資源簡介

(共33張PPT)
課前提問
1.什么是伴性遺傳？
2.伴X隱性遺傳病特點？伴X顯性遺傳病特點？伴Y遺傳特點？
3.如何通過遺傳系譜圖判斷是否為伴性遺傳
4.雞的性別決定方式，以及使子代性狀和性別相關聯，親本應如何選擇 下圖其中一種病為伴性遺傳
第三章 基因的本質
第一節 DNA是主要的遺傳物質
20世紀中葉，科學家發現染色體主要是由蛋白質和DNA組成的。在這兩種物質中，究竟哪一種是遺傳物質呢？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。
問題探討
1.你認為遺傳物質可能具有什么特點？
遺傳物質應能夠儲存大量的遺傳信息，可以準確地復制，并傳遞給下一代，結構比較穩定等等。
2.你認為證明某一種物質是遺傳物質的
可行方法有哪些
例如，將特定的遺傳物質轉移給其他生物，觀察后代的性狀表現等。
DNA
蛋白質
染色質
染色體
由于對DNA分子的結構沒有清晰的了解，人們認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位。
人們認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
20世紀20年代
氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。
沒發現其他大分子有類似的結構特點。
蛋白質是生物體的遺傳物質。
20世紀30年代
一、對遺傳物質的早期推測
二、肺炎鏈球菌的轉化實驗
格里菲思
艾弗里
艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗
格里菲斯的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
肺炎鏈球菌的種類
項目 S型細菌 R型細菌
菌落
菌體
毒性
表面光滑 （Smooth）
表面粗糙（ rough）
小鼠不致死
可使小鼠致死
多糖類的莢膜
為什么R型細菌不致病？
格里菲思的小鼠體內轉化實驗過程
閱讀課本P43，思考并討論以下問題：
1. 根據第一、二組實驗，你能得出什么樣的結論？
2. 根據第二、三組實驗，你能得出什么樣的結論？
3. 第四組實驗中為什么會出現活的S型細菌？
1.對比第一、第二組的實驗現象，說明了什么？
R型活細菌不會使小鼠死亡，而S型活細菌可使小鼠死亡。
2.對比第二、第三組的實驗現象，說明了什么？
加熱致死的S型細菌不會使小鼠死亡。
實驗現象分析
3. 第四組小鼠為什么會死亡？體內分離出的S型細菌從哪里來？
猜想1：S型細菌死而復生。
猜想2：R型活細菌轉化為S型細菌。
4. 這種轉化產生的S型活細菌的后代也是有毒性的S型細菌，又說明了什么？
轉化的性狀可以穩定遺傳
加熱致死的S型細菌使部分活的R型細菌發生了轉化，變成了活的S型細菌，使小鼠死亡。體內分離出的S型細菌由R型細菌轉化而來。
R型菌
S型菌
轉化因子
S型菌
后代
5.在殺死的S型細菌中含有哪些物質？哪一個才是轉化因子呢？如何才能在這些物質中將它找出來呢？
多糖
脂質 蛋白質
RNA DNA……
多糖
蛋白質
RNA
DNA
脂質
S型細菌
資料：已知在80-100℃溫度范圍內，蛋白質將失去活性，DNA的結構也會被破壞，但當溫度降低到55℃時，DNA的結構會恢復，蛋白質不會。
（三）艾弗里的體外轉化實驗
實驗目的：
實驗材料：
自變量：
因變量：
找到轉化因子是什么？
培養基、R型活細菌、S型細菌的細胞提取物、各種酶
加熱殺死的S型細菌中各種物質的成分
R型細菌是否被轉化
（二）艾弗里的體外轉化實驗
1.制備S型細菌的細胞提取液
S型細菌
死亡的S型細菌
S型細菌的細胞提取液
加熱致死
破碎，使用酶除去絕大部分糖類、蛋白質、脂質
提取物中含有少量蛋白質、脂質和RNA、DNA。
蛋白質和核酸對于高溫的耐受力是不同的。在80-100 ℃的溫度范圍內，蛋白質失活，DNA雙鏈解開；當溫度恢復至室溫后，DNA雙鏈能夠重新恢復，但蛋白質的活性無法恢復。
分別去除細胞提取液中各種成分后，觀察S細菌提取液能否將R型細菌轉化。
2.實驗設計思路
① 第一組中加熱致死后的S型細菌的細胞提取物與R型活
細菌混合培養，實驗結果是培養皿中長出了S型活細菌。這說明什么？
S型細菌的細胞提取物（蛋白質、脂質和RNA、DNA）中含有某種促使R型細菌轉化為S型細菌的物質-轉化因子。
② 實驗中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？
加入蛋白酶是為了證明實現轉化的不是蛋白質；
加入RNA酶是為了證明實現轉化的不是RNA；
加入酯酶是為了證明實現轉化的不是酯類物質。
③ 第一至四組的實驗結果為什么既有R型細菌，又有S型細菌？
S型細菌中的轉化因子只能使部分R型細菌發生轉化，R型細菌仍占多數
實驗現象分析
④第五組，用DNA酶處理S型細菌的細胞提取液之后再與R型活細菌混合培養，為什么培養皿中只有R型細菌？
DNA酶能水解DNA，從而破壞了DNA分子的結構，使其喪失轉化功能。
⑤S型細菌的細胞提取物中已經去除了蛋白質，那么加入蛋白酶的這一組實驗是否多余？
不多余，并未徹底去除，提取物中去除的是大部分蛋白質、糖類和脂質。后面再加入酶，可以保證與R型細菌反應的S型細菌提取液中不含有S型細菌的蛋白質、糖類和脂質等物質。
減法原理
加法原理
含義：與常態比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。
舉例：在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加溫、滴加FeC13溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就利用了“加法原理”。
含義：與常態比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。
舉例：在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質，就利用了“減法原理”。
對照組
實驗組
實驗組
實驗組
對照組
實驗組
實驗組
科學方法——自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”
項目 體內轉化實驗 體外轉化實驗
培養細菌 在小鼠體內 體外培養基
實驗對照 R型細菌與S型細菌的致病性對照 S型細菌各組成成分的作用進行對照
巧妙構思 用加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合注入小鼠體內，與用加熱殺死的S型細菌注射到小鼠體內作為對照實驗，說明確實發生了轉化 每個實驗組用酶解法特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質
實驗結論 S型細菌體內有“轉化因子” S型細菌的DNA是遺傳物質
聯系 ①所用材料相同 ②體內轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，體外轉化實驗是體內轉化實驗的延伸 ③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則 肺炎鏈球菌體內轉化實驗和體外轉化實驗的比較
但是，仍有人對實驗結論表示懷疑。因為艾弗里實驗中無法真正去除蛋白質，可能仍存在少量的蛋白質。
有沒有更好的材料、更好的方法
能夠將DNA和蛋白質分開，單獨去觀察它們的作用呢？
三、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗
（一）了解噬菌體
① 成分只有蛋白質和DNA
② 一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒，僅能在大腸桿菌內繁殖。
③ 繁殖時，僅將遺傳物質導入大腸桿菌，其他物質保留在體外。
侵入別的細菌
合成
組裝
釋放
吸附
注入
吸附，注入，合成，組裝，釋放
1.T2噬菌體侵染細菌的過程
2.為什么選擇T2噬菌體來進行實驗？
選材的原因：
①結構簡單。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼，易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。
②繁殖快。細菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。
③便于實驗控制變量。T2噬菌體在繁殖時，僅將遺傳物質導入大腸桿菌，其他物質保留在體外。
哪一種物質進入了大腸桿菌體內？
DNA和蛋白質不能直接看到，怎么辦？
放射性元素分別標記DNA和蛋白質
選擇什么元素進行放射性標記
實驗方法：放射性同位素標記法
組成元素
蛋白質:
DNA：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
35S
32P
能不能用3H、14C標記噬菌體？
能不能同時用32P和35S標記噬菌體？
如何標記噬菌體？
三、噬菌體侵染細菌的實驗
蛋白質被35S標記的噬菌體
DNA被32P
標記的噬菌體
在含35S的培養基中培養大腸桿菌
在含32P的培養基中培養大腸桿菌
未標記的T2噬菌體
標記T2噬菌體
感染
感染
得到
得到
1.實驗過程
標記的T2噬菌體
侵染大腸桿菌
攪拌
離心并檢測放射性
檢測子代噬菌體的放射性
短時間保溫
無放射性標記的細菌
使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離
讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。
三、噬菌體侵染細菌的實驗
為噬菌體培養提供適宜
的恒定的溫度，侵染細菌。
三、噬菌體侵染細菌的實驗
35S標記的噬菌體
32P標記的噬菌體
離心后
離心后
上清液的放射性很高
沉淀物的放射性很低
細菌裂解
細菌裂解
沉淀物的放射性很高
上清液的放射性很低
在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S
在新形成的部分噬菌體中檢測到32P
用標記的噬菌體侵染未標記的細菌
在攪拌器中攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質
35S標記的噬菌體與細菌混合
32P標記的噬菌體與細菌混合
噬菌體分別被35S或32P標記
攪拌后離心
攪拌后離心
2.實驗結果
三、噬菌體侵染細菌的實驗
實驗結果
噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌細胞，而蛋白質外殼留在細胞外。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的
實驗結論
DNA是噬菌體的遺傳物質
由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。
攪拌不充分
理論上
上清液
沉淀物
其中一個
大腸桿菌
實際上
35S標記的一組，沉淀物中出現少量放射性的原因
思考討論
保溫時間長
理論上
上清液
沉淀物
該大腸桿菌有噬菌體侵入
實際上
部分釋
放出來
釋放
未來得及侵染
實際上
保溫時間短
①保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內，經離心后分布于上清液中，上清液中出現放射性
②保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內增殖后釋放子代，經離心后分布于上清液，也會使上清液中出現放射性。
思考討論
32P標記的一組，上清液中出現少量放射性的原因
T2噬菌體侵染細菌的實驗
35S標記的噬菌體 32P標記的噬菌體
上清液
沉淀物
子代噬菌體
結論 放射性高
放射性低
無放射性
放射性高
放射性低
有放射性
◇蛋白質沒有進入細菌細胞
◇DNA進入到細菌的細胞中
◇DNA才是噬菌體的遺傳物質
結論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質
蛋白質
RNA
分別侵染健康煙草植株
得到全新病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白質
煙草花葉病毒（TMV）只含蛋白質和RNA
患病
不患病
四、RNA是遺傳物質的實驗證明
五、DNA是主要的遺傳物質
這句話的含義是：
①絕大多數生物以DNA為遺傳物質
凡是有DNA的生物
凡是細胞結構的生物
②極少數生物沒有DNA，只有RNA一種核酸，則RNA是遺傳物質，
如煙草花葉病毒、艾滋病病毒HIV、大多數流感病毒等
就整個生物界來說，絕大多數生物是以DNA作為遺傳物質的，所以DNA是主要的遺傳物質；但對某些生物體來說，遺傳物質只能是DNA或RNA。

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