3.1DNA是主要的遗传物质（教学课件）-2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第三章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 思考 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？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。 思考 你认为遗传物质可能具有什么特点？ 遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定，等等。 思考 你认为证明某一种物质是遗传物质的 可行方法有哪些? 例如，将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现，等等。 对遗传物质的早期推测 20世纪20年代观点：蛋白质是生物体的遗传物质。理由：①它是由大约20种的氨基酸组成的；②氨基酸有多种的排列顺序，可能蕴含有遗传信息。 思考 20世纪30年代观点：DNA是遗传物质的观点占主导地位。对DNA分子的认识：①DNA分子是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子；②脱氧核苷酸有四种，化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。 脱氧核苷酸的化学组成 肺炎链球菌的转化实验（体内） 美国微生物学家艾弗里通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的，而艾弗里的实验又是在英国微生物学家格里菲思的实验基础上进行的。 思考 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 表面光滑 表面粗糙 菌体 有无毒性 有 无 有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜 肺炎链球菌的体内转化实验 说明R型细菌无毒性 说明S型细菌有毒性 实验过程 已经加热杀死的S型细菌中，可能含有某种物质使R型细菌转化为S型细菌的物质，该物质称为“转化因子” R型菌 思考 如何设计实验找出转化因子？ 设法将S型菌的各成分分开，分别观察各种成分的作用。 艾弗里的实验 艾弗里的体外转化实验：20世纪40年代，艾弗里和他的同事将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。 艾弗里及其同事的实验设计思路： 将S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。然后分别用不同的酶除去细胞提取物中少部分的蛋白质、脂质和RNA等物质，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。 实验过程 DNA是遗传物质，蛋白质和多糖不是遗传物质，DNA赋予了生物体遗传特性。 艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。 T2噬菌体 T2噬菌体是一种专门寄生大肠杆菌的病毒。它结构简单，外形呈蝌蚪形，具有多角形头部和棒状尾部。头部由很多相同的蛋白质亚单位构成外壳，内藏一条长50纳米的双链DNA分子。 噬菌体侵染细菌 吸附，注入，合成，组装，释放 思考 2.病毒看不见摸不着，怎样进行实验呢？科学家是采用什么方法进行研究的? 1.科学家为什么把噬菌体作为研究DNA是遗传物质的材料？ T2噬菌体结构组成简单，只有DNA和蛋白质两种化学物质。 放射性同位素标记法 思考 3.用35S和32P分别标记什么？为什么这样标记？ 4.用C、H、O、N等元素标记，行不行？ 用32P标记DNA，35S标记蛋白质，分两组分别去侵染大肠杆菌。由于仅蛋白质分子中含有S，而P几乎都存在于DNA中，这样就可以把DNA和蛋白质分离开，单独的观察它们的作用 不行，T2噬菌体结构组成简单，只有DNA和蛋白质两种化学物质。 噬菌体侵染细菌实验 结论 赫尔希和蔡斯发现含有32P标记的亲代噬菌体DNA，寄主细胞内可以检测到放射性，子代噬菌体也可以检测到放射性，而标记放射性蛋白质的那组，亲代有，宿主细胞不含有，子代也没有放射性，可以看出在繁殖的过程中，噬菌体的蛋白质不进入细菌，DNA进入宿主，并传递给下一代，从而得出结论，DNA分子在亲子代之间具有连续性，是噬菌体的遗传物质。 思考 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？ 细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：（1）个体很小，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。 思考 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？ 从控制自变量的角度，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 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有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等 R