3.1DNA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是主要的遗传物质1891年1866年1910年1903年孟德尔发现遗传定律科学家描述减数分裂全过程萨顿假说：基因在染色体上摩尔根证明基因在染色体上20世纪中叶染色体主要由蛋白质和DNA组成遗传物质是蛋白质还是DNA?

20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？讨论：1.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、对遗传物质的早期推测

蛋白质具一定的热稳定性。一、对遗传物质的早期推测赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验DNA是遗传物质的证据：肺炎链球菌噬菌体肺炎链球菌的转化实验一二、肺炎链球菌转化实验1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验①实验材料：R型、S型肺炎链球菌和小鼠比较菌落特点菌体特点毒性S型细菌

R型细菌

无致病性人和小鼠患肺炎小鼠并发败血症死亡光滑Smooth粗糙Rough有多糖类的荚膜无多糖类的荚膜有致病性二、肺炎链球菌转化实验②实验过程：第一组不死亡第二组死亡第三组不死亡第四组死亡注射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型细菌混合后注射二、肺炎链球菌转化实验思考：（1）对比第一、二组的实验现象，说明了什么？

（2）对比第二、三组的实验现象，说明了什么？

（3）

第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌从哪里来？

（4）

这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，又说明了什么？R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。R型菌S型菌

转化因子S型菌

增殖加热杀死的S型菌格里菲思推论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化成为S型活细菌的活性物质--转化因子。转化的性状可以遗传（即遗传物质）二、肺炎链球菌转化实验②实验过程：小鼠不死亡小鼠死亡，体内分离出S型活细菌

小鼠死亡，

体内分离出S型活细菌小鼠不死亡注射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型细菌混合后注射第一组第二组第三组第四组对照组实验组二、肺炎链球菌转化实验哪种物质是转化因子？加热杀死的S型细菌多糖DNA蛋白质脂类RNA？二、肺炎链球菌转化实验2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验①实验设计思路：破碎加热杀死的S型细菌，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物（再经过不同处理，单独地、直接地观察它们的作用）自变量控制的原理：加法原理和减法原理（p46）与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。二、肺炎链球菌转化实验2.艾弗里的肺炎链球菌的体外转化实验减法原理组别S型细菌细胞提取物的处理方法实验结果第一组第二组第三组第四组第五组不作处理蛋白酶RNA酶酯酶DNA酶加入有R型活细菌的培养基中S型细菌细胞提取物R型细菌思考：1.分析实验自变量：

；

因变量：

。R型细菌S型细菌是否有某种成分培养基中是否有活的S菌2.哪组是对照组？哪组是实验组？第一组为空白对照组。第二至五组为实验组。3.该实验的设计遵循哪些原则?遵循单一变量原则和对照原则。4.实验结论是什么?转化因子是DNA，即DNA是肺炎链球菌的遗传物质该实验的巧妙之处是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？结论：“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。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）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。1、在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；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2、当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质加热变性后活性无法恢复。为什么格里菲斯第4组实验中加热杀死的S菌的DNA还具有转化能力？格里菲斯的体内转化实验表明：加热杀死的S型细菌中含有转化因子，能将R型细菌转化为S型细菌。艾弗里的体外转化实验表明：DNA是使R型细菌产生稳定性遗传变化的物质基础，DNA就是转化因子。

肺炎链球菌的转化实验有没有更好的材料、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？噬菌体侵染细菌实验二三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验2.噬菌体侵染细菌的过程：三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染大肠杆菌过程侵入别的细菌合成组装释放吸附注入三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验3.研究方法：放射性同位素标记技术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32P

标记DNA

蛋白质

标记DNAC、H、O、N、P蛋白质C、H、O、N、S35S三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验4.噬菌体侵染细菌实验：如何单独获得只有35S或32P标记的T2噬菌体？35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体可以用含35S或32P元素的培养基培养出35S或32P标记的T2噬菌体噬菌体吗？注意：

不可以，噬菌体是病毒，必须寄生在活细胞内，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。实验过程：

第二步：标记好的两种T2噬菌体侵染细菌第一步：获得被标记的噬菌体+培养含32P的_________大肠杆菌含32P的细菌培养基大肠杆菌含35S的_________大肠杆菌含35S的细菌培养基+培养大肠杆菌+培养培养35S标记的

_______32P标记的

_______T2噬菌体甲组乙组T2噬菌体T2噬菌体三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验第二步：标记好的两种T2噬菌体侵染细菌标记细菌标记噬菌体标记噬菌体侵染新的未标记细菌（短时间保温）搅拌离心观察放射性的分布“短时间”：促使噬菌体充分侵染细菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离上清液沉淀物轻：T2噬菌体颗粒重：被感染的大肠杆菌保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；保温时间过长，子代噬菌体已经释放。上清液沉淀物子代噬菌体放射性很高无放射性放射性很低35S（蛋白质）标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体放射性很高放射性很低部分有放射性32P（DNA）标记的噬菌体35S标记的蛋白质没有进入到大肠杆菌内32P标记的DNA进入到大肠杆菌内蛋白质不是噬菌体的遗传物质DNA是噬菌体的遗传物质三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验5.实验现象及结论：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子代噬菌体有无放射性原因蛋白质很高DNA很低蛋白质未进入大肠杆菌DNA进入大肠杆菌很高很低有放射性无放射性结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。即DNA是噬菌体的遗传物质。三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验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。搅拌不充分三、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验思考：（2）32P标记的实验发现上清液中也很高的放射性，可能是什么原因造成的？保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；保温时间过长，子代噬菌体已经释放。理论上上清液沉淀物部分噬菌体未侵染大肠杆菌实际上保温时间短保温时间长部分噬菌体释放出来释放实际上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？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？①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。②繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质（减法原理），然后观察在无这种物质的情况下，实验结果的变化。

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）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。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。三大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以及各实验的关系设法将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。直接分离:分别加入到R型菌中同位素标记法：标记DNA和蛋白质说明DNA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”,是体外转化实验的基础。这三个实验能否说明DNA是自然界中所有生物的遗传物质？四、RNA是遗传物质的实验证据烟草花叶病毒（TMV）是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。四、RNA是遗传物质的实验证据蛋白质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烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验烟草花叶病毒的遗传物质是RNA：烟草花叶病毒重建实验示意图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：四、RNA是遗传物质的实验证据_____