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

第1节 DNA是主要的遗传物质 一、学习引导 遗传物质是蛋白质还是DNA? 染色体 蛋白质 DNA 主要 成分 遗传物质应该具有怎样的特点？ （1）多样性。具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力。 DNA 蛋白质 （3）稳定性。结构稳定，保证遗传信息的准确，同时又具有可变化的机制。 （2）连续性。能够精确地复制自己，保证在亲子代之间的传递。 寻找直接证据——实验 Frederick Griffith (1877-1941) Oswald Avery (1877-1955) 二、证明DNA是主要的遗传物质的发展过程 是转化因子 DNA 一、R型菌+S型菌细胞提取物 二、R型菌+S型菌细胞提取物+蛋白酶 三、R型菌+S型菌细胞提取物+RNA酶 四、R型菌+S型菌细胞提取物+酯酶 五、R型菌+S型菌细胞提取物+DNA酶 R型菌+ S型菌 R型菌+ S型菌 R型菌+ S型菌 R型菌+ S型菌 R型菌 是转化因子 DNA 例1（2022·浙江·高考真题）S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示   下列叙述正确的是（    D   ） A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解 B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果 C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化 D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果 项目 体内转化实验 体外转化实验 科学家 格里菲思 艾弗里及其合作者 细菌培养场所 小鼠体内 体外培养基 实验构思 用S型活细菌、R型活细菌、加热后的S型死细菌对照，说明加热杀死的S型细菌与R型细菌混合组确实发生了转化 S型细菌的细胞提取物用DNA酶、RNA酶、蛋白酶、酯酶等降解相应的物质，用降解溶液与R型细菌混合培养，观察能否使R型细菌发生转化 ①转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中。  ②艾弗里的实验思路实际是用酶解法分别去除细胞提取物中某种成分后，观察能否将R型细菌转化。 ③加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的，温度降低后蛋白质活性也不可恢复；而加热会使DNA双链解旋，随温度的降低DNA仍可恢复活性。 赫尔希和蔡斯的 噬菌体侵染实验 T2噬菌体是一种专门寄生大肠杆菌的病毒。 在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。 对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫（S），磷（P）几乎都存在于DNA分子中。 T2噬菌体电镜图和模式图 头部 尾部 尾丝 DNA 遗传物质会进入菌体，指导子代噬菌体的增殖过程。 原核 细胞 DNA是遗传物质 真核细胞 DNA病毒 绝大多数生物的遗传物质是DNA DNA是 主要的遗传物质 DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 RNA病毒 肺炎球菌(Diplococcuspneumonoae)有许多不同的菌株(strains)，但只有光滑型(S)菌株能引起人的肺炎和小鼠的败血症(septicemia)。 问题的提出：1928年，英国微生物学家格里菲斯错把经过加热的S型菌液当成注射液佐剂，连同未加热的R型菌液混合后注射给小鼠，发现小鼠患败血症死去，并在小鼠体内分离得到S型细菌，证实S型细菌具有使R型细菌转变为S型细菌的“转化因子”。然后，格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时，只有在小鼠体内才能成功，他将加热致死的S型细菌与R型活细菌在培养基中混合培养时，很难得到转化现象。艾弗里和他的同事是如何成功的呢？没有纯化的DNA酶的时候是如何解决DNA酶的？ 1.格里菲斯的体内转化实验格里菲斯的体内转化实验表明：加热杀死的S型细菌（ 注意并不是沸水浴加热，过高的温度会导致DNA变性且难以恢复）中含有转化因子，能够将R型细菌转化为S型细菌。具体的实验过程可以参考高中生物学教材，这里就不再叙述。格里菲斯还进行了体外转化实验，但他的体外转化实验失败了。 格里菲斯的体内转化实验 材料;小鼠.R型球菌(无毒).S型球菌(有毒) 1.将活的R型菌注入小鼠体内,结果:小鼠活 2.将活的S型菌注入小鼠体内,结果;小鼠死 3.将死的S型菌注入小鼠体内,结果;小鼠活 4.将活的R型菌和死的S型菌同时注入小鼠体内,结果;小鼠死 表明:无毒的R型菌与被杀死的有毒的S型菌混合后转化为有毒的S型活菌. 结论：S菌体内有一种"转化因子"! 2.体外转化实验的过渡实验——含有抗R血清的培养基在格里菲斯（1928）和艾弗里（1944）之间，另一些科学家的体外转化实验获得了成功，但是此时体外转化实验所用的S型菌的粗提取液成分复杂，转化效率不高。艾弗里同事们做了相关的体外转化实验证实了格里菲斯体内转化的可靠性。在第一次转化实验中，他们发现，在培养中加入血清是非常重要的，实验用了抗R肺炎球菌的兔血清，生长在含有抗R血清的培养基中的一种R型肺炎链球菌，被诱导恢复成了共同源的S型。离体转化在没有血清或血浆液的条件下从未成功过。发现把血清放在冰箱中保存几个月后再重新测定时，它促进转化的效果降低很少，或根本不降低。 在这种培养基中，血清的抗R特性引起R细胞在生长过程中发生凝集，而且凝集的细胞团离开上清液沉到管底。如果发生了转化，能形成荚膜的S细胞不受这些抗体的影响，在整个培养基中分散地生长。 ②艾弗里的体外转化实验： 为了弄清这种"转化因子"是DNA,多糖,还是蛋白质.艾弗里有做了以下实验; 1.将R型菌与S菌的DNA共同培养,得到活的R型菌和活的S型菌,注入小鼠体内:小鼠死 2.将R型菌与S型菌的多糖或蛋白质培养,只能得到活的R型菌,注入小鼠体内;小鼠活 3.将R型菌与S型菌的DBA和DNA水解酶共同培养.也只得到活的R型菌,注入小鼠体内;小鼠活 发现;只有完整的S型仅DNA才能使R型菌转化为S型菌! 结论;DNA是遗传物质! 3.艾弗里的实验——转化因子的纯化艾弗里在前人的基础上继续实验，其实验思路是：从S型细菌粗提取液中分离出“转化因子”；然后弄清转化因子的化学特性，确定它属于哪一类化学物质。简单来说就是实验分两大步骤：转化因子的纯化；纯化的转化因子的分析鉴定。这里需要先说明一点， 纯化操作时去除某成分后需要进行转化测试。如果去除某成分后转化活性仍在，则说明去除该成分的操作能够纯化转化因子；如果去除某些成分后转化活性丧失，则说明去除该成分的操作不适用于转化因子的纯化。艾弗里等先将加热杀死的细胞用生理盐水洗涤然后放在含去氧胆酸钠的生理盐水中，机械振荡并离心，取上清液并加入无水乙醇，随即出现丝状沉淀物，将沉淀物取出溶解在生理盐水中，制备得到加热杀死的S 型细菌提取液。用氯仿法去除S型细菌提取液中的蛋白质，再用酶解法去除荚膜多糖。随后向其中加入乙醇，立即出现丝状沉淀物，再将丝状物溶于生理盐水中。 如图表示肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，下列有关叙述错误的是(      ) A．加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段 B．转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因突变产生的 C．S型细菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除 D．若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌 解析：转化产生的S型细菌中的capS是与R型细菌中的capR发生基因重组产生的，B错误。故答案为B。 三、课外活动 课外活动：分析推理——谁是遗传物质？ 蛋白质 DNA 支持的材料 否定的材料 蛋白质 DNA 支持的材料 否定的材料 1.亲子代之间联系的桥梁是生殖细胞。生殖细胞形成过程中，染色体和DNA的数量存在规律性的变化。 1 蛋白质 DNA 支持的材料 否定的材料 2. 人们推测，既然基因能够控制那么多、那么复杂的生物性状，那么构成基因的遗传物质也一定是一种非常复杂、非常多样的化学物质，才能承担做为基因的艰巨任务。蛋白质恰好是结构最复杂、最多样的分子。 1 2 组成蛋白质的主要氨基酸约有20种。 组成DNA的核苷酸有4种。 蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量信息。 蛋白质是生命活动的承担者，与生物的性状密切相关。 蛋白质 DNA 支持的材料 1 否定的材料 2 3 5 6 4 7.蛋白质有复杂的空间结构，但在高温下空间结构会被破 坏，容易变性。 8.DNA结构稳定，耐高温。 9.蛋白质不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量往往是不固定的。 10.DNA能自我复制、并且在复制的过程中有多种机制保证准确性。 蛋白质 DNA 支持的材料 2、3、5、6 否定的材料 4 7 9 1 8 10 11.一般情况下，同一种生物在不同发育时期或不同组织的细胞中，DNA的含量基本相等，而生殖细胞中的DNA含量恰好是体细胞中的一半。 12.同一生物的不同组织细胞中，蛋白质的种类和质量差异较大。 蛋白质 DNA 支持的材料 2、3、5、6 1、8、10 否定的材料 7、9 4 11 12 四、知识总结 谢谢观看 $$