传物质是RNA。综上所述，除RNA病毒外，其它（绝大多数）生物的遗传物质都是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。第43页，共67页，2023年，2月20日，星期六1、赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤；①培养噬菌体，②35s和32P标记噬菌体，③放射性检测，④离心分离。实验步骤的先后顺序为：A．①②④③B．④②①③

c．②①④③D．②①③④2、用35P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含35P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被35P标记的染色体条数分别是A.中期20和20、后期40和20 B.中期20和10、后期40和20C.中期20和20、后期40和10 D.中期20和10、后期40和10课堂练习第44页，共67页，2023年，2月20日，星期六3、用一个32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出32个大小、形状一样的噬菌体,则其中含有32P的噬菌体有A.0个B.2个C.30个D.32个第45页，共67页，2023年，2月20日，星期六（2）实验2：用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA后，侵染未被标记的细菌，得到的子一代噬菌体的性状与亲代相似，而且只检测到32P．由此可以推测DNA是噬菌体的_______物质．DNA蛋白质遗传4、以下是科学家在研究生物体的遗传和变异时做过的一些实验．根据实验分析回答：（1）实验l：检测豌豆染色体的组成成分，得到下列数(％)：DNA含36.5，RNA含9.6，蛋白质含47.9，类脂和钙等含6.0．由此可以推知组成染色体的主要成分是___________和___________．第46页，共67页，2023年，2月20日，星期六证明某性状遗传方式是细胞质遗传某小鼠癌细胞具有氯霉素抗性有氯霉素抗性的小鼠癌细胞无氯霉素抗性的小鼠体细胞去核后的小鼠癌细胞体细胞核重组细胞含氯霉素的培养基中培养重组细胞有抗性无抗性氯霉素抗性为细胞质遗传氯霉素抗性为细胞核遗传核移植活死第47页，共67页，2023年，2月20日，星期六雌体雄体卵细胞精子减数分裂减数分裂受精作用2n2n2nnn2n亲代子代有丝分裂第48页，共67页，2023年，2月20日，星期六通过以上图示你获得了什么信息？DNA是遗传物质的间接证据有性生殖过程中，亲子代间染色体保持一定的稳定性和连续性。从染色体组成看中的DNA含量多并数量稳定染色体是主要载体第49页，共67页，2023年，2月20日，星期六染色体专题3.1班讲了第50页，共67页，2023年，2月20日，星期六染色体概念化学特性化学组成形态染色质染色体观察最佳时期有丝分裂中期位置行为变化：复制间期着丝点分裂后期第51页，共67页，2023年，2月20日，星期六染色体联会四分体交叉互换分离基因重组基因分离基因自由组合与DNA关系种类根据来源根据性质同源染色体性染色体常染色体非同源染色体自由组合主要载体数量不存在成对同源染色体的细胞有？第52页，共67页，2023年，2月20日，星期六染色体数目同一物种体细胞数目是稳定的有丝分裂变化规律母细胞子细胞减数分裂＋受精作用受精卵原始生殖细胞生殖细胞（亲代）（子代）与正常体细胞相比单倍体多倍体2NN特点：2N2N2N无性生殖有性生殖染色体组异常第53页，共67页，2023年，2月20日，星期六第54页，共67页，2023年，2月20日，星期六亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论３２Ｐ标记ＤＮＡ３５Ｓ标记蛋白质无３５Ｓ标记蛋白质３２Ｐ有标记ＤＮＡＤＮＡ分子具有连续性，是遗传物质有３２Ｐ标记ＤＮＡ外壳蛋白质无３５Ｓ标记第55页，共67页，2023年，2月20日，星期六第56页，共67页，2023年，2月20日，星期六被35S标记的噬菌体被35S标记的噬菌体的混合液搅拌器离心后上清液的放射性很高在新形成的噬菌体中没有检测到35S离心沉淀物的放射性很低第57页，共67页，2023年，2月20日，星期六被32P标记的噬菌体被32P标记的噬菌体与细菌混合搅拌器离心离心后上清液的放射性很低在新形成的噬菌体中检测到32P沉淀物的放射性很高第58页，共67页，2023年，2月20日，星期六成分分离后的肺炎双球菌转化实验第59页，共67页，2023年，2月20日，星期六第60页，共67页，2023年，2月20日，星期六第61页，共67页，2023年，2月20日，星期六第62页，共67页，2023年，2月20日，星期六我们首先搞清几个概念遗传：变异：性状：生物体在形态、结构、生理功能等方面稳定的特征。亲代与子代性状相似。亲代与子代之间、子代个体之间性状的差异。第63页，