【课件】3.1DNA是主要的遗传物质课件高一下学期生物人教版必修2
35页1、第三章基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质 主线主线1 1:遗传学:注重生物功能:遗传学:注重生物功能 1866年Mendel开创遗传学1880年德国科学家Flemming发现染色体1902年德国科学家Boveri获得证据支持染色体为遗传的物质基础1910 年美国科学家Morgan及学生丰富及发展染色体的遗传学说主线主线2 2:生物化学:注重化学成分:生物化学:注重化学成分v1869年瑞士科学家Miescher在研究伤口脓细胞化学成分的过程中发现核素(DNA);v1885-1901间Kossel首次分离得到核酸中的嘌呤和嘧啶;vLevene确定核苷酸连接为基础的核酸一级结构,核酸由核糖、碱基和磷酸构成,确定DNA有ATGC四种碱基,RNA有AUGC,另外五碳糖的组成也不同;提出“四核苷酸假说”;v瑞士科学家Caspersson证明染色体含有蛋白质和DNA;v但当时研究DNA生物化学和生物物理的专家以为DNA无特异性、缺乏信息携带能力遗传物质是蛋白质还是核酸遗传物质是蛋白质还是核酸?十九世纪提出酶为生物催化剂的概念,到二十世纪初争论酶是蛋白质还是其他分子。因研究叶绿体而获1915年诺贝
2、尔化学奖的德国犹太科学家Richard Willsttter(1872-1942)认为酶是蛋白质制备中的其他污染物质;其他科学家的工作,特别是1926年美国Cornell大学的JamesSumner(1887-1955)和1930年洛克菲勒医学研究所的JohnNorthrop(1891-1987)分别获得结晶纯的尿素酶和胃蛋白酶,证明酶的分子本质是蛋白质;在这样的背景下,已知染色体有蛋白质和核酸时,很多人怕再次犯低估蛋白质重要性的错误(Judson,1979);1934年,英国的JDBernal(1901-1971)和DorothyHodgkin(1910-1994)第一次获得蛋白质(胃蛋白酶)的晶体结构(Bernal and Crowfoot, 1934),显示蛋白质的结构复杂性;此前已知蛋白质的生化特性和功能多种多样,人们易信蛋白质可以携带丰富的信息。一、对遗传物质的早期猜测研究核酸的生物化学专家Levene认为核酸单调重复,最初以为就是四种核苷酸,曾以为核苷酸形成的链不长,但即使在Signer, Caspersson, Hammarsten(1938)确定DNA分子量很大、是很长
3、的链以后,仍未及时改变核酸像淀粉一样不太可能携带信息的错误观念。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?你认为遗传物质可能具有什么特点?储存大量遗传信息;准确复制并传递给下一代控制生物的性状和新陈代谢结构比较稳定,可发生突变,亦遗传 给后代主线主线3 3:流行病学研究:流行病学研究v1928年,研究肺炎致病性细菌的过程中,英国的Griffith分析不同类型病例分布后推测不同型的肺炎球菌可能会变化,之后设计实验发现了转化现象,提出了转化因子。v1944年,美国洛克菲勒医学研究所的Avery、MacLeod和McCarty研究转化的物质基础,提出脱氧核糖核酸(DNA)是改变细菌可遗传特性的转化因子。其后研究验证DNA的转化活性、证明DNA有特异性、发现转化活性不局限于特定细菌的特定性状。1953年Watson和Crick在Franklin和Wilkins对DNA进行X线衍射的基础上提出DNA结构的双螺旋模型,分子生物学随之而诞生。格里菲斯1879-1941接种体外培养肺炎链球菌二、肺炎链球菌的转化实验1、两种肺炎链球菌二
4、、肺炎链球菌的转化实验R型S型菌落表面粗糙粗糙,无无多糖类荚荚膜膜,无致病性无致病性菌落表面光滑光滑,有有多糖类荚荚膜膜,有致病性有致病性2、格里菲思肺炎双球菌体内转化实验二、肺炎链球菌的转化实验组别实验过程结果分析1234注射R型活菌小鼠不死亡注射S型活菌小鼠死亡分离出S型细菌注射加热致死的S型细菌小鼠不死亡R型与加热致死的S型混合注射小鼠死亡,且体内分离出S型活菌2.格里菲思肺炎双球菌体内转化实验二、肺炎链球菌的转化实验除了有除了有R R型菌,型菌,还有还有S S型菌型菌二、肺炎链球菌的转化实验1.对比第一组合第二组实验结果你能得到什么结论?2. 第三组加热杀死的S型细菌为何失去了毒性?3.第四组中无毒的R型菌与加热杀死“失去毒性”的S型菌混合后为什么会导致小鼠死亡?猜想猜想:加热杀死的:加热杀死的S S型细菌中可能含有某种促使型细菌中可能含有某种促使R R型活细菌转型活细菌转化为化为S S型活细菌的活性物质型活细菌的活性物质“转化因子转化因子”加热致死原理加热致死原理:蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在。在80-100 80-100 的温
5、的温度范围内,蛋白质失活,度范围内,蛋白质失活,DNADNA双链解开;当温度恢复至室温后,双链解开;当温度恢复至室温后,DNADNA双链能够双链能够重新恢复,但蛋白质的活性无法恢复重新恢复,但蛋白质的活性无法恢复。R R型细菌没有毒性,型细菌没有毒性,而而S S型细菌有毒性型细菌有毒性格里菲思推论: 已经加热致死的S型细菌,含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质。 -转化因子 二、肺炎链球菌的转化实验 R型菌 S型菌 转化因子转化因子 S型菌 后代 转化因子究竟是什么物质?是多糖、脂类、蛋白质、RNA还是DNA?2、艾弗里肺炎双球菌体外转化实验二、肺炎链球菌的转化实验2、艾弗里肺炎双球菌体外转化实验二、肺炎链球菌的转化实验该实验设计遵循哪些原理该实验设计遵循哪些原理?其巧妙之处是什么?其巧妙之处是什么?遵循单一变量原则和对照原则,其巧妙之处在于运用“减法原理”,认为去除某个因素影响后,观察实验结果的变化。实验结论:DNA很可能是转化因子,同时说明蛋白质不是转化因子。加法原理自变量控制中的自变量控制中的“加法原理加法原理” 和和“减法原理减法原理” (教材(教材P46)与常态比
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