3.1DNA是主要的遗传物质课件2020-2021学年高一下学期生物人教版必修2

第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 科学家在发现减数分裂后，便知道了遗传与染色体有关。 基因在染色体上，染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，究竟哪一种是遗传物质？ 20世纪30年代，DNA是由4种脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子 20世纪20年代，蛋白质是由20种氨基酸连接而成的生物大分子 染色体 DNA 蛋白质 能复制，在前后代保持连续性，稳定性； 遗传物质应具备的特点P42: 能控制生物性状和代谢过程； 能贮存大量遗传信息； 结构稳定，但又能引起可遗传的变异。 理论推测 实验求证 一、对遗传物质的早期推测 实验一：肺炎双球菌体内转化实验 （一）1928年，英国科学家格里菲思 肺炎双球菌是一种可引起人类肺炎和小鼠败血症的病原微生物 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 毒性 光滑（Smooth） 粗糙（Rough） 有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜 有毒性，可致死 无毒性 1.实验材料：肺炎双球菌和小鼠 实验一：肺炎双球菌体内转化实验 (1)将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。 (2)将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。 (3)将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。 (4)将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。 ？ 2.实验操作步骤 XXX将肺炎 注入小鼠提内观察小鼠症状，成为体内转化实验 已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子 “转化因子”是什么？ 细菌发生转化，性状的转化可以遗传。 3.实验结论： 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 假如你是当时的科学家,应该怎样设计实验来探究“转化因子”是哪一种物质？ 必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。 实验二：肺炎双球菌体外转化实验 1.实验设计思路： ⑴确定S型细菌中的物质，单独观察各物质的作用 多糖、蛋白质、脂质、RNA、DNA等 ⑵检测哪种物质可使R型菌转化为S型菌 （二）艾弗里 2.实验方法 直接分离S型细菌的DNA、荚膜多糖、蛋白质等，将它们分别与R型细菌混合培养，研究它们各自的遗传功能。 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 分别与R型活细菌混合培养 R R R R R S 加热杀死的S型细菌 DNA +DNA酶 R R型细菌 R型细菌 只长R型菌 只长R型菌 R型细菌 S型菌 R型细菌 S型菌的DNA S型菌的 蛋白质或荚膜多糖 S型菌的 DNA+DNA酶 3.实验过程： 实验二：肺炎双球菌体外转化实验 4.实验结论：“转化因子”是DNA，DNA才是遗传物质. 思考： (1)加入DNA酶的组意图何在？ (2)分析实验结果，能得出什么结论？ 体内转化实验 体外转化实验 实验者 格里菲思 艾弗里及同事 培养细菌 用小鼠(体内) 用培养基(体外) 原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各成分作用的相互对照 结果 加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌 S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌 结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质 体内转化实验 体外转化实验 两实验联系： (1)所用材料相同，都是肺炎双球菌R型和S型 (2)体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA (3)两实验都遵循对照原则、单一变量原则 两个转化实验在生命科学史上堪称经典，你能归纳出各自的巧妙构思吗？ 提示　格里菲思的体内转化实验，不仅选用两种材料(S型菌、R型菌)作对照，还创造性地“用加热杀死的S型菌与R型活菌混合培养后进行实验”；艾弗里的巧妙构思是“将物质分离提纯并各自观察它们能否将R型活菌转化”。 荚膜 S基因 DNA 加热 细胞破坏， DNA片段保持完整 S基因 R型菌 ﹢ S基因吸附 进入R型菌 R型菌转化成S型菌 肺炎双球菌转化实验的实质 (1)肺炎双球菌转化的实质是什么？ 提示　肺炎双球菌转化实验中S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。 (2)加热杀死的S型细菌中是否所有物质都永久丧失了活性？ 提示　不是。加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。 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。