3.1 DNA是主要的遗传物质课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

DNA是主要的遗传物质 第3章 基因的本质 学习目标： 肺炎链球菌转化实验的原理和过程 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程 20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的讨论。 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 新知探究 1 对遗传物质的早期推测 1 2 3 4 5 孟德尔通过豌豆实验证明 生物的性状由遗传因子控制 染色体在遗传上的 连续性和稳定性 摩尔根通过果蝇实验 证明基因位于染色体上 科学家发现：染色体主要 组成成分蛋白质和DNA 遗传物质是DNA 还是蛋白质？ 肺炎链球菌的转化实验 01 1 对遗传物质的早期推测 阅读P42：早期人们为什么认为蛋白质是生物体的遗传物质？有何依据？ 21种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。 20世纪20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30年代 肺炎链球菌的转化实验 01 项目 S型细菌 R型细菌 菌落形态 菌体 有无毒性 表面光滑 Smooth 表面粗糙 rough 有 无 多糖类的荚膜 2 证据1：肺炎链球菌体内转化实验(格里菲思) 实验材料： 肺炎链球菌 肺炎链球菌的转化实验 01 2 证据1：肺炎链球菌体内转化实验(格里菲思) 肺炎链球菌的转化实验 01 1.分析实验的自变量？ 注入的肺炎链球菌的类型 和死活 2.分析实验的实验组和对照组？ 第一至三组为对照组 第四组为实验组 3.对比第一、二组的实验现象， 这说明了什么？ S型活细菌会使小鼠死亡 4.第四组活的S型细菌如何出现？ 活的R型细菌转变成了活的 S型细菌。 5.本实验能得出什么结论？ 加热杀死的S型细菌中存在 某种转化因子，能使R型细 菌转化为S型细菌。 6 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 2.要进一步证明哪种物质是转化因子，实验中最关键的设计思路是什么？ 1.加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟谁是转化因子？ R型菌 S型菌 转化因子 S型菌 后代 设法将蛋白质、DNA等物质分开，单独、直接地观察它们的作用。 通过“酶解法”，将物质一个个排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。 3.通过什么方法将蛋白质、DNA等物质分开？ 讨论： 肺炎链球菌的转化实验 01 3 证据2：肺炎链球菌体外转化实验(艾弗里) 实验材料： 培养基 R型活细菌、 S型细菌的细胞提取物、 蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶 如何获得细胞提取物？提取物中含有什么？ 　 将加热致死的S型细菌破碎；设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。 提取物中主要含有少量蛋白质、脂质和RNA、DNA； 肺炎链球菌的转化实验 01 3 证据2：肺炎链球菌体外转化实验(艾弗里) 1.分析实验的自变量？ 向培养基中加入的S型菌的 成分不同 2.分析实验的实验组和对照组？ 第一至四组为对照组 第五组为实验组 3.分析实验的方法? 酶解法 细菌体外培养 4.如何区分R型和S型菌? 根据菌落的形态光滑粗糙 5.本实验能得出什么结论? DNA才是使R型菌产生 稳定遗传变化的物质 肺炎链球菌的转化实验 01 基因重组 R型细菌转化为S型细菌的本质： S型细菌 荚膜 控制荚膜形成的X基因 加热 杀死 被破坏的S型细菌 X基因吸附在R型细菌表面 X基因进入R型细菌 重组 R型细菌转化成S型细菌 注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌 肺炎链球菌的转化实验 01 思考： 从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？ 每个实验组特异性地去除了一种物质， 从而鉴定出谁是遗传物质 -----减法原理 我们之前学过的哪个实验运用了加法原理？ 与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 加法原理 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”。 科学方法P46 肺炎链球菌的转化实验 01 1.格里菲思的肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述正确的是 A.S型肺炎链球菌的菌落表 面是粗糙的，R型肺炎链 球菌的菌落表面是光滑的 B.S型细菌的DNA经加热后失活，因而注射加热致死的S型细菌后的小鼠仍存活 C.从图中病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型细菌而无R型细菌 D.该实验未证明R型细菌转化为S型细菌是由S型细菌的DNA引起的 √ 当堂检测 2.艾弗里的实验证明了DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，得出这一结论的关键是 A.用S型活细菌和加热致死的S型细菌分别对小白鼠进行注射，并形成对照 B.用加热致死的S型细菌与无致病性的R型活细菌混合后注射到小鼠体内， 检测小鼠体内S型细菌的含量 C.从死亡小鼠体内分离获得了S型细菌 D.分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶处理S型细菌的细胞提取物后加入各培养基中培养R型细菌，观察是否发生转化 √ 当堂检测 1.易错归纳 (1)肺炎链球菌转化实验的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中， 进而在R型细菌中指导合成了S型细菌的一些物质，使R型细菌转化成了S型细菌。 (2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转 化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。 2.加热的作用原理 (1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。 (2)加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。 核心归纳 但是，仍有人对实验结论表示怀疑。因为艾弗里实验中无法真正去除蛋白质，可能仍存在少量的蛋白质。 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 1 实验材料： T2噬菌体 大肠杆菌 T2噬菌体：细菌病毒，专一性寄生在大肠杆菌体内，侵入细菌后，在自身遗传物质的作用下，以细菌内的物质为原料进行增殖的病毒。 T2噬菌体模式图 讨论：噬菌体侵染细菌的过程是怎样的？细菌为噬菌体繁殖提供了什么? 噬菌体侵染细菌的实验 02 16 2 实验方法： 放射性同位素标记 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 主要组成元素 C、H、O、N、P 主要组成元素 C、H、O、N、S 同位素标记法 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 噬菌体侵染细菌的实验 02 3 证据3：噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯） 思考：能否用含35S、32P的培养基分别直接培养噬菌体的蛋白质和DNA？ 若不能，请写出培养的过程？ + 培养 培养 35S标记的 _______ 32P标记的 _______ T2噬菌体 T2噬菌体 T2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 甲组 乙组 噬菌体侵染细菌的实验 02 3 证据3：噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯） 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层 甲组 35S标记的噬菌体 用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S 上清液放射性很高 实验分析 上清液放射性很高说明？ T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。 噬菌体侵染细菌的实验 02 3 证据3：噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯） 乙组 32P标记的噬菌体 子代噬菌体中含32P 用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心检测上清液和 沉淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 上清液放射性很低 沉淀物放射性很高 T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。 沉淀物放射性很高说明？ 实验分析 噬菌体侵染细菌的实验 02 （2）实验结果 ①噬菌体侵染细菌时， 进入细菌的细胞中，而 仍留在 细胞外。 ②子代噬菌体的各种性状是通过 遗传的。 （3）实验结论： 才是噬菌体的遗传物质。 DNA 蛋白质外壳 亲代的DNA DNA 3 证据3：噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯） 补充：不能证明蛋白质不是遗传物质，但能证明DNA能够指导 蛋白质的合成。 噬菌体侵染细菌的实验 02 4 三个经典实验的比较 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 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。 酶解法: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 标记DNA和蛋白质 DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质 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” 噬菌体侵染细菌的实验 02 讨论：为了使实验更有说服力，需要加一个对照组，怎样设计？ 用完整的烟草花叶病毒去侵染烟草叶，一段时间后观察烟草叶上是否有病斑。 (1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。 (2)实验过程(如何设计) 蛋白质 RNA 1 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 RNA 蛋白质 (3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。 RNA 蛋白质 在感染烟草时，会出现致病斑。 生物的遗传物质 03 绝大多数生物的遗传物质是 ，只有极少数生物的遗传物质是 。 因此， 是主要的遗传物质。 DNA RNA DNA 2 DNA是主要的遗传物质 细胞生物（有DNA和RNA） DNA RNA：仅限于某些病毒的遗传物质 DNA病毒（只有DNA，无RNA）如噬菌体 真核和原核生物 DNA是主要的遗传物质 遗传物质 COVID-19 SARS病毒 艾滋病病毒 流感病毒 生物的遗传物质 03 DNA是主要的遗传物质 课堂小结 格里菲斯的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 转化因子是什么 加热杀死的S型细菌中含有转化因子 肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质 RNA是TMV的遗传物质 DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质 RNA是RNA病毒的遗传物质 更多实验证据 更多实验证据 练习与应用(P47 ) 一、概念检测 1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ） A. 多肽 B. 多糖 C. 组氨酸 D. DNA D 2. 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ） A. DNA是遗传物质 C. 病毒中有DNA，但没有蛋白质 A B. 遗传物质包括蛋白质和DNA D. 细菌中有DNA，但没有蛋白质 3.下列关于生物遗传物质的叙述中，正确的是(　　) A．细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA B．所有生物的遗传物质都是DNA C．具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA D．生物的遗传物质是DNA或RNA，具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA D 练习与应用(P47 ) 一、概念检测 17.已知有荚膜的肺炎双球菌可使小鼠患败血症 而死亡，无荚膜的肺炎双球菌对动物无害。现从有荚膜的肺炎双球菌体内提取出了 DNA、蛋白质、多糖等物质，分别加入培养无荚膜细菌的培养液中，一段时间后将培养液注射到小鼠体内，图中结果不正确的是 D 当堂检测 4.一个噬菌体内的S用35S标记，P用32P标记，用该噬菌体去侵染细菌后，产生了许多子代噬菌体，那么在子代噬菌体中35S和32P的分布规律是(细菌体内含有32S和31P两种元素) A.蛋白质外壳含有35S和32S，DNA中只含有32P B.蛋白质外壳只含有32S，DNA中只含有32P C.蛋白质外壳含有35S和32S，DNA中含有32P和31P D.蛋白质外壳只含有32S，DNA中含有32P和31P √ 当堂检测 6.下列关于生物遗传物质的说法，正确的是 A.同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA B.DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA C.真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA D.艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是 主要的遗传物质 √ 当堂检测 下节课见 31 $$