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1节 DNA是主要的遗传物质 前情回顾：名人榜 孟德尔 1866年提出“遗传因子”，并总结遗传规律 约翰逊 1909年把“遗传因子”命名为基因 萨 顿 1903年提出基因在染色体上的假说 摩尔根 1909年实验证明基因位于染色体上 DNA ? 蛋白质 科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 20世纪中叶 问题探讨 蛋白质和DNA这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。如果你是当时的一位科学家，你会支持哪种观点呢？ 思考1：遗传物质可能具有什么特点？ 思考2：证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？ 遗传物质应能够储存大量的遗传信息；可以准确地复制，并传递给下一代；结构比较稳定等 如：将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现 注意：学生互动1 任务一：了解科学家对遗传物质的早期推测 ①20世纪20年代 由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。 认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。 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。 ②20世纪30年代 资料链接：肺炎链球菌 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 荚膜 毒性 表面光滑 Smooth 表面粗糙 rough 小鼠不致死 可使小鼠致死 有 无 任务二：肺炎链球菌的转化实验 ③1928年，格里菲斯的研究 实验材料：肺炎链球菌、小鼠 第一组 不死亡 第二组 死亡 第三组 不死亡 第四组 死亡 注射R型 活细菌 注射S型 活细菌 注射加热致死的S型细菌 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 体内转化 任务二：肺炎链球菌的转化实验 ③1928年，格里菲斯的研究 1.对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？ R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。 2.对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？ 加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。 思考： 体内转化 注意：学生互动2 任务二：肺炎链球菌的转化实验 ③1928年，格里菲斯的研究 思考： 3. 第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌从哪里来？ 4. 这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，又说明了什么？ 转化的性状可以遗传 已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。 R + S 活R 死S 小鼠死亡 S 活S S中的转化因子 转化因子究竟是什么物质？ 体内转化 注意：学生互动3 肺炎链球菌中含有糖类、DNA、RNA、蛋白质、脂质等物质， 那么，究竟什么是转化因子------遗传物质？ 20世纪40年代，美国科学家艾弗里进行实验。 　　通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战。 S型细菌的主要组成成分是什么？ 根据事实，提出假说：肺炎链球菌 体外 转化实验的分析 实验的关键：将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。 任务二：肺炎链球菌的转化实验 体外转化 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 结论： S型细菌的细胞提取物（蛋白质、脂质和RNA、DNA）中含有促使R型细菌转化为S型细菌的物质 结论： 细胞提取物仍有转化活性 结论： 细胞提取物失去了 转化活性 任务二：肺炎链球菌的转化实验 体外转化 任务二：肺炎链球菌的转化实验 20世纪40年代，艾弗里的研究 思考： 1.第1组实验的结果说明了什么？ S型细菌的细胞提取物（蛋白质、脂质和RNA、DNA）中含有促使R型细菌转化为S型细菌的物质-转化因子。 2.第2至4组的实验的结果和第1组实验结果比较说明了什么？ S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。 3.第5组的实验结果和第1组实验结果比较说明了什么？ DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构，使其丧失转化功能。 任务二：肺炎链球菌的转化实验 ④20世纪40年代，艾弗里的研究 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 结 论 注意： 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。 科学方法 与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“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”。 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。 例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。 思考：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？ 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技术，完成了另一个有说服力的实验。 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。 噬菌体侵染细菌 任务三：噬菌体侵染细菌的实验 ⑤1952年，赫尔希、蔡斯的研究 赫尔希 蔡斯 利用放射性同位素标记技术 是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒； 头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。（化学组成中，60%是蛋白质，40%DNA） 资料链接：T2噬菌体（细菌病毒） T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。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。 噬菌体增殖的过程 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 任务三：噬菌体侵染细菌的实验 3 证据3：噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯） + 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 任务三：噬菌体侵染细菌的实验 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？ 用含有35S和32P的培养基，分别培养大肠杆菌，获得含35S和32P的两种大肠杆菌。 标记大肠杆菌 含35S 含35S 含32P 含32P 标记噬菌体 用含35S和32P的两种大肠杆菌培养噬菌体，获得蛋白质含有35S标记或DNA含有32P标记的噬菌体。 噬菌体侵染细菌 用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌。 搅拌、离心 搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心：上清液析出噬菌体，沉淀物留下大肠杆菌 DNA含32P 蛋白质含35S 检测放射性 上清液放射性强 沉淀物放射性弱 上清液放射性弱 沉淀物放射性强 任务三：噬菌体侵染细菌的实验 ①含放射性标记的T2噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所以应先培养细菌，再用细菌培养T2噬菌体。 ②不能标记C、H、O、N，因这些元素是蛋白质和DNA共有的，无法将DNA和蛋白质区分开。 ③35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个T2噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。 T2噬菌体侵染细菌的实验中应注意的三个关键点 T2噬菌体侵染细菌的实验 任务三：噬菌体侵染细菌的实验 注意事项： (1)用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要______保温，然后搅拌、离心。 (2)搅拌的目的是_________________________________。 (3)离心的目的是________________________________________________ _____________________________。 短时间 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌 实验结果及分析 (1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：噬菌体侵染细菌时，_____进入细菌的细胞中，而____________仍留在细胞外。 (2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过___________遗传的。 6.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 任务四：RNA是遗传物质的实验证据 ⑥烟草花叶病毒侵染烟草的实验 烟草花叶病毒(TMV)是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。 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 烟草花叶病毒侵染烟草 任务四：RNA是遗传物质的实验证据 实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 23 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 DNA是主要的遗传物质 COVID--19 SARS病毒 艾滋病病毒 流感病毒 总结 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 有细胞结构的生物 真核生物 DNA和RNA DNA 玉米、小麦、人 原核生物 乳酸菌、蓝藻 无细胞结构的生物 DNA病毒 DNA DNA T2噬菌体 RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒 1.格里菲思： 肺炎链球菌的转化实验（体内转化） 存在转化因子 2.艾弗里： 肺炎链球菌的转化实验（体外转化） DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 3.赫尔希和蔡斯 ：T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验 DNA才是真正的遗传物质 4.有些病毒不含DNA，只含RNA RNA是遗传物质 DNA是主要的遗传物质 课堂小结 DNA或RNA DNA DNA （2）烟草的遗传物质是什么？ DNA 1.（1）动物和人体的遗传物质是什么？ （3）细菌的遗传物质是什么？ （4）一切生物的遗传物质是什么？ （5）病毒的遗传物质是什么？ 核酸（DNA或RNA） 即时练习： 2.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是(　　) A.DNA是绝大多数生物的遗传物质 B.有些生物的遗传物质是RNA C.在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质 D.核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质 C 本节内容 $$