3.1DNA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

第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 学习目标 02 03 掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；体验探究生物遗传物质的实验思路；分析比较本节二大实验的实验方法和实验结论。 认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。 01 通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染等实验认DNA是主要的遗传物质。 问题探讨引新课 提出“遗传因子”，并总结遗传规律 孟德尔 把“遗传因子”命名为基因 约翰逊 提出基因在染色体上的假说 萨 顿 实验证明基因位于染色体上 摩尔根 染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 科学家发现 20世纪科学家发现：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。 问题探讨引新课 20世纪20年代：蛋白质是由多种氨基酸连接而成的大分子。21种氨基酸排列顺序蕴藏遗传信息。 20世纪30年代：DNA是由4种脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。4种脱氧核苷酸的排列顺序蕴藏遗传信息。 一、对遗传物质的早期推测 问题探讨引新课 讨论:1.通过材料分析你认为遗传物质可能具有什么特点？ 2.为什么人们推测蛋白质可以作为遗传物质？21种氨基酸脱水缩合形成的n肽有多少种？ （21种氨基酸足够多） 3.为什么又有少数人们推测DNA可以作为遗传物质？绘制脱氧核苷酸的模式图。形成具有100个脱氧核苷酸的DNA片断有多少种可能？（4种核苷酸足够多） 4.作为遗传物质还可能具备哪些特点? 一、对遗传物质的早期推测 设计实验 寻找证据 肺炎链球菌的转化实验 1944年艾弗里 肺炎链球菌的体外转化实验 1928年格里菲思 肺炎链球菌的体内转化实验 噬菌体侵染细菌实验 1952年赫尔希和蔡斯 二：肺炎链球菌的转化实验 （一）格里菲思肺炎链球菌体内转化实验 小鼠、肺炎链球菌✮ 阅读课本43页，填写两种肺炎链球菌的特点： 1.实验材料： 类型　 菌体表面特点 致病性 菌落表面特点 S型细菌 有多糖荚膜 有致病性人患肺炎小鼠患肺炎，并发败血症 菌落表面光滑 R型细菌 无多糖荚膜 无致病性 菌落表面粗糙 设计实验 寻找证据 2：实验过程 阅读教材43页内容，分析肺炎链球菌转化实验回答相关问题 设计实验 寻找证据 二：肺炎链球菌的转化实验 （一）格里菲思肺炎链球菌体内转化实验 问题1：格里菲思实验自变量是什么? 因变量是什么？ 问题2：1、2组实验在整个实验中的作用，同时说明了什么？ 问题3：2、3组的实验对照说明了什么？ 问题4：依据1、3、4组推测导致小鼠死亡的S型活菌是怎么产生的？ 设计实验 寻找证据 问题1：格里菲思实验自变量是什么? 因变量是什么？ 问题2：1、2组实验在整个实验中的作用，同时说明了什么？ 问题3：2、3组的实验对照说明了什么？ 问题4：依据1、3、4组推测导致小鼠死亡的S型活菌是怎么产生的？ 自变量：给小鼠注射的细菌种类及是否有活性； 因变量：小鼠是否能存活 对照作用。R型细菌无致病性。S型细菌有致病性能使小鼠死亡。 加热杀死的S型细菌无致病性。 加热杀死S型细菌使活R型细菌转化成S型细菌 3：实验结论 设计实验 寻找证据 二：肺炎链球菌的转化实验 （一）格里菲思肺炎链球菌体内转化实验 格里菲思推断：加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子” 问题5：转化因子和遗传物质之间又有何联系？ 问题6：4组死亡死亡小鼠体内，分离出大量S型活细菌，都是转化来的吗？ 设计实验 寻找证据 小鼠体内S型细菌R型细菌含量的变化情况如图所示 (1)ab段R型细菌数量减少的原因是______________________ ______________________________________。 (2)后期出现的大量S型细菌是由______________________ _____而来的。 (3)bc段R型细菌数量增多的原因是_________________________________ ____________________。 小鼠体内形成大量的抗 R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少 S型细菌有毒性能降低小鼠的免疫力， 造成R型细菌大量繁殖 R型细菌转化成的S型细菌 繁殖 3：实验结论 设计实验 寻找证据 二：肺炎链球菌的转化实验 （一）格里菲思肺炎链球菌体内转化实验 格里菲思推断：加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子” 问题5：转化因子和遗传物质之间又有何联系？ 问题6：4组死亡小鼠体内，分离出大量S型活细菌，都是转化来的吗？ 转化因子转化后出现的新性状可遗传，推测转化因子可能是遗传物质。 设计实验 寻找证据 二：肺炎链球菌的转化实验 （二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 问题7：细胞中哪种物质是转化因子？如何设计实验证明？ 思路1：将加热致死S型菌各种物质分离提纯后与R型混合，观察能否将R型菌转化。 思路2：用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将R型菌转化。 设计实验 寻找证据 二：肺炎链球菌的转化实验 （二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 科学方法 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素，研究它对实验结果的影响。（eg. 比较过氧化氢在不同条件下的分解实验） 减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。（eg. 艾弗里的肺炎链球菌转化实验） (不定项)在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。下列实验中，采用“加法原理”的是（    ）   A．验证过氧化氢酶可加快过氧化氢分解 B．验证Mg是植物的必需元素 C．验证光是光合作用的条件 D．格里菲斯的肺炎链球菌的体内转化实验 设计实验 寻找证据 AD 设计实验 寻找证据 二：肺炎链球菌的转化实验 （二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 ① ② ④ ③ ⑤ 实验思路： 特异性的去除某一物质，然后观察没有这种物质对实验结果的影响。 设计实验 寻找证据 二、肺炎链球菌的转化实验 艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验 加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子” DNA才是使R 型菌发生稳定遗传变化的物质 艾弗里的实验引起了人们的注意，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；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 设计实验 寻找证据 三、噬菌体侵染细菌实验 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？ 思考： 1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验。 设计实验 寻找证据 三、噬菌体侵染细菌实验 ①生物类别 ②组成成分 ③生活方式 ④增殖过程 1.实验材料： 噬菌体和大肠杆菌 1.感染阶段:噬菌体利用尾部吸附在细菌的细胞壁,将遗传物质注入宿主细胞。 2.增殖阶段：在自身遗传物质的作用下，利用宿主细胞的物质和场所来合成自身成分，进行大量增殖。 3.成熟阶段：增殖到一定数量，宿主细胞裂解释放出大量子代噬菌体。 吸附 注入 合成 组装 释放 设计实验 寻找证据 三、噬菌体侵染细菌实验 2.实验方法： 放射性同位素标记法 问题2：DNA和蛋白质的元素组成，选哪种元素进行标记？能否选C、N 元素去标记这两种物质？ 问题3：如何标记噬菌体？ 问题1：根据噬菌体的增殖过程，推测标记遗传物质的转移路径？ 设计实验 寻找证据 三、噬菌体侵染细菌实验 3.实验过程： 问题1：搅拌、离心的目的？ 问题2：分别用35S和32P标记的两组实验放射性分布情况？根据分布情况确定何种物质是遗传物质？ 问题3：总结噬菌体侵染大肠杆菌实验的一般步骤？ 阅读教材45页内容回答相关问题 问题4：保温时间过长短的对实验结果有何影响？ 问题5：细菌裂解释放的子代噬菌体可以检测到32P的DNA但不能检测到35S 标记的蛋白质为什么？ 设计实验 寻找证据 三、噬菌体侵染细菌实验 3.实验过程： 问题1：搅拌、离心的目的？ 问题2：分别用35S和32P标记的两组实验放射性分布情况？根据分布情况确定何种物质是遗传物质？ 问题3：简要总结噬菌体侵染大肠杆菌实验的一般步骤？ 阅读教材45页内容回答相关问题 用35S标记噬菌体放射性主要分布在上清液中，用 32P标记的噬菌体放射性主要分布在沉淀物中；由此可推测DNA作为噬菌体的遗传物质进入大肠杆菌。 1）标记大肠杆菌 2）标记的噬菌体 3）标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌 4）短时间的保温搅拌离心 5）放射性分布检测 设计实验 寻找证据 三、噬菌体侵染细菌实验 3.实验过程： 问题4：保温时间过长短的对噬菌体侵染结果有何影响？ 保温时间过短，噬菌体来不及侵染大肠杆菌；保温时间过长，大肠杆菌裂解释放子代噬菌体。 亲代DNA复制产生子代DNA，亲子代DNA都可以组装进入子代噬菌体，子代噬菌体可带放射性DNA；子代噬菌体蛋白质的合成利用的大肠杆菌中未带标记的原料，子代噬菌体中不能检测出带放射性的蛋白质 问题5：细菌裂解释放的子代噬菌体可以检测到32P的DNA但不能检测到35S 标记的蛋白质为什么？ 设计实验 寻找证据 三、噬菌体侵染细菌实验 3.实验过程： 问题6：用35S标记蛋白质时为什么沉淀物中有少量放射性，用32P标记DNA时为什么上清液中有少量放射性？ 1）搅拌不充分，少量噬菌体仍吸附在大肠杆菌上 2）保温时间太短，少量噬菌体还未来得及侵染大肠杆菌； 保温时间太长，大肠杆菌裂解释放子代噬菌体。 4.实验结论： 噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中而蛋白质外壳留在细胞外，子代噬菌体的各种性状通过亲代的DNA遗传，因此DNA是噬菌体的遗传物质。 设计实验 寻找证据 四、三个经典实验对比 1.①个体小、结构简单（细菌是单细胞，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②繁殖快 2.在每个实验组中用酶解法特异性地去除S型细菌细胞提取物中的一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下看对实验结果的影响。 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） 3.细菌的培养技术、物质的提纯技术、 噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的分离技术等 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。 设计实验 寻找证据 四、三个经典实验对比 应用所学探新知 思考：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。只有DNA是遗传物质吗？HIV、烟草花叶病毒TMV是由RNA和蛋白质组成的，哪种物质是遗传物质？ 五、DNA是主要的遗传物质 蛋白质 RNA 患病 不患病 得到全新病毒 不能得到病毒 判别生物体内核酸的种类及遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 非细胞生物 绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA。因此，DNA是主要的遗传物质。 应用所学探新知 本节小结 一、肺炎链球菌的转化实验 艾弗里肺炎链球菌的体外转化实验 格里菲思肺炎链球菌体内的转化实验 二、噬菌体侵染细菌实验 赫尔希和蔡斯 三、DNA是主要的遗传物质 $$