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1、第三章基因的本质 第1节DNA是主要的遗传物质 孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由控制 染色体 摩尔根通过果蝇实验证明 基因位于上 蛋白质和DNA 科学家发现 染色体主要组成成分 遗传因子 问题探讨 20世纪中叶 科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的 在这两种物质中 究竟哪一种是遗传物质呢 这个问题曾引起生物学界激烈的争论 1 遗传物质可能具有什么特点 遗传物质必须结构稳定 要能贮存大量的遗传信息 可以准确地复制 传递给下一代等 2 证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些 同位素标记法 分离提纯法 病毒重组法等 一 对遗传物质的早期推测 蛋白质 氨基酸 多种多样 遗传物质 20世
2、纪20年代 蛋白质是生物的遗传物质 染色体 DNA 结构不清楚 DNA基本单位 脱氧核苷酸 脱氧核糖 碱基 磷酸 A G C T 20世纪30年代 脱氧核苷酸的种类 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 20世纪30年代 DNA有重要作用 多糖类荚膜 R型菌 菌落粗糙 Rough 细菌无荚膜 无毒性 一 肺炎双球菌 二 肺炎双球菌的转化实验 S型菌 菌落光滑 Smooth 细菌有荚膜 有毒性人患肺炎 小鼠患败血症 1 将R型活细菌注射到小鼠体内 不死亡 2 将S型活细菌注射到小鼠体内 患败血症死亡 二 肺炎双球菌的体内转化实验 3 将加热杀死后的S型细菌注射
3、到小鼠体内 不死亡 4 将R型活细菌 加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内 小鼠患败血症死亡 结论 S型死菌中含有一种 转化因子 能使R型菌转化为S型菌使小鼠致死 三 艾弗里的体外转化实验 结论 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 1 肺炎双球菌的转化实验中 转化 的实质是什 2 请以时间为横坐标 数量为纵坐标画出 体内 体外转化实验中 R型 S型的增长曲线 1 转化 的实质是基因重组 肺炎双球菌转化实验的实质是R型菌在S型菌DNA的作用下转化成S型菌 因此最初无S型菌 随着转化而逐渐形成 在体内转化时 由于小鼠免疫系统的作用 R型菌会先下降而后上升 在体外转化时 两种菌均呈上升趋势
4、 2 如图 思考 疑问 由于艾弗里的实验中提取的DNA 纯度最高时也还有0 02 的蛋白质 因此 仍有人表示怀疑 那么要怎样设计才能让人无可挑剔呢 设法把DNA和蛋白质分开 然后单独 直接观察DNA和蛋白质的作用 实验中最关键的设计思路 三 噬菌体侵染细菌的实验 实验材料实验方法实验步骤实验结果 一 标记噬菌体方法 同位素示踪 标记 法 返回 标记大肠杆菌 含35s的培养基 大肠杆菌含35s的大肠杆菌 含32p的培养基 大肠杆菌含32p的大肠杆菌 标记T2噬菌体 T2噬菌体 含35s的大肠杆菌含35sT2的噬菌体 T2噬菌体 含32p的大肠杆菌含32pT2的噬菌体 二 实验步骤 标记细菌 标记
5、噬菌体 噬菌体侵染细菌 搅拌离心 观察放射性的分布 一组用32P标记DNA 一组用35S标记蛋白质 三 噬菌体侵染细菌的实验1952 返回 1 为什么选择35S和32P作标记而不选用其他的同位素 2 第一 二 组实验中为什么上清液的放射性很高 低 沉淀物的放射性很低 高 因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中 而磷则主要存在于DNA的组分中 用14C和18O等元素是不可行的 因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素 在第一组实验中 35S标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合培养后 搅拌不充分 使吸附在大肠杆菌外被35S标记的噬菌体蛋白质外壳没有与大肠杆菌完全分离开 离心后进入沉淀物
6、中 使沉淀物中出现放射性 在第二组实验中 32P标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养的时间过长 噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出来 经离心后分布于上清液 混合培养的时间过短 有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内 经离心后分布于上清液中 使上清液出现放射性 第二组实验 三 实验结果及结论 第一组实验 亲代噬菌体 32P标记DNA 35S标记蛋白质 大肠杆菌内 有32P标记DNA 无35S标记蛋白质 子代噬菌体 DNA有32P标记 外壳蛋白质无35S 实验结论 DNA分子是遗传物质 由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 故而本实验不能证明蛋白质是或者不是遗传物质 结论 噬菌体侵染细菌时 进入到细菌
7、的细胞中 而蛋白质的外壳仍留在外面 因此 子代噬菌体的各种性状 是通过亲代的 传递的 才是真正的遗传物质 思考与讨论 1 细菌和病毒作为实验材料 具有的优点是 1 个体很小 结构简单 容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化 细菌是单细胞生物 病毒无细胞结构 只有核酸和蛋白质外壳 2 繁殖快 细菌20 30min就可繁殖一代 病毒短时间内可大量繁殖 2 最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开 单独地 直接地去观察DNA或蛋白质的作用 3 艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术 物质的提纯和鉴定技术等 赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术 同位素标记技术 以及物质的提取和分离
8、技术等 科学成果的取得必须有技术手段做保证 技术的发展需要以科学原理为基础 因此 科学与技术是相互支持 相互促进的 得花叶病 不得花叶病 四 DNA是主要的遗传物质 一 RNA是遗传物质的证据 结论 烟草花叶病毒的RNA控制其性状 RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 具有细胞结构的生物 真核生物的遗传物质 原核生物的遗传物质 DNA 多数病毒的遗传物质是DNA 少数病毒的遗传物质是RNA 绝大多数生物的遗传物质是DNA 二 DNA是主要的遗传物质 例下列关于遗传物质的说法 错误的是 真核生物的遗传物质是DNA 原核生物的遗传物质是RNA 细胞核的遗传物质是DNA 细胞质的遗传物质是RNA 甲型HI
9、N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNAA B C D C 植物细胞中DNA的载体 染色体 叶绿体 线粒体 动物细胞中DNA的载体 染色体 线粒体 所以说 染色体是DNA的主要载体 五 DNA的分布 原核细胞和病毒没有染色体 课后练习 基础题1 1 2 2 C 3 D 拓展题1 实验表明 噬菌体在感染大肠杆菌时 进入大肠杆菌内的仅是DNA 而蛋白质却留在大肠杆菌的外面 因此 大肠杆菌裂解后 释放出的子代噬菌体蛋白质外壳是利用亲代噬菌体的遗传信息 以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的 2 肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明 作为遗传物质至少要具备以下几个条件 能够精确地复制自己
10、 能够指导蛋白质合成 从而控制生物的性状和新陈代谢 具有贮存遗传信息的能力 结构比较稳定等 2 在证明DNA是遗传物质的实验中 赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质 下图所示标记元素所在部位依次是 A B C D 1 在肺炎双球菌的体内和体外转化实验中 R型菌和S型菌的数量变化曲线依次为 A B C D 3 甲 乙为两种不同的植物病毒 下图1表示由病毒甲 乙经重组形成 杂种病毒丙 的过程 用病毒丙单独侵染植物细胞 一段时间后 从植物细胞内可大量分离出的病毒是图2中的 B A D 某研究小组为探究H7N9病毒的遗传物质是DNA还是RNA 做了如下实验 请你完成相关内容 1
11、实验原理 2 材料用具 H7N9病毒核酸提取物 DNA酶 RNA酶 小白鼠及其等渗生理盐水 注射器等 3 实验步骤 取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干 随机均分成四组 编号分别为A B C D 按下表所示配制注射溶液 然后分别注射入小白鼠体内 相同条件下培养一段时间后 观察比较各组小白鼠的发病情况 4 结果预测及结论 A C组发病 B D组未发病 说明DNA是H7N9病毒的遗传物质 说明 5 实验分析 组和 组对照 能说明DNA是否是其遗传物质 B组和C组对照 能说明 C组和D组在实验对比时起到 作用 酶具有专一性 H7N9病毒核酸提取物 RNA酶 H7N9病毒核酸提取物 DNA酶 H7N9病毒核酸提取物 生理盐水 B C组发病 A D组未发病 RNA是H7N9病毒的遗传物质 A C RNA是否是其遗传物质 对照
