遺傳物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)及其內(nèi)容:
1、遺傳物質(zhì):
、俑拍睿耗軉为(dú)傳遞遺傳信息的物質(zhì)。
、谶z傳物質(zhì)的主要載體是染色體。
、圩鳛檫z傳物質(zhì)應(yīng)具備的特點(diǎn)是:
a、分子結(jié)構(gòu)具有相對穩(wěn)定性;
b、能自我復(fù)制,保持上下代連續(xù)性;
c、能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成;
d、能產(chǎn)生可遺傳變異。
2、實(shí)驗(yàn):包括肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)(肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn))、T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)(用分別含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌。)、煙草花葉病毒的感染和重建實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)證明DNA是主要的遺傳物質(zhì),少部分生物的遺傳物質(zhì)是RNA。
(1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn):
、俜窝纂p球菌
、诜窝纂p球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
a、研究者:1928年,英國科學(xué)家格里菲思。
b、實(shí)驗(yàn)材料:S型和R型肺炎雙球菌、小鼠。
c、實(shí)驗(yàn)原理:S型肺炎雙球菌使小鼠患敗血病死亡;R型肺炎雙球菌是無毒性的。
d、實(shí)驗(yàn)過程:
e、結(jié)論:加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有“轉(zhuǎn)化因子”,促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。
。2)艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)(肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)):
a、研究者:1944年,美國科學(xué)家艾弗里等人。
b、實(shí)驗(yàn)材料:S型和R型肺炎雙球菌、細(xì)菌培養(yǎng)基等。
c、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:把DNA與其他物質(zhì)分開,單獨(dú)直接研究各自的遺傳功能。
d、實(shí)驗(yàn)過程及分析
e、實(shí)驗(yàn)分析:①只有S型細(xì)菌的DNA能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。 ②DNA被水解后不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。
d、實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①S型細(xì)菌的DNA是“轉(zhuǎn)化因子”,即DNA是遺傳物質(zhì)。 ②同時(shí)還直接證明蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。
。3)T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn):
a、研究著:1952年,赫爾希和蔡斯。
b、實(shí)驗(yàn)材料:T2噬菌體和大腸桿菌等。
c、實(shí)驗(yàn)方法:放射性同位素標(biāo)記法。
d、實(shí)驗(yàn)思路: S是蛋白質(zhì)的特有元素,DNA分子中含有P,蛋白質(zhì)中幾乎不含有,用放射性同位素32P和放射性同位素35S分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì),直接單獨(dú)去觀察它們的作用。
e、實(shí)驗(yàn)過程:標(biāo)記細(xì)菌→標(biāo)記噬菌體→用標(biāo)記的噬菌體侵染普通細(xì)菌→攪拌離心。
科學(xué)家首先用放射性同位素35S標(biāo)記了一部分噬菌體的蛋白質(zhì),并用放射性同位素32P標(biāo)記了另一部分噬菌體的DNA,然后,用被標(biāo)記的T2噬菌體分別去侵染細(xì)菌(上圖),當(dāng)噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)大量增殖時(shí),生物學(xué)家對被標(biāo)記物質(zhì)進(jìn)行測試。
f、測試的結(jié)果表明,噬菌體的蛋白質(zhì)并沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部,而是留在細(xì)菌的外部,噬菌體的DNA卻進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi),可見,噬菌體在細(xì)菌內(nèi)的增殖是在噬菌體DNA的作用下完成的。即結(jié)論:在噬菌體中,親代和子代間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA,即子代噬菌體的各種性狀是通過親代 DNA傳給后代的,DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。
體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)與體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較:
肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的比較:
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路比較
2.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)遵循相同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則——對照原則
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論比較
(1)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:證明DNA是遺傳物質(zhì),蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。
(2)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:證明DNA是遺傳物質(zhì),不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),因?yàn)榈鞍踪|(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)。
知識點(diǎn)撥:
1、上清液和沉淀物中都有放射性的原因分析:
、儆32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,上清液中有少量放射性的原因:
a.保溫時(shí)間過短,部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),經(jīng)離心后分布于上清液中,使上清液出現(xiàn)放射陡。
b.保溫時(shí)間過長,噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代,經(jīng)離心后分布于上清液中,也會使上清液的放射性含量升高。
、谟35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,沉淀物中也有少量放射性的原因:由于攪拌不充分,有少量35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面,隨細(xì)菌離心到沉淀物中,使沉淀物中出現(xiàn)少量的放射性。
2、關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中放射性元素的去向問題
、偃粲32P和35S標(biāo)記病毒而宿主細(xì)胞未被標(biāo)記,相當(dāng)于間接地將核酸和蛋白質(zhì)分開,只在子代病毒的核酸中有32p標(biāo)記。
、谌粲32p和35S標(biāo)記宿主細(xì)胞而病毒未被標(biāo)記,則在子代病毒的核酸和蛋白質(zhì)外殼中均有標(biāo)記元素。
、廴粲肅、H、O、N等標(biāo)記病毒而宿主細(xì)胞未被標(biāo)記,則只在子代病毒的核酸中有標(biāo)記元素。
、苋粲肅、H、O、N等標(biāo)記宿主細(xì)胞而病毒未被標(biāo)記,則在子代病毒的核酸和蛋白質(zhì)外殼中均可找到標(biāo)記元素。
3、標(biāo)記噬菌體時(shí)應(yīng)先標(biāo)記細(xì)菌,用噬菌體侵染被標(biāo)記的細(xì)菌,這樣來標(biāo)記噬菌體。因?yàn)槭删w是沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒,只能在宿主細(xì)胞中繁殖后代,所以在培養(yǎng)基中它是不能繁殖后代的。
4、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)只能證明DNA是遺傳物質(zhì),不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),因蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)。除此之外,還能證明DNA能進(jìn)行自我復(fù)制,DNA控制蛋白質(zhì)的合成。
5、兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
6、細(xì)胞生物(包括原核和真核生物)含有兩種核酸(DNA和RNA),遺傳物質(zhì)是DNA;病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),只有一種核酸(DNA病毒、RNA病毒)。
7、DNA有四種堿基(AGCT),四種脫氧核苷酸。RNA有四種堿基(AGCU),四種核糖核苷酸。
知識拓展:
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路是設(shè)法把 DNA和蛋白質(zhì)分開,單獨(dú)觀察它們的作用。
2、加熱殺死的S型細(xì)菌,其蛋白質(zhì)變性失活; DNA在加熱過程中,雙螺旋解開,氫鍵被打斷,但緩慢冷卻時(shí),其結(jié)構(gòu)可恢復(fù)。
3、轉(zhuǎn)化因子的實(shí)質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA片段整合到了R型細(xì)菌的DNA中,即實(shí)現(xiàn)了基因重組。
4、T2噬菌體
。1)結(jié)構(gòu):
(2)T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒,它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的,頭部內(nèi)含有DNA。T2噬菌體侵染大腸桿菌后,就會在自身遺傳物質(zhì)的作用下,利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分,進(jìn)行大量增殖。當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后,大腸桿菌裂解,釋放出大量的噬菌體。
5、侵染特點(diǎn)及過程
、龠M(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的是噬菌體的DNA,噬菌體的蛋白質(zhì)外殼留在外面不起作用。
、谑删w侵染細(xì)菌要經(jīng)過吸附→注入核酸→合成 →組裝→釋放五個(gè)過程。
6、增殖特點(diǎn):在自身遺傳物質(zhì)的作用下,利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)合成自身成分,進(jìn)行增殖。