3.1DNA是主要的遗传物质课件高一下学期生物人教版必修22

第三章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质1909年：摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于染色体上。19世纪中期：孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子控制。1903年：萨顿通过对蝗虫细胞观察得出假说：基因位于染色体上。20世纪中期：科学家发现：染色体主要组成成分：DNA和蛋白质。基因的追寻记情景材料一20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的讨论你认为遗传物质可能具有什么特点？①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结构比较稳定等一1.20世纪20年代

——蛋白质是遗传物质氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息2.20世纪30年代后——DNA才是遗传物质基本单位：脱氧核糖核苷酸

对遗传物质的早期推测是蛋白质！是DNA“我们表示怀疑！”艾弗里赫尔希格里菲思蔡斯探究一：首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家有哪些？二031928年格里菲思---肺炎链球菌的转化实验（体内转化实验）1944年艾弗里---肺炎链球菌的转化实验（体外转化实验）基础肺炎链球菌的转化实验1.科学家：格里菲思【英】2.实验材料：肺炎链球菌、小鼠项目S型细菌R型细菌菌落菌体有无致病性表面光滑

表面粗糙可致病，使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡无多糖类的荚膜（一）格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验

败血症

败血症（septicemia），是指细菌进入血液循环，并在其中生长繁殖、产生毒素而引起的全身性严重感染。临床表现为发热、严重毒血症状、皮疹瘀点、肝脾肿大和白细胞数增高等。分革兰阳性球菌败血症、革兰阴性杆菌败血症和脓毒败血症。以抗生素治疗为主，辅以其他治疗方法。预防措施为避免皮肤粘膜受损，防止细菌感染。知识拓展不死亡死亡不死亡死亡注射R型活细菌注射S型活细菌注射加热致死的S型细菌将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射3.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验说明加热致死的S型细菌无毒说明S型细菌有毒说明R型细菌无毒说明R型细菌转化成了S型细菌对照原则、单一变量原则R型活细菌+S型死菌S型活细菌转化某种物质S型活细菌繁殖格里菲思的实验推断了:究竟是什么物质呢转化因子弗雷德里克·格里菲思（Frederick

Griffith）4.格里菲思体内转化实验结论①加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。②这种性状的转化是可以遗传的。小鼠体内S型细菌R型细菌含量的变化情况如图所示(1)ab段R型细菌数量减少的原因是____________________________________________________________。(2)bc段R型细菌数量增多的原因是_____________________________________________________________________________________________。(3)后期出现的大量S型细菌是由______________________________而来的。小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖R型细菌转化成的S型细菌繁殖R型活细菌+加热致死的S型细菌注射死亡，分离出S型活细菌小鼠DNA蛋白质

RNA脂质多糖1.寻觅“转化因子”究竟是什么？2.你有什么样的设计思路，关键是什么？关键思路：S型细菌组分图探究三：将DNA与蛋白质等其他物质分开,单独、直接地观察它们的作用。1234(二)艾弗里的肺炎链球菌的体外转化实验(视频)1.实验者：艾弗里2.实验材料：肺炎链球菌首先明确S型细菌的粗提取液具有转化能力然后通过一定的方法逐步去除粗提取液中的某种成分。如果去除某种成分后丧失转化能力，则去除的成分是转化必需成分如果去除某种成分后仍保持转化能力，则去除的成分是转化非必需成分第一组有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+第二至四组有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取物+混合混合第五组有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取物+混合DNA酶S型细菌R型细菌S型细菌R型细菌只长R型细菌对照原则、单一变量原则3.肺炎链球菌体外转化实验过程实验结论（1）DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。（2）蛋白质等其他物质不是遗传物质。蛋白酶（或RNA酶、酯酶）2.各种不同酶的功能是？该实验体现了酶的？①去除细胞提取物中的特定物质，来验证其是否为转化因子②专一性3.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。1.该实验的自变量为？因变量为？对照是？自变量：添加酶的种类因变量：培养基中细菌的种类对照是：第一组（空白对照）分析实验：应用场景：对照实验中自变量的处理加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素，研究它对实验结果的影响。（eg.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验）科学方法自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”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）S型菌荚膜控制荚膜形成的X基因加热杀死被破坏的S型菌X基因吸附在R型菌表面X基因进入R型菌重组R型菌转化成S型菌

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

R型细菌转化为S型细菌的本质：基因重组注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌项目体内转化实验体外转化实验培养细菌在小鼠体内体外培养基实验对照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巧妙构思用加热杀死的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是遗传物质实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质联系①所用材料相同②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸③两实验都遵循对照原则、单一变量原则肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较1.实验者：赫尔希和蔡斯2.实验材料：T2噬菌体三、噬菌体侵染细菌实验为什么？①是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。②头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。③在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌。④

子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。

1.吸附2.注入3.合成4.组装5.释放

噬菌体侵染大肠杆菌过程：吸附注入合成组装释放蛋白质DNA（C、H、O、N、S）（C、H、O、N、P）35S32P3.实验方法：放射性同位素标记法噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体探究：怎样标记噬菌体呢？能否用14C和3H标记噬菌体?（1）培养带标记的噬菌体：含放射性同位素35S培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含35S）T2噬菌体（含35S）培养噬菌体含放射性同位素32P培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含32P）T2噬菌体（含32P）培养噬菌体4.噬菌体侵染细菌的实验过程①用35S和32P分别标记大肠杆菌②用未标记的T2噬菌体侵染已标记的大肠杆菌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不能证明蛋白质不是遗传物质。上清液放射性很高说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。沉淀物放射性很低搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉淀物中。（2）35S标记的噬菌体侵染细菌：32P标记的噬菌体说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。说明DNA是真正的遗传物质子代噬菌体中含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沉淀物放射性很高上清液放射性很低培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。（3）32P标记的噬菌体侵染细菌：35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体结论放射性高放射性低无放射性放射性高放射性低有放射性DNA进入到细菌的细胞中，蛋白质没有进入细菌细胞DNA才是噬菌体的遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌内部,噬菌体的DNA进入了细菌内部。4.实验分析:5.实验结论:（1）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因6.实验误差原因分析由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。（2）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因③搅拌过于剧烈，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离

心后分布于上清液。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是遗传物质，蛋白质不是。酶解法:分别加入到R型菌中同位素标记法：标记DNA和蛋白质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赫尔希和蔡斯加热杀死的S型菌体内有“转化因子”三个经典实验对比SARS病毒（HIV）COVID--19埃博拉病毒目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。情景材料二：思考：

只有DNA是遗传物质吗？下面这些生物的遗传物质是什么？二、RNA是遗传物质的证明实验结论：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全新病毒不能得到病毒RNA蛋白质三、烟草花叶病毒实验拓展--重建实验TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质1蛋白质2+RNA1TMV1：结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质项目核酸遗传物质类型核苷酸种类碱基种类类型核苷酸种类碱基