3.1DNA是主要的遗传物质（课件）-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

基因在染色体上， DNA和蛋白质， 谁才是基因的化学本质? 争论、合作共奏DNA的交响乐。 第3章基因的本质 第1节DNA 是主要的遗传物质 染色体 蛋白质 科学家发现： 染色体的主要 组成成分是 DNA 和蛋白 质 摩尔根 实验证明 基因位于 染色体上 孟德尔 约翰逊 1 蛋白质 DNA 提出“遗传因 子”,并总结 遗传规律 把“遗传因子” 命名为基因 遗传物质的探索 提出基因在染 色体上的假说 萨顿 3 蛋白质和DNA 谁是遗传物质? 問题糠行 1、你认为遗传物质可能具有什么特点? 能储存大量的遗传信息 能自我复制 分子结构相对稳定 2、你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些? 将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等。 20世纪30年代 ○人们认识到 DNA 是由许多脱氧核 苷酸聚合而成的生物大分子 ○意识到DNA 的重要性，但对DNA 结构没有清晰认识。 蛋白质是遗传物质的观点 占主导地位。 20世纪20年代 ○氨基酸多种多样的排列顺序，可能 蕴含着遗传信息。 ○没发现其他大分子有类似的结构特 点。 蛋白质是生物体的 遗传物质。 一 、对遗传物质的早期推测 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 ● 噬菌体侵染细菌的实验 赫尔希 蔡斯 格里菲 思 艾弗里 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 表面光滑(smooth) 表面粗糙(rough) 菌体 多糖 的荚 类 膜 有无致病性 有 无 1.格里菲思的实验(体内转化实验) 实验材料： 肺炎链球菌 二、肺炎链球菌的转化实验 分析实验对照： 第一组和第二组对照，说明 R型菌无毒性而S型菌有毒性。 第二组和第三组对照，说明 S 型菌加热杀死后无毒性 -0 第四组小鼠死亡是由于体内有 S 型活细菌，那么S 型活细菌是 怎么来的? 结合第一、二、三、四组 对照，格里菲思推论：已经被 加热杀死的S型细菌中，必然 含有“转化因子”。 加热杀死的S型细菌 R型活细菌 S 型活细菌 将加热致死的S 型菌破碎后，首先设法去除绝大部分糖类、蛋白 质 和脂质，制成细胞提取物，然后作用于R 型细菌，观察作用 , 多糖 脂 质 蛋白质 RNA DNA 多糖 脂 质 蛋 白 质 RNA DNA · 这种转化因子究竟是什么物质呢? S型细菌 思路： 第一组 第二至第四组 第五组 讨论1:过郭缠萄蜒疆络锶楚种班能硼些成是什么? 蛋白质才是使R型菌产尘稳定遗传变化的物质。 有R型 细菌 的培 十 养基 混合 只长R型细菌 2、艾弗里(0.Avery,美国) (体外转化实验) S型 的 胞提 取液 S型细菌 DNA酶 S型 细菌 的细 胞提 取液 有R型 细菌 的培一 养基 有R 型 细菌 的培 养基 S型 细菌 的细 胞提 取液 蛋白酶(或RNA 酶、酯酶) R 型细菌 S 型细菌 十 混合 十 混合 R型细菌v S型细菌的细胞提取物 处理 蛋白酶 RNA酶 酯酶 分别与R型细菌混合培养 R型、S型 R型、S型 R型、S型 结论：DNA 才是使R 型细菌产生稳定遗传变化的物质 实验过程归纳 R型、S型 DNA酶 R型 不处理 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 DNA 是 遗 传 物 质 。 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA 是转化因子。 艾弗里实验的结论是什么? 格里菲思实验的结论是什么? 实验结论： 总结：肺聚锰球面的体内希体外专化实验 三 、噬菌体侵染细菌的实验 1952年，美国遗传学家赫尔希 (A.D.Hershey) 和蔡斯 (M.C.Chase) 以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。 T2 噬菌体一种专门寄 生在大肠杆菌体内的 DNA 病毒。头部和尾 部的外表是由蛋白质 构成，头部内含有 DNA。 头部 DNA 蛋白质 尾部 1、实验思路 将DNA 和蛋白质分开，直接地单独地去观察它们各自的作用。 2、实验方法 放射性同位素标记法。 思 考：标记哪一种元素可以把DNA和蛋白质分开?为什么? 主要组成元素 C、H、0、N、 主要组成元素 C、H、0、N、S 侵染大肠杆菌后，在自身遗传物质 作用下，利用大肠杆菌体内的物质合 成自身的组成成分，进行大量增殖 。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠 杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。 吸附二)注入二)合成二 )组装 ) (裂解)释放 侵入别的细菌 噬菌体侵染细菌的动态过程 释放 组装 吸附 合成 注入 如何单独获得只有35S 或32P标记的噬菌体? 标记噬菌体方法：直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体? 1、先培养细菌 在分别含有放射性同位素P 和S 的培养基中培养大肠杆菌 2、再培养噬菌体 分别用上述大肠杆菌培养T₂噬菌体，制备含P 的噬菌体和合S⁵S的噬 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 菌体 含放射性同位素32P 培养大肠杆菌 大肠杆菌32P 培养噬菌体 T2噬菌体32P DNA 带放射性 含放射性同位素35s 培养大肠杆菌 大肠杆菌35S 培养噬菌体 T2噬菌体35S 蛋白质外壳带放射性 结果说明： 侵染的大肠杆菌时T₂噬菌体 的蛋白质外壳留在细胞外 上清液的 放射性很高 沉淀物的 放射性很供 细菌裂解 在新形成的噬 菌体中没有检 测到3⁵s 搅拌的目的： 使吸附在细菌上的 噬菌体与细菌分离 离心的目的： 让上清液中析出T₂噬菌体 颗 粒 ，沉淀物中留下被侵染 的大肠枉菌 在搅拌器中搅拌、离心，检测上清 液和沉淀物中的放射性物质 用标记的噬菌体侵 染未标记的细菌 35S标记的噬菌 体与细菌混合 噬菌体分别被 35s 标记 35S标记的 噬菌体 搅抖后离心 离心后 上清液的 放射性很低 沉淀物的 放射性很高 细菌裂解 搅拌后离心 离心后 测到3²P 检 部 中 的 体 成 菌 形 噬 新 分 在 合 菌 体与细菌混 3P 标记的噬 结果说明： 侵染的大肠杆菌时T₂噬菌 体的DNA进入细菌的细胞中 在搅拌器中搅拌、离心，检测上清 液和沉淀物中的放射性物质 噬菌体分别被 ² P标记 32P标记的 噬菌体 用标记的噬菌体侵 染未标记的细菌 在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA, 而不是蛋白质。也就是说，子代噬菌体的各种性状是通过亲代 的DNA遗传给后代的，DNA 才是噬菌体的遗传物质。 实验结论：DNA是遗传物质 实验结论 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? (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殼，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。 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? 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其它物质。 思考讨论 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。 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。 识 名 展 四、RNA 是遗传物质的实验证据 1、烟草花叶病毒侵染实验 烟草花叶病毒 左：正常烟叶右：病叶 蛋白质 不患病 不能得到病毒 分别侵染健康 烟草植株 RNA 患病 得到全新病毒 四 、RNA 是遗传物质的实验证据 保登小结 生物的遗传物质 细胞生物含有DNA和RNA 遗传物质是 DNA 病毒含有 DNA病 毒 DNA或 RNA RNA病毒—→遗传物质是 RNA DNA是主要的遗传物质 绝大多数生物的 遗传物质是DNA $$