DNA是主要的遗传物质课件高一下学期生物人教版必修2

第3章基因的本质噬菌体结构简图核酸DNA外壳蛋白质第一节DNA是主要的遗传物质本节聚焦科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？为什么说DNA是主要的遗传物质？你对科学发现的过程和方法有哪些领悟?3.1DNA是主要的遗传物质11866年孟德尔发现遗传定律遗传物质是蛋白质还是DNA?21891年科学家描述减数分裂全过程31903年萨顿假说：基因和染色体存在平行关系520世纪中叶染色体主要由蛋白质和DNA组成1909年4摩尔根证明：基因在染色体上一、对遗传物质的早期推测染色体＝DNA＋蛋白质1.能够储存大量的遗传信息2.可以准确地复制，并传递给下一代3.结构比较稳定DNA蛋白质染色质

染色体那么在DNA和蛋白质究竟哪一种物质是遗传物质呢？问题探讨遗传物质可能有哪些特点呢？氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。没发现其他大分子有类似的结构特点。20世纪20年代20世纪30年代认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子对DNA结构没有清晰的了解蛋白质是遗传物质蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。一、对遗传物质的早期推测格里菲思体内转化实验艾弗里及其同事的体外转化实验格里菲思艾弗里赫尔希蔡斯肺炎链球菌的转化实验噬菌体侵染细菌的实验一、对遗传物质的早期推测向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家们：实验目的：实验材料：研究DNA和蛋白质谁是遗传物质？项目S型细菌R型细菌菌体菌落有无毒性表面光滑表面粗糙有致病性无致病性小鼠和两种肺炎链球菌二、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验无多糖类荚膜有多糖类荚膜R型活细菌S型活细菌小鼠不死亡（第一组）小鼠死亡（第二组）S型活细菌加热杀死的S型细菌小鼠不死亡（第三组）R型活细菌+加热杀死的S型细菌小鼠死亡（第四组）S型活细菌二、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验R型细菌无毒S型细菌有毒加热杀死的S型细菌已经失活加热杀死的S型菌中，含有某种促R型活菌转化为S型菌的活性物质——“转化因子”结论蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。知识拓展这种转化因子是什么物质呢？多糖

脂类

蛋白质

RNA

DNA加热杀死的S型细菌你会如何设计实验探究哪种物质为转化因子？实验思路：二、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验实验基本思路：艾弗里和他的同事在每个实验用酶解法特异性的去除了其中一种物质，观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化（R型菌是否转化为S型菌）有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液第一组+S型细菌R型细菌第二至四组+S型细菌R型细菌混合混合第五组+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）酶解法实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。二、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验各种酶的作用分别是什么？基因重组R型细菌转化为S型细菌的本质：S型细菌荚膜控制荚膜形成的X基因加热杀死被破坏的S型细菌X基因吸附在R型细菌表面X基因进入R型细菌重组R型细菌转化成S型细菌注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息。对照组蛋白酶S型菌的细胞提取物RNA酶酯酶DNA酶

分别与R型活菌混合培养R+SR+SR+SR+S只有R实验过程归纳每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这是利用了控制自变量中的“减法原理”。二、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”（P46）应用场景：对照实验加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。

（eg.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验）减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。

（eg.艾弗里的肺炎链球菌转化实验）科学方法项目、人物

体内转化实验

体外转化实验培养细菌

实验对照巧妙构思实验结论

联系两种肺炎链球菌转化实验的比较在小鼠

进行在

培养基进行R型细菌与S型细菌的致病性对照S型细菌各组成成分的作用进行对照S型细菌体内有某种

。这种转化因子是

。“转化因子”DNA

实验是

实验的基础，

实验更为准确

②两实验都遵循

原则体内转化体外转化体外转化对照原则、单一变量体内体外用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质格里菲思艾弗里1.在肺炎链球菌的转化实验中，R型细菌转化成S型细菌的转化因子是（

）

A.R型菌的RNA B.S型菌的R C.R型菌的DNAD.S型菌的DNA

2.下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述错误的是（

）A.格里菲思的实验证明加热杀死的S型细菌存在某种促进R型细菌转化的因子

B.艾弗里的实验证明促成R型细菌向S型细菌转化的物质是DNA

C.艾弗里用化学方法将S型细菌的各种成分分离分别研究其作用

D.将S型细菌的DNA与R型细菌混合后可将R型细菌全部转化为S型细菌DD当堂练习4.艾弗里所做的肺炎链菌转化实验,证明了(

)A.蛋白质是转化因子

是遗转化因子是主要的遗传物质D.蛋白质和DNA都是转化因子B3.肺炎球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是（）A．培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生S型细菌B．培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物，不能产生S型细菌

C．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生S型细菌

D．培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能S型细菌A

当堂练习1.实验者：赫尔希和蔡斯2.实验材料：T2噬菌体四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验尾部头部DNA蛋白质赫尔希（A.D.Hershey）

T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,T2噬菌体侵染大肠杆菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分,进行大量的繁殖.【知识链接】噬菌体侵染大肠杆菌的过程吸附

注入合成组装

T2噬菌体只提供遗传物质，合成子代噬菌体所需原料（氨基酸、核苷酸、酶、ATP等）均由大肠杆菌提供。释放噬菌体侵染大肠杆菌的过程哪一种物质进入了大肠杆菌体内？DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？放射性分别标记DNA和蛋白质选择什么元素进行放射性标记？3.实验方法：放射性同位素标记组成元素蛋白质:DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S标记蛋白质32P标记DNA四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验Q：用14C和18O标记可以吗？如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接将T2噬菌体放在培养基中培养？不可以，因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养大肠杆菌，再用大肠杆菌培养噬菌体。四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验4.实验过程：

大肠杆菌＋含35S的培养基→含35S的大肠杆菌大肠杆菌＋含32P的培养基→含32P的大肠杆菌第二步：标记T2噬菌体噬菌体＋含35S的大肠杆菌→含35S的噬菌体噬菌体＋含32P的大肠杆菌→含32P的噬菌体第一步：标记大肠杆菌第三步：已标记噬菌体侵染未标记的大肠杆菌四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌离心并检测放射性检测子代噬菌体的放射性短时间保温无放射性标记的细菌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。噬菌体侵染细菌→搅拌、离心→观察放射性分布

实验过程：四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验35S标记的噬菌体用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌体中无35S上清液放射性很高，沉淀物放射性很低

35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验结果蛋白质外壳没有进入大肠杆菌原因分析32P标记的噬菌体T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌子代噬菌体中含32P用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高上清液放射性很低，沉淀物放射性很高32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验结果原因分析35S标记的实验32P标记的实验标记部位放射性情况上清液沉淀物有无放射性原因蛋白质很高DNA很低蛋白质未进入细菌中DNA进入细菌中很高很低实验结论①噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌内，而蛋白质仍留在外面；②由于蛋白质外壳未进入噬菌体内部,因此不能说明蛋白质不是遗传物质；③子代噬菌体的各种形状，是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是真正的遗传物质。四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验Q1:35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？Q2:32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？搅拌不充分理论上上清液沉淀物其中一个大肠杆菌实际上①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？

搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验保温时间长理论上上清液沉淀物实际上部分噬菌体未侵染到大肠杆菌细胞内。释放实际上保温时间短②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？，噬菌体侵染后，部分大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体。四、噬菌体侵染大肠杆菌的实验三个经典实验对比肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验实验者思路分离方式结论设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。证明DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。酶解法:分别加入到R型菌中放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质格里菲思艾弗里及其同事赫尔希和蔡斯加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”思考.讨论1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，

以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？

个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。

繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？

艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）思考.讨论3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？

艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。思考.讨论1.在噬菌体侵染细菌的实验中，新噬菌体的蛋白质外壳是（）

A、在细菌DNA指导下，用细菌的物质合成

B、在噬菌体DNA指导下，用噬菌体的物质合成

C、在细菌DNA指导下，用噬菌体的物质合成的

D、在噬菌体DNA指导下，用细菌的物质合成D2.用32P标记某噬菌体的DNA，用35S标记其蛋白质外壳，则该噬菌体侵染细菌后新噬菌体中含有（

）

A.32PB.35SC.32P和35SD.32P和35S都没有A当堂练习

3.关于艾弗里的肺炎链球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是（）A.实验都运用了同位素示踪技术B.实验都证明了DNA是主要遗传物质C.艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有对照D.实验思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应D当堂练习积极思考：DNA是唯一的遗传物质吗？以下生物的遗传物质是什么呢？流感病毒SARS病毒烟草花叶病毒新型冠状病毒如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA五、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株患病不患病得到病毒不能得到病毒：RNA蛋白质五、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验

思考:

DNA或RNADNADNA

2、烟草的遗传物质是什么？DNA

1、动物和人体的遗传物质是什么？

3、细菌的遗传物质是什么？

4、一切生物的遗传物质是什么？

5、病毒的遗传物质是什么？核酸【归纳】不同生物体内遗传物质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DNAT2噬菌体RNA病毒RNARNA烟草花叶病毒结论：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。4.病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建形成杂种病毒丙(如图所示)，用病毒丙去感染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是当堂练习D小结DNA是遗传物质DNA是主要的遗