探索遗传物质的过程课件

第一节探索遗传物质的过程课程标准1．总结人类对遗传物质的探索过程。2．尝试提取DNA。课标解读1．简述肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验过程及结论。2．比较肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验的实验方法的异同点。3．选择适宜材料，提取DNA分子。1．两种类型的肺炎双球菌DNA是主要的遗传物质特点类型菌落荚膜毒性致病性S型__________使人患肺炎或使小鼠患败血病R型__________无光滑有有粗糙无无2.肺炎双球菌转化实验(1)格里菲思实验(体内转化)(2)艾弗里实验(体外转化)的发现①使R型球菌转化为S型球菌并不需要_________。②构成S型活球菌的_____、蛋白质和多糖等物质中，是_____使球菌的致病性发生了转化。完整细胞DNADNA③实验结论：_____是使R型球菌产生稳定遗传变化的物质，即_____是遗传物质。像DNA这样，能携带_________，控制生物体的特定_____，并通过_________过程将_________传递给后代的物质，称为遗传物质。3．遗传物质DNADNA遗传信息性状细胞增殖遗传信息格里菲思肺炎球菌体内转化实验是否证明了DNA是遗传物质？艾弗里实验呢？提示格里菲思肺炎球菌体内转化实验仅证明了加热杀死的S型肺炎球菌中存在某种“转化因子”并未证明该转化因子为DNA。艾弗里实验则可证明DNA是遗传物质。[思维激活1]肺炎双球菌的转化实验过程分析(1)体内转化实验(格里菲思的实验)实验过程结果分析结论①R型活球菌小鼠不死亡R型球菌无毒加热杀死的S型球菌体内含有“转化因子”，促使R型球菌转化为S型球菌②S型活球菌小鼠死亡S型球菌有毒③加热杀死的S型球菌小鼠不死亡加热杀死的S型球菌已失活，毒性消失④R型活球菌加热杀死的小鼠死亡S型球菌分离S型活球菌R型球菌转化为S型球菌，且性状可以遗传――→注射――→注射――→注射――→注射(2)体外转化实验(艾弗里的实验)①实验过程：a．只有S型球菌的DNA能使R型球菌发生转化。b．DNA被水解后不能使R型球菌发生转化。c．S型球菌的其他物质不能使R型球菌发生转化。d．实验结论S型球菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质，蛋白质、多糖等不是遗传物质。(3)肺炎球菌的体内转化实验与体外转化实验的比较体内转化实验体外转化实验培养细菌用小鼠(体内)用培养基(体外)实验原则R型球菌与S型球菌的毒性对照S型球菌体内各成分作用的相互对照实验结果加热杀死的S型球菌能使R型球菌转化为S型球菌S型球菌的DNA能使R型球菌转化为S型球菌实验结论S型球菌体内有某种“转化因子”S型球菌的DNA是遗传物质两实验的联系①体内转化实验是基础，仅说明S型球菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA；②两实验都遵循对照原则、单一变量原则温馨提示体内转化实验加热杀死S型球菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性；体外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。下图是“肺炎球菌转化实验”的部分研究过程，能充分说明“DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的是()。【巩固1】A．①②④B．①②③C．①③④D．①②③④解析①R型活球菌在S型球菌的DNA作用下，转化为S型球菌，这说明S型球菌的DNA进入了R型球菌细胞中，实现对其性状的控制，可说明DNA是遗传物质。而②③④中R型球菌在S型球菌的其他物质(如蛋白质、RNA、多糖)作用下，都不发生这种转化，这说明蛋白质等其他物质不是遗传物质。因此①②③④都可以说明题干所述的问题。答案D(1)T2噬菌体①结构：_______外壳和内部的_____。②生活方式：_____。噬菌体侵染细菌的实验及烟草花叶病毒侵染烟草的实验1．噬菌体侵染细菌的实验蛋白质DNA寄生(2)实验过程①标记T2噬菌体含35S的培养基――――――→培养大肠杆菌含35S的大肠杆菌―――――→培养噬菌体蛋白质外壳含____的噬菌体；含32P的培养基――――――→培养大肠杆菌含32P的大肠杆菌―――――→培养噬菌体内部DNA含____的噬菌体。②T2噬菌体侵染大肠杆菌。含35S的噬菌体――――――→侵染大肠杆菌放射性物质存在于___________含32P的噬菌体――――――→侵染大肠杆菌放射性物质存在于___________。结论：_____是遗传物质。35S32P大肠杆菌外大肠杆菌内DNA(1)烟草花叶病毒的组成：由_______和_____构成。(2)侵染过程及结果从烟草花叶病毒中分离出_______和_____：①用分离出的_______去侵染正常的烟草，烟草_____________。②用分离出的RNA去侵染正常的烟草，烟草___________。结论：控制烟草花叶病毒性状的遗传物质是__________________。2．烟草花叶病毒侵染烟草的实验蛋白质RNA蛋白质RNA蛋白质不感染花感染花叶病RNA而不是叶病蛋白质为了获得含32P或35S的噬菌体，可否用人工配制营养全面的培养基直接培养噬菌体？为什么？提示不能。噬菌体是一种病毒，病毒不具有独立代谢的功能，它必须依赖寄主细胞繁殖，因此，为获得含32P或35S的噬菌体应先用人工配制分别含32P与35S的培养基培养细菌，再用普通噬菌体侵染细菌。[思维激活2]噬菌体侵染细菌及RNA是遗传物质的实验分析(1)噬菌体侵染细菌实验思路及方法：“S”是蛋白质特有的元素，“P”是DNA特有的元素，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们的作用，即为放射性同位素标记法。①标记噬菌体a．含35S的培养基――――――→培养大肠杆菌含35S的大肠杆菌―――――→培养噬菌体蛋白质外壳含35S的噬菌体b．含32P的培养基――――――→培养大肠杆菌含32P的大肠杆菌―――――→培养噬菌体内部DNA含32P的噬菌体②噬菌体侵染细菌a.b.③实验结果分析由过程②可知，T2噬菌体的蛋白质并没有进入细菌体内，只有它的DNA进入到细菌体内，并且不断增殖，说明噬菌体在亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，亲代噬菌体的各种性状是通过DNA遗传给后代的，即DNA是遗传物质。(2)RNA是某些病毒的遗传物质①烟草花叶病毒侵染烟草的实验b．实验过程：c．实验结果分析与结论烟草花叶病毒的RNA能自我复制，并控制生物的遗传性状，因此RNA是它的遗传物质。②烟草花叶病毒的重建实验a．图示说明A．TMV和HRV的结构以及两种病毒侵染烟草引起的病症：(a)TMV；(b)HRV。B．TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA所合成的新品系侵染烟草叶的情况：有侵染作用，新品系产生的病毒后代全属HRV型。b．结论：在没有DNA的生物体内，RNA是遗传物质。特别提醒(1)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：(2)该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面，其作用不能证明。(3)该实验可同时证明：①DNA分子具有相对稳定性。②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。③DNA能控制蛋白质的生物合成。但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。【巩固2】如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为()。A．在外壳中找到15N和35SB．在DNA中找到15N和32PC．在外壳中找到15ND．在DNA中找到15N、32P和35S解析用15N、32P、35S共同标记噬菌体，15N标记了噬菌体的DNA和蛋白质外壳，32P标记了噬菌体的核酸，35S标记了噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌过程中蛋白质外壳留在细菌外面，核酸进入细菌内部，在细菌中以噬菌体DNA为模板，利用细菌的原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳和核酸，又由于DNA复制具有半保留复制的特点，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S标记的蛋白质。答案B艾弗里和同事用R型和S型肺炎球菌进行实验，结果如下表。从表可知()。【例1】示例一肺炎球菌转化实验实验组号接种菌型加入S型球菌物质培养皿长菌情况①R蛋白质R型②R荚膜多糖R型③RDNAR型、S型④RDNA(经DNA酶处理)R型A．①不能证明S型球菌的蛋白质不是转化因子B．②说明S型球菌的荚膜多糖有酶活性C．③和④说明S型球菌的DNA是转化因子D．①～④说明DNA是主要的遗传物质思维导图：深度剖析1944年艾弗里和同事的实验表明，只有加入DNA，R型球菌才能转化为S型球菌，DNA是转化因子，而蛋白质、荚膜多糖等物质不是转化因子，但不能说明荚膜多糖有酶活性，故A、B错误。③、④可组成对照实验，由实验结果与自变量的对应关系可知：S型球菌的DNA是转化因子；实验①～④只能说明DNA是遗传物质，故D错误。答案C归纳提升遗传物质探索的经典实验(1)格里菲思的肺炎球菌(体内)转化实验的推论：加热后杀死的S型肺炎球菌中含有转化因子。(2)艾弗里等人的肺炎球菌(体外)转化实验的结论：DNA才是使R型球菌产生稳定遗传变化的物质，也就是说，DNA才是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。(3)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验的结论：DNA在亲子代之间具有连续性，蛋白质不具有连续性，DNA才是遗传物质。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【例2】示例二噬菌体侵染细菌实验思维导图：深度剖析培养噬菌体需用含大肠杆菌的培养基；被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经短时间培养后，搅拌离心处理；该实验中，若搅拌不充分，噬菌体的外壳没有与细菌完全分离，沉淀物中存在少量放射性35S；噬菌体侵染细菌的实验仅能说明DNA是遗传物质，没有说明蛋白质不是遗传物质。答案C技巧点拨噬菌体侵染细菌的实验误差分析(1)32P标记噬菌体时，上清液中放射性来源：用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上在上清液中不含放射性，下层沉淀物中应具有很高的放射性，而实验最终结果显示在离心后的上清液中，也有一定的放射性，而下层的放射性强度却比理论值略低。原因如下：①保温时间过短，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。②从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，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，也会使上清液的放射性含量升高。(2)35S标记噬菌体时，沉淀物中放射性来源若用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但可能由于搅拌不充分，有少量35S标记的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测，见表。其中预测正确的是()。【例3】示例三病毒重组实验“杂合”噬菌体的组成实验预期结果预期结果序号子代表现型甲的DNA＋乙的蛋白质1与甲种一致2与乙种一致乙的DNA＋甲的蛋白质3与甲种一致4与乙种一致A.1、3B．1、4C．2、3D．2、4思维导图：深度剖析DNA和蛋白质这两种物质中DNA是噬菌体的遗传物质。所以组成成分为甲的DNA和乙的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与甲种一致；组成成分为乙的DNA和甲的蛋白质的“杂合”噬菌体感染大肠杆菌后得到的子代噬菌体的表现型与乙种一致。答案B归纳提升生物类型核酸种类遗传物质实例有细胞结构的生物真核生物DNA和RNADNA玉米、小麦、人原核生物乳酸菌、蓝藻无细胞结构的生物DNA病毒DNADNA噬菌体RNA病毒RNARNA烟草花叶病毒具有细胞结构的生