肺炎双球菌转化实验(P58).ppt

一、肺炎双球菌转化实验一、肺炎双球菌转化实验（P58）实验材料分析：实验材料分析：它的菌落它的菌落光滑光滑(Smooth)，菌体菌体有多糖荚膜有多糖荚膜，是是有毒有毒性性的球型菌，能够使的球型菌，能够使人患人患肺炎或使小鼠患败血病。肺炎或使小鼠患败血病。它的菌落它的菌落粗糙粗糙(Rough)，菌体菌体无荚膜无荚膜，是是无毒性无毒性的的球型菌。球型菌。R型菌型菌S型菌型菌加热杀死加热杀死的的S型菌型菌R型菌型菌+加热加热杀死的杀死的S型菌型菌实验一：活体转化：实验一：活体转化：1928年格里菲思的肺炎球菌转化实验年格里菲思的肺炎球菌转化实验活的活的S型菌！型菌！分离分离R R型活菌型活菌 +S+S型死菌型死菌S S型活菌型活菌转化转化（1）为什么无毒的）为什么无毒的R型活菌可以转化成有毒的型活菌可以转化成有毒的 S型活菌呢？型活菌呢？R R型活细菌型活细菌 S S型活细菌型活细菌杀死的杀死的杀死的杀死的S S S S型细菌型细菌型细菌型细菌中的中的中的中的“转化因子转化因子转化因子转化因子”（2）转化而来的）转化而来的S型活菌的后代也是有毒性的型活菌的后代也是有毒性的S型细菌又说明了什么？型细菌又说明了什么？转化而来的性状可以遗传，转化因子转化而来的性状可以遗传，转化因子转化而来的性状可以遗传，转化因子转化而来的性状可以遗传，转化因子是遗传物质是遗传物质是遗传物质是遗传物质 如何解释这一现象？如何解释这一现象？为什么转化因子没有和为什么转化因子没有和S型细菌一起被型细菌一起被”杀死杀死”?说明遗传物质说明遗传物质转化因子比较稳定，不容转化因子比较稳定，不容易变性失活。易变性失活。（4）转化因子是什么呢？你认为在确定转化因子）转化因子是什么呢？你认为在确定转化因子的实验中，关键的设计思路是什么？你会如何设的实验中，关键的设计思路是什么？你会如何设计这个实验，并预测实验结果？计这个实验，并预测实验结果？关键思路：关键思路：把各种化合物分开，单独观察，确把各种化合物分开，单独观察，确定唯一变量定唯一变量 。设计方法：把由设计方法：把由S S型细菌中分离，提取出的各种成分，型细菌中分离，提取出的各种成分，单独作用于单独作用于R R型细菌。型细菌。（3）该实验有没有证明）该实验有没有证明DNA是遗传物质？该实验是遗传物质？该实验的结论是什么？的结论是什么？该实验该实验不能证明不能证明DNADNA是遗传物质是遗传物质。其结论是加热。其结论是加热杀死的杀死的S S型细菌中有一种型细菌中有一种转化因子转化因子能使能使R R型活细型活细菌转化为菌转化为S S型活细菌。型活细菌。实验设计：寻找转化因子实验设计：寻找转化因子 思路思路 材料用具材料用具 把把S S型菌中各种化合物分开，单独观察，确型菌中各种化合物分开，单独观察，确定唯一变量。定唯一变量。R R型菌，型菌，S S型菌的型菌的DNADNA、蛋白质及多糖等，、蛋白质及多糖等，细菌培养基，培养皿细菌培养基，培养皿S S 型型 细细 菌菌蛋白质蛋白质荚膜多糖荚膜多糖DNADNA分别与分别与R R型活细菌混合培养，观察有无型活细菌混合培养，观察有无S S型细菌产生型细菌产生第一组第一组 第二组第二组 第三组第三组蛋白质蛋白质多糖多糖无转化无转化无转化无转化1944年艾弗里的离体转化实验年艾弗里的离体转化实验实验二：体外转化：实验二：体外转化：脂质脂质RNADNA无转化无转化无转化无转化出现转化现象 DNA DNA DNA DNA的纯度越高，转化就越有效。的纯度越高，转化就越有效。的纯度越高，转化就越有效。的纯度越高，转化就越有效。DNA+DNA酶酶无转化无转化*进一步证明：进一步证明：用反证法证明用反证法证明DNADNA是使是使R R型细型细菌发生转化的必要条件，使结论更加可靠。菌发生转化的必要条件，使结论更加可靠。而而且证明是且证明是DNA本身，而不是本身，而不是DNA的碎片或化学组成的碎片或化学组成单位使细菌发生了转化。单位使细菌发生了转化。结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 但是人们对但是人们对艾弗里艾弗里的实验的实验结论还表示怀疑？结论还表示怀疑？因为因为艾弗里艾弗里提取的提取的DNA中还含有少量中还含有少量的蛋白质的蛋白质（至少含（至少含0.02）。）。为此，为此，1953年年赫尔希、蔡斯又设计赫尔希、蔡斯又设计了了噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验来证明来证明艾弗艾弗里里的结论（的结论（P49）二、噬菌体侵染细菌的实验二、噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体属于细菌病毒，噬菌体属于细菌病毒，营专性寄生生活，它的专营专性寄生生活，它的专一宿主为大肠杆菌。（是一宿主为大肠杆菌。（是怎么寄生的呢？）怎么寄生的呢？）T2噬菌体的成分中，只有噬菌体的成分中，只有DNA和蛋白质两种物质。和蛋白质两种物质。细菌细菌噬菌体噬菌体电子显微镜下的大肠杆菌和噬菌体电子显微镜下的大肠杆菌和噬菌体噬菌体侵染大肠杆菌的过程噬菌体侵染大肠杆菌的过程吸附吸附 注入注入 合成合成 组装组装 释放释放只把只把DNADNA注入注入到大肠杆菌中到大肠杆菌中以自身遗传物质以自身遗传物质DNADNA为模板，利用大肠杆为模板，利用大肠杆菌的原料合成新的菌的原料合成新的DNADNA和蛋白质。和蛋白质。DNA：C、H、O、N、P1 1 1 1、实验方法：、实验方法：、实验方法：、实验方法：你会选取哪种元素的同位素来分别标记你会选取哪种元素的同位素来分别标记你会选取哪种元素的同位素来分别标记你会选取哪种元素的同位素来分别标记DNADNA和蛋白质？和蛋白质？和蛋白质？和蛋白质？放射性同位素标记法放射性同位素标记法蛋白质：蛋白质：C、H、O、N、S35S32P二、噬菌体侵染细菌的实验二、噬菌体侵染细菌的实验-赫尔希、蔡赫尔希、蔡斯斯蛋白质被蛋白质被35S标记标记如何获得如何获得35S 或或 32P 标记的噬菌体标记的噬菌体 先用含先用含3232POPO4 43-3-的培养基培养的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体去感大肠杆菌，再用噬菌体去感染这种大肠杆菌染这种大肠杆菌用含用含3535SOSO4 42-2-的培养基培养的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体去大肠杆菌，再用噬菌体去感染这种大肠杆菌感染这种大肠杆菌DNA被被32P标记标记 能不能直接用含有能不能直接用含有35S和和32P的培养基的培养基培养噬菌体来标记？培养噬菌体来标记？32P标记了标记了DNA35S标记了壳体蛋白标记了壳体蛋白2 2、实验步骤：、实验步骤：用已标记的两种噬菌体分别去侵用已标记的两种噬菌体分别去侵染染未标记未标记的大肠杆菌，并且进行的大肠杆菌，并且进行适当适当时间的保温时间的保温。二、噬菌体侵染细菌实验二、噬菌体侵染细菌实验32P标记了标记了DNA35S标记了壳体蛋白标记了壳体蛋白实验步骤：实验步骤：用搅拌器搅拌，然后离心。用搅拌器搅拌，然后离心。搅拌的作用搅拌的作用：为了使细菌外吸附着的：为了使细菌外吸附着的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离噬菌体蛋白质外壳与细菌分离二、噬菌体侵染细菌实验二、噬菌体侵染细菌实验实验室用的离心机实验室用的离心机离心的作用：离心的作用：离心是一种分离混合物的方法，离心是一种分离混合物的方法，通过离心，被感染的细菌通过离心，被感染的细菌(含有子代噬菌体含有子代噬菌体的细菌的细菌)会在下层的沉淀物中，噬菌体的蛋会在下层的沉淀物中，噬菌体的蛋白质外壳质量较小白质外壳质量较小,在上层的上清液中。在上层的上清液中。二、噬菌体侵染细菌实验二、噬菌体侵染细菌实验实验步骤：实验步骤：用搅拌器搅拌，然后离心。用搅拌器搅拌，然后离心。3535S S标记了壳体标记了壳体蛋白蛋白 32 32P P标记了标记了DNADNA32P标记了标记了DNA35S标记了壳体蛋白标记了壳体蛋白结果分析：结果分析：蛋白质蛋白质不能进入细菌，而不能进入细菌，而DNADNA可以可以进入细菌并指导子代噬菌体的产生。进入细菌并指导子代噬菌体的产生。实验结论：实验结论：DNADNA是遗传物质。是遗传物质。（1）、）、用用3535S S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但在沉淀物中也检论上沉淀物中不含放射性，但在沉淀物中也检测到少量放射性，为什么？测到少量放射性，为什么？由于搅拌不充分，有少量由于搅拌不充分，有少量3535S S的噬菌体蛋的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心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到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。射性。问题分析问题分析35S标记了壳体标记了壳体蛋白蛋白（2）、）、用用3232P P标记的噬菌体侵染细菌，理标记的噬菌体侵染细菌，理论上悬浮液中不含放射性，下层沉淀物论上悬浮液中不含放射性，下层沉淀物中应具有很高的放射性。但实验实际结中应具有很高的放射性。但实验实际结果悬浮液中也有一定的放射性，而下层果悬浮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。为什么的放射性强度却比理论值略低。为什么?问题分析问题分析32P标记了标记了DNA（2）、）、原因有二：原因有二：保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到细保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到细菌细胞内，经离心后分布于悬浮液中。菌细胞内，经离心后分布于悬浮液中。从噬菌体和细菌混合培养到搅拌离心，此段从噬菌体和细菌混合培养到搅拌离心，此段时间过长，噬菌体在细菌内增殖后释放子代，经离心时间过长，噬菌体在细菌内增殖后释放子代，经离心后分布于悬浮液。后分布于悬浮液。问题分析问题分析【例】如果用15N、32P、35S标记噬菌体，让其侵染细菌，产生的子代噬菌体与亲代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为()A可在外壳中找到15N和35SB可在DNA中找到15N、32PC可在外壳中找到15ND可在DNA中找到15N、32P、35SB有些病毒不含有有些病毒不含有DNADNA，只含有，只含有RNARNA和蛋白质，和蛋白质，例如例如HIVHIV病毒，病毒，SARSSARS病毒，烟草花叶病毒病毒，烟草花叶病毒 科学的发展是无止境的科学的发展是无止境的它们的遗传物质又是什么呢？如何研究呢？它们的遗传物质又是什么呢？如何研究呢？烟草花叶病毒烟草花叶病毒 TMVRNA蛋白蛋白质质左：正常烟叶左：正常烟叶 右：病叶右：病叶三、烟草花叶病毒的感染和重建实验三、烟草花叶病毒的感染和重建实验烟草烟草烟草花叶病毒感染实验烟草花叶病毒感染实验RNARNA蛋白质蛋白质感染烟草感染烟草感染烟草感染烟草RNARNA酶处理酶处理RNARNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。TMV ATMV B降解降解蛋白A蛋白BRNA ARNA B重组病毒重组病毒感染烟草感染烟草A型病毒B型病毒烟草花叶病毒的重建实验烟草花叶病毒的重建实验结论：新病毒类型取决于所提供的结论：新病毒类型取决于所提供的RNARNA。对于一种生物来说，遗传物质只有一种对于一种生物来说，遗传物质只有一种DNADNA或者或者RNARNA。1 1、细胞生物：无论是真核生物还是原核生、细胞生物：无论是真核生物还是原核生物，遗传物质均为物，遗传物质均为DNADNA。2 2、DNADNA病毒：含病毒：含DNADNA的病毒，遗传物质是的病毒，遗传物质是DNADNA。3 3、RNARNA病毒：只含有病毒：只含有RNARNA的病毒，遗传物的病毒，遗传物质是质是RNARNA。四、四、总结总结生物的遗传物质：生物的遗传物质：细胞内既有细胞内既有DNADNA，又有，又有RNARNA，只有只有DNADNA是遗传物质；是遗传物质；病毒只能含有一种核酸，病毒只能含有一种核酸，DNADNA或或RNARNA；对于整个生物界而言，绝大多数生物对于整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是的遗传物质是DNADNA，所以说，所以说DNADNA是主要是主要的遗传物质；的遗传物质；一切有细胞结构的生物，遗传物质都一切有细胞结构的生物，遗传物质都是是DNADNA。四、四、总结总结1.艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是两个实验在设计思路上的共同点是A重组重组DNA片段，研究其表型效应片段，研究其表型效应B诱发诱发DNA突变，研究其表型效应突变，研究其表型效应C设法把设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应与蛋白质分开，研究各自的效应D应用同位素示踪技术，研究应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代在亲代与子代之间的传递之间的传递学习自测学习自测学习自测学习自测C2.2.艾弗里和同事用艾弗里和同事用R R型和型和S S型肺炎双球菌进行实验，型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知结果如下表。从表可知实验组号实验组号接种菌型接种菌型加入加入S型菌物质型菌物质培养皿长菌情况培养皿长菌情况R蛋白质蛋白质R型型R荚膜多糖荚膜多糖R型型RDNAR型、型、S型型RDNA（经（经DNA酶处理）酶处理）R型型A.不能证明不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子型菌的蛋白质不是转化因子B.说明说明S型菌的荚膜多糖有酶活性型菌的荚膜多糖有酶活性C.和和说明说明S型菌的型菌的DNA是转化因子是转化因子D.说明说明DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质C3.关于关于“噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，的叙述，正确的是正确的是 A分别用含有放射性同位素分别用含有放射性同位素35S和放射性和放射性同位素同位素32P的培养基培养噬菌体的培养基培养噬菌体 B分别用分别用35S和和32P标记的噬菌体侵染未被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行标记的大肠杆菌，进行长时间长时间的保温培养的保温培养 C用用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀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物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致 D32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说标记的噬菌体侵染实验分别说明明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质是遗传物质、蛋白质不是遗传物质C