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

第3章 基因的本质 自从摩尔根提出基因的染色体理论以后，基因在人们的认识中不再是抽象的“因子”，而是存在于染色体上的一个个单位。但是基因到底是什么？摩尔根在他的《基因论》一书的末尾说：“我们仍然很难放弃这个可爱的假设：就是基因之所以稳定，是因为它代表着一个有机的化学实体。”这个假设能成立吗？ 1 第1节 DNA是主要的遗传物质 第2课时 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 目标 01 02 03 阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。 说明DNA是主要的遗传物质。 说明自变量控制中的“加法原理”和 “减法原理”。 教学目标 3 第一组 (一)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌 注射R型活细菌 小鼠不死亡 第二组 小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌 注射S型活细菌 第三组 小鼠不死亡 注射加热致死的S型细菌 第四组 R型活细菌+ 加热致死S型细菌混合注射 ①加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子。 ②这种性状的转化是可以遗传的。 温故知新 1、2组对照，说明R型细菌无毒性，S型细菌有毒性；2、3组对照说明S型菌加热杀死后无毒性 联合1和3组实验结果猜测第4组实验结果？（原本应该不死亡，可是实验结果却是小鼠死亡）并且分离出两种菌，其中分离出的S型菌的后代也是S型菌。 4 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质； 注意： 1.艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质； 2.被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数； 3.S型细菌的DNA不能使小鼠致死。 证明了转化因子是S型细菌的DNA (二)艾弗里的肺炎链球菌的体外转化实验 3.实验结论： 既DNA是遗传物质。 (对照组) (实验组) 温故知新 艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。 有没有更好的材料、更好的方法 能够将DNA和蛋白质分开，单独地 去观察它们的作用呢 (一)实验材料： 4、头部和尾部外壳都是由蛋白质构成，头部内部含有DNA； T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。 仅蛋白质中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。 3、T2噬菌体的宿主为大肠杆菌，用培养基和其他非宿主 细胞无法培养T2噬菌体。 1、无细胞结构，是一种DNA病毒 2、噬菌体必须寄生在活的宿主细胞中才能进行增殖 5、噬菌体增殖过程中需要的原料（氨基酸、脱氧核苷酸等）、 酶、蛋白质合成场所（核糖体），均由宿主大肠杆菌提供， 噬菌体自身仅提供最初的遗传物质。 三、噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体的模式图 1、T2噬菌体简介 T2噬菌体 2、噬菌体侵染细菌的过程 释放 吸附 注入 合成 组装 包括DNA的复制和蛋白质的合成 最初噬菌体的蛋白质外壳始终留在外面 三、噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体侵染细菌的 电镜照片 (一)实验材料： T2噬菌体 噬菌体侵染细菌实验过程模拟（动画） DNA 蛋白质 头部 尾部 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？ 放射性同位素分别标记DNA和蛋白质 选择什么元素进行放射性标记？ (二)实验方法： 放射性同位素标记法 噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌 培养噬菌体。 怎样标记噬菌体呢？能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？ 三、噬菌体侵染细菌的实验 （C、H、O、N、P） （C、H、O、N、S） 32P 35S 1、培养带标记的噬菌体： 含放射性同位素35S的培养基 培养大肠杆菌 含35S的大肠杆菌 含35S的T2噬菌体 培养噬菌体 含放射性同位素32P的培养基 培养大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 含32P的T2噬菌体 培养噬菌体 (三)实验过程： 三、噬菌体侵染细菌的实验 蛋白质外壳含35S DNA含32P 检测上清液和沉淀 物中的放射性物质 35S标记的噬菌体 搅拌后离心 沉淀物的放射性很低 上清液的放射性很高 35S标记的噬菌体与细菌混合， 短时间保温 在新形成的噬菌体中没有检测到35S 细菌裂解 用标记的噬菌体侵染未标记的细菌 混合： 搅拌： 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 离心: 2、 35S标记的噬菌体侵染细菌： (三)实验过程： 三、噬菌体侵染细菌的实验 检测上清液和沉淀 物中的放射性物质 35S标记的噬菌体 搅拌后离心 沉淀物的放射性很低 上清液的放射性很高 35S标记的噬菌体与细菌混合， 短时间保温 在新形成的噬菌体中没有检测到35S 细菌裂解 2、 35S标记的噬菌体侵染细菌： (三)实验过程： 三、噬菌体侵染细菌的实验 上清液放射性很高 说明T2噬菌体的蛋白质没有进入大肠杆菌。 沉淀物放射性很低 搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉淀物中。 检测上清液和沉淀 物中的放射性物质 搅拌后离心 32P标记的噬菌体与细菌混合， 短时间保温 3、 32P标记的噬菌体侵染细菌： (三)实验过程： 三、噬菌体侵染细菌的实验 32P标记的噬菌体 上清液的放射性很低 沉淀物的放射性很高 在新形成的部分噬菌体中检测到32P 细菌裂解 说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。 沉淀物放射性很高 上清液放射性很低 培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌； 培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体 上清液 沉淀物 子代噬菌体 结论 放射性高 放射性低 无放射性 放射性高 放射性低 有放射性 DNA进入到细菌的细胞中，蛋白质没有进入细菌细胞 子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。 DNA才是噬菌体的遗传物质。 噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌内部,噬菌体的DNA进入了细菌内部。 (五)实验结论: (四)实验分析： 三、噬菌体侵染细菌的实验 1、用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因 (六)实验误差原因分析 由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 ①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经 离心后分布于上清液中。 ②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分 布于上清液。 2、用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因 三、噬菌体侵染细菌的实验 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？ 个体小，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壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。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？ 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某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等） 证明DNA是遗传物质的实验 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：噬菌体培养技术、 同位素标记技术、 物质的提纯和分离技术等。 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。 分证明DNA是遗传物质的实验 思考•讨论 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, 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” 三个经典实验的对比 SARS病毒 （HIV） COVID--19 埃博拉病毒 目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。 思考： 只有DNA是遗传物质吗？ 下面这些生物的遗传物质是什么？ 结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 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 四、证明RNA是遗传物质的实验 1、烟草花叶病毒实验 21 蛋白质 2+RNA 1 TMV 2 RNA 2 蛋白质 2 蛋白质 1+RNA 2 TMV 2 TMV 1 RNA 1 蛋白质 1 TMV 1 ： 结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 四、证明RNA是遗传物质的实验 2、烟草花叶病毒实验拓展--重建实验 22 项目 核酸 遗传物质 类型 核苷酸种类 碱基 种类 类型 核苷酸种类 碱基 种类 细胞 生物 真核细胞 DNA和RNA ____ ___ DNA 4 4 原核生物 DNA和RNA 8 5 _____ ___ ___ 非细胞生物 (病毒) DNA病毒 DNA 4 4 _____ ___ ___ RNA病毒 RNA ___ ___ RNA 4 4 8 5 DNA 4 4 DNA 4 4 4 4 绝大多数生物的遗传物质是 ，只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。 DNA RNA 五、真核生物、原核生物及病毒的核酸类型 练习与应用 24 . 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 一、 概念检测 25 . 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 B.遗传物质包括蛋白质和DNA C.病毒中有DNA，但没有蛋白质 D.细菌中有DNA，但没有蛋白质 A 一、概念检测 26 . 二、拓展应用 1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。 实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。 27 . 二、拓展应用 2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。 肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确的自我复制； 能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，等等。 28 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 29 $$