3.1 DNA是主要的遗传物质课件高一下学期生物人教版（2019）必修2

第3章

基因的本质

第1节DNA是

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。一、对遗传物质的早期推测

1.20世纪20年代

蛋白质是遗传物质

2.20世纪30年代有些科学家认为DNA是遗传物质DNA和蛋白质的比较：项目DNA蛋白质组成元素

基本单位

细胞中的含量

是否有多样性

CHONP主要CHON氨基酸很少脱氧核苷酸较多是是蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位

美国微生物学家艾弗里（1877-1955）首先通过确凿的实验证据对“蛋白质是遗传物质”这一观点提出挑战的科学家是格里菲斯---肺炎链球菌的转化实验艾弗里---肺炎链球菌的转化实验基础1、实验材料：菌体特点菌落特点致病性S型细菌

R型细菌

无有人、小鼠患肺炎，小鼠并发败血症无荚膜有荚膜粗糙Rough光滑Smooth小鼠、R型和S型肺炎链球菌荚膜的化学本质是______多糖S型细菌R型细菌【菌落】通常是细菌在固体培养基上生长发育，形成的一团肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞的集团二、肺炎链球菌的转化实验（一）格里菲思的肺炎链球菌转化实验2、格里菲斯的肺炎链球菌转化实验二、肺炎链球菌的转化实验（一）格里菲思的肺炎链球菌转化实验活的S型细菌。R型活细菌无毒，S型活细菌有毒（1）对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？（4）第四组小鼠死亡，从小鼠体内并分离出S型活细菌，说明什么？（2）对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？加热杀死的S型细菌无毒（3）为什么第四组小鼠会死亡？3、思考二、肺炎链球菌的转化实验（一）格里菲思的肺炎链球菌转化实验R+S活R死S小鼠死亡S活S3、思考二、肺炎链球菌的转化实验（一）格里菲思的肺炎链球菌转化实验R型活细菌+S型死细菌S型活细菌转化某种物质S型活细菌繁殖1.已经加热致死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子。格里菲思的实验说明了:究竟是什么物质呢?转化因子2.这种性状的转化是可以遗传的。弗雷德里克·格里菲斯（Frederick

Griffith）4、转化因子二、肺炎链球菌的转化实验（一）格里菲思的肺炎链球菌转化实验多糖脂质蛋白质RNADNA……多糖蛋白质RNADNA脂质S型细菌关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。03艾弗里思考1：在加热致死的S型细菌中含有哪些物质？思考2：哪一个才是转化因子呢？那如何才能在这些物质中将它找出来呢？你有何想法？4、转化因子二、肺炎链球菌的转化实验（一）格里菲思的肺炎链球菌转化实验究竟是什么物质呢?二、肺炎链球菌的转化实验（二）艾弗里的肺炎链球菌转化实验1、格里菲斯的肺炎链球菌转化实验（1）对照组是？实验组是？（2）第一组与第二至第四组对照可以得出什么结论？（3）第一组与五组对照呢？第一组是对照组，其余是实验组。蛋白质、RNA、脂质不是转化因子。二、肺炎链球菌的转化实验（二）艾弗里的肺炎链球菌转化实验2、思考实验表明：转化因子很可能就是DNA。艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。(5)第一组、第二至第四组培养基上除了S型菌，还有R型菌，说明什么？（4）艾弗里的肺炎链球菌转化实验除了说明DNA是遗传物质，还能得出什么结论？加热杀死的S型细菌使部分活的R型细菌发生了转化，变成了活的S型细菌。蛋白质、RNA、脂质不是遗传物质。二、肺炎链球菌的转化实验（二）艾弗里的肺炎链球菌转化实验2、思考自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”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）（三）科学方法二、肺炎链球菌的转化实验

艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中无法真正彻底去除细胞中含有的其它物质来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。那么要怎样设计才能让人无可挑剔呢？

设法把DNA和蛋白质分开，然后单独、直接观察DNA

和蛋白质的作用。（实验中最关键的设计思路）1、肺炎链球菌感染小鼠后，其合成蛋白质的场所是小鼠细胞的核糖体。

（

）2、将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落。（

）3、艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，理由是只有DNA才能是R型细菌转化为S型细菌。（

）4、加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性。（

）5、如果把S型细菌的DNA提取出来直接注射小鼠体内，也能从小鼠体

内分离得到S型细菌。（

）×√√××6．注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（

）A．R型肺炎链球菌

B．加热杀死后的R型肺炎链球菌C．加热杀死后的S型肺炎链球菌D．加热杀死后的S型肺炎链球菌与R型细菌混合D7.肺炎链球菌的转化实验证明了（

）A.DNA是主要的遗传物质

B.染色体是遗传物质的载体C.DNA是遗传物质

D.RNA是遗传物质C思考：有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的技术，完成了另一个有说服力的实验。

艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。三、噬菌体侵染细菌的实验噬菌体结构模式图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。三、噬菌体侵染细菌的实验（一）噬菌体侵染细菌1、噬菌体结构三、噬菌体侵染细菌的实验（一）噬菌体侵染细菌2、噬菌体侵染细菌过程侵入别的细菌注入复制、合成吸附组装释放吸附注入复制、合成组装释放三、噬菌体侵染细菌的实验（一）噬菌体侵染细菌2、噬菌体侵染细菌过程方法：放射性同位素标记法（同位素示踪法）。思路：将DNA和蛋白质分开，直接地单独地去观察它们各自的作用1、实验思路和方法三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验思考：如何利用放射性同位素进行标记？（如何区别DNA和蛋白质？）T2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA。

在T2噬菌体的化学分析中,对蛋白质和DNA的进一步分析表明:

硫仅存在于蛋白质分子中；

磷几乎都存在于DNA分子中。（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）培养噬菌体三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验1、实验过程思考：利用培养基能直接培养噬菌体吗？不能，因为病毒寄生于活细胞才能生存。分别用35S或32P标记的噬菌体与未标记的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32P标记的噬菌体35S标记的噬菌体上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。子代噬菌体中无35S上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。子代噬菌体中含32P三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验1、实验过程（2）噬菌体侵染①短时间保温的目的?

②搅拌的目的？

③离心的目的？保证噬菌体的DNA进入大肠杆菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。上清液：蛋白质外壳

沉淀物：大肠杆菌、子代噬菌体三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验1、实验过程（2）噬菌体侵染说明蛋白质外壳留在外面，没有进入到细菌中35S标记的噬菌体35S标记噬菌体与未标记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沉淀物放射性很低?子代噬菌体中无35S。上清液放射性很高搅拌不充分，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。说明：T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验1、实验过程32P标记的噬菌体沉淀物放射性很高。子代噬菌体中含32P32P标记噬菌体与未标记的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?保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。说明：T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。说明DNA是真正的遗传物质三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验1、实验过程结论：DNA是遗传物质。（2）细菌裂解释放的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但却不能检测到35S标记的蛋白质。2、实验结果（1）用35S标记的一组实验，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中。（说明噬菌体在侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳留在外面。）（说明DNA是遗传物质。）能不能说明蛋白质不是遗传物质？三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验（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3、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。三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验（1）个体很小，结构简单，易于观察由遗传物质改变导致的结构和功能的变化；繁殖快，细菌20-30min就可以繁殖一代，病毒可在短时间内大量繁殖。（2）巧妙运用减法原理，最大的困难是如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等）。（3）艾弗里：细胞培养技术、物质的提纯和鉴定技术等；赫尔希:噬菌体的培养技术、同位素标记法、物质的提取和分离等技术。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。三、噬菌体侵染细菌的实验（二）噬菌体侵染细菌实验4、思考讨论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）三个经典实验比较三、噬菌体侵染细菌的实验目前，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。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？流感病毒SARS病毒烟草花叶病毒新型冠状病毒四、RNA也可以作为遗传物质（一）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蛋白质四、RNA也可以作为遗传物质2、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烟草花叶病毒的遗传物质是RNA：（一）RNA是遗传物质的证明实验四、RNA也可以作为遗传物质（二）不同生物体内遗传物质的区别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DNADNAT2噬菌体RNA病毒RNARNA烟草花叶病毒

绝大多数生物的遗传物质是

，只有少数生物的遗传物质是

。所以说DNA是主要的遗传物质。DNARNA四、RNA也可以作为遗传物质拓展应用1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体蛋白质外壳的来源。大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。（1）能够准确地自我复制，保证亲子代之间遗传的连续性；（2）能够指导蛋白质合成，从