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

第一节 DNA是主要的遗传物质 第三章基因的本质 为什么后代与亲代如此相似呢？ 科学家在研究有丝分裂、减数分裂和受精作用时发现染色体发挥着重要的作用，为什么？ 染色体的结构 染色体是由什么物质组成？ 蛋白质 DNA与蛋白质究竟谁是遗传物质？ DNA和蛋白质 口说无凭，实验见分晓 对遗传物质的早期推测 早期大多数科学家认为生物的遗传物质是什么？理由是什么？ 蛋白质是生物体的遗传物质。 一、肺炎双球菌的转化实验 （一）格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验 1、实验材料： 2、实验过程及现象分析： 3、推论： 加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”， 能将R型活菌转化为S型活菌。 小鼠、肺炎双球菌 R型活菌 + S型死菌 S型活菌 转化 转化因子是什么物质呢？你认为应该怎样设计实验，确定转化因子？ 几个问题： ①加热杀死的S型细菌中可能有哪些物质？ ②这些物质是同时进行实验还是分别实验？ ③什么样的结果能够说明它是转化因子？ ［设计实验］ (二)艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验 选用肺炎双球菌 为了弄清转化因子到底是什么？ 将S型细菌中的多糖、 蛋白质、脂类和DNA等分离提取出来，分别与R 型细菌进行混合培养。 1、实验材料： 2、实验目的： 3、实验操作： （二）艾弗里的的肺炎球菌体外转化实验： 4、实验过程： ［思考与讨论］ 在实验中设置DNA酶处理DNA目的是什么？ 说明DNA的分解产物不是转化因子，反证DNA是转化因子 R R R R R R S R S S型活细菌 分别与R型活细菌混合培养 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA＋DNA酶 DNA是遗传物质。蛋白质不是遗传物质 6、结论： 5、实验现象： 加入DNA，R型菌才转化为S型菌，且与纯度有关； 加入其它物质，不能使R型细菌发生转化。 这种性状的转化可以遗传。 7、这个实验最关键的实验设计思路: 设法将S型活菌中各种物质分开，单独地、直接 研究它们各自的作用。 为什么人们对艾弗里的实验结论还表示怀疑？ 艾弗里提取的DNA中还含有少量的蛋白质（至少含0.02％）。 为此，谁又设计了什么实验来证明艾弗里的结论？ 背景资料： 可是，艾弗里的实验不但没有使科学界接受 反而引起了科学界许多人怀疑。 终于在1952年，由美国科学家赫尔希和蔡斯找到了一种理想的实验材料——T2噬菌体,通过噬菌体侵染细菌的实验从而证实了… … 科学界的怀疑、否定，不但没有能动摇艾弗里等人继续探索的坚定信心，反而加强了他们的信念，为进一步明确、探索而奋斗。 在1949年艾弗里及同事将DNA中蛋白质的污染降到0.02%，但仍未能改变人们的观点。 是否有更好的实验材料,可以不用经过人工 提纯DNA，就能单独地去观察DNA或蛋白质的作 用呢？ 噬菌体 细 菌 噬菌体侵染细菌图 噬菌体侵染细菌实验 1952， 赫尔希和蔡斯 二、噬菌体侵染细菌的实验 （一）实验材料： T2噬菌体 、大肠杆菌 （二）实验方法： 放射性同位素标记法 35S：标记蛋白质、32P：标记DNA （三）噬菌体侵染细菌的过程—— 1、吸附 2、注入DNA 3、复制DNA及蛋白质外壳的合成 4、组装成新噬菌体 5、细菌裂解，新噬菌体释放 复制模板： 原料： 噬菌体的DNA 细菌的脱氧核苷酸和氨基酸 合成装置： 细菌的核糖体 （四）实验步骤 1、分别培养含35S标记的亲代噬菌体和32P标记的亲代噬菌体 2、将亲代噬菌体分别与大肠杆菌在适宜混合培养一段时间 3、搅拌 4、离心 5、观察放射性出现的位置和强度 用蛋白质外壳被35S标记的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌 实验结果：上清液放射性很高，沉淀物放 射性很低。 18 通过搅拌可使被感染的大肠杆菌与噬菌体分开 用DNA被32P标记的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌 实验结果：上清液放射性很低，沉淀物放 射性很高。 亲代噬菌体 宿主细胞内 子代噬菌体 35S标记蛋白质 32P标记DNA 放射性的分布情况说明： DNA是真正的遗传物质。 结果分析 实验结论 外壳蛋白无35S标记 DNA中有32P标记 外壳蛋白无35S标记 DNA中有32P标记 蛋白质外壳未进入大肠杆菌中，DNA进入到细胞中。 噬菌体侵染细菌实验 深入探讨： 虽然艾弗里与赫尔希等人的实验方法不同， 但是实验设计思路却有共同之处。思考一下， 他们最关键的实验设计思路是什么？ 设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。 假设某种病毒（例如烟草花叶病毒）中不含DNA，只含RNA与蛋白质，那么什么才是遗传物质呢？你可以设计怎样的实验来证实？ 烟草花叶病毒（TMV） 病毒RNA 病毒蛋白质 正常的烟草叶 感染病毒的烟草叶 烟草花叶病毒 三、烟草花叶病毒的感染和重建实验 感染实验： 烟草花叶病毒的重建实验： RNA是遗传物质 实验结论: TMV A TMV B 降解 降解 蛋白A 蛋白B RNA A RNA B 重组 病毒 重组 病毒 感染 烟草 感染 烟草 A型病毒 B型病毒 烟草花叶病毒的重建实验 结论：新病毒类型取决于所提供的RNA。 总结：细胞生物，以DNA为遗传物质 非细胞生物（病毒），以DNA或 RNA为遗传物质 总之：核酸是一切生物的遗传物质 DNA是主要的遗传物质 小 结 DNA是主要的遗传物质 核心问题：谁在充当生物的遗传物质角色？ 说明DNA是遗传物质的实验证据： ▲肺炎双球菌的转化实验 ▲噬菌体侵染细菌的实验 说明DNA不是唯一遗传物质的实验证据： ▲ 烟草花叶病毒的感染和重建实验 重点内容： DNA与染色体 的关系 技术与科学 的关系 2、噬菌体侵染细菌的实验中，标记蛋白质和 DNA应该分别用放射性元素（ ） A、C与H B、P与N C、S与P D、O与N C 某科学家用噬菌体侵染大肠杆菌，并用同位素32P和35S 作了如下标记：　 子代噬菌体的外壳上将会含有上述___ 元素,原因是 。 子代噬菌体的DNA分子中将会含有上述的____元素,原因是 。 31P 32P 35S R型菌 S型菌 菌落 荚膜 毒性 S型细菌 表面 R型细菌 表面 光滑 有 有 粗糙 无 无 比较两种肺炎双球菌的不同： (一)格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验 1.将R型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。 2.将S型的活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。 结论： S型的活细菌对小鼠有毒，而R型的活细菌无毒。 实验设计 实验3说明： 加热杀死的S型细菌对小鼠无毒害作用。 实验4说明：小鼠体内R型活细菌在加热杀死的S型细菌的作用下可以转化为S型活细菌。 在加热杀死的S型细菌中，必然存在某种活性物质——转化因子，促使小鼠体内R型活细菌转化为S型活细菌。 第一组现象说明： 第三组现象说明： 第四组现象说明： 第二组现象说明： R型细菌无毒性。 S型细菌有毒性。 加热杀死的S型细菌失去毒性。 1）无毒性的R型细菌在与被加热杀死的S型细菌混合后，变成为有毒性的S型活细菌； 转化 2）这种性状的转化是可以遗传。 实验现象的分析 S型 活菌 培养 第四组 ［思考与讨论］ （1）小鼠体内分离出的S型活细菌 是怎样产生的? （2）分离出的S型活细菌的后代也 是有毒性的S型细菌，说明什么？ １、结构： T2噬菌体 2、增殖特点： T2噬菌体侵染大肠杆菌后，在 的 作用下，利用 的物质 来合成 ，进行增殖。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。 自身遗传物质 大肠杆菌体内 自身的组成成分 外壳： 内部： 蛋白质 DNA 受精卵 1 1’ 2’ 2 受精卵中的染色体有一半来自父方，一半来自母方。 遗传物质能指导子代噬菌体合成 如何证明T2噬菌体的遗传物质是蛋白质还是DNA? （证明蛋白质/DNA谁能指导子代噬菌体合成） 如何观察蛋白质/DNA谁能指导子代噬菌体合成？ （放射性同位素标记） 蛋白质、DNA分别选择何种元素标记？选择的理由是什么？ 35S：标记蛋白质、32P：标记DNA 蛋白质元素组成: C、H、O、N、S等 DNA元素组成： C、H、O、N、P等 怎样使噬菌体外壳带上35S标记？ 怎样使噬菌体DNA带上32P标记？ 要使噬菌体带有放射性标记，必须使噬菌体的生活环境中带有放射性，而噬菌体又是寄生生活（寄生在细菌体内），所以应先使细菌带有放射性，要使细菌带有放射性，必须使细菌的生活环境中带有射性，即将细菌分别放在带有35S和32P培养液中培养一段时间，使细菌分别带上35S和32P标记，再用噬菌体分别去感染这两种细菌，就能使噬菌体分别带上这两种放射性。 $$nullnull