第3章 第1节 DNA是主要的遗传物质 课件1-2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步课件PPT（人教版2019）

第1节　DNA是主要的遗传物质 第3章　基因的本质 生物 学习目标 ①肺炎链球菌转化实验的原理和过程。 ②噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 学习重难点 重点： 1.肺炎链球菌转化实验的原理和过程。 2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 难点： 1.肺炎链球菌转化实验的原理和过程。 2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 导入新课 问题思考 20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的，在这两种物质中，究竟哪一种物质是遗传物质呢？这个问题成引起科学家激烈的竞争。 导入新课 知识梳理 遗传物质必须具备的四个条件： ①分子结构具有相对的稳定性; ②能够自我复制; ③能够指导蛋白质的合成,从而控制生物的性状; ④能够产生可遗传的变异。 导入新课 问题思考 证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些? 提示：将两种物质区分开来,各自研究它们的作用; 将特定的遗传物质转移给其他生物,观察后代的性状表现,等等。 探究一 对遗传物质的早期推测 新课讲授 新课讲授 [探究一]对遗传物质的早期推测 20世纪20年代 1.蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子； 2.各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质； 3.氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息； 4.当时对于其他生物大分子的研究，还没有发现与此类似的结构特点。 蛋白质是生物体的遗传物质。 新课讲授 [探究一]对遗传物质的早期推测 20世纪30年代 1.DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，并且组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基； 2.对DNA的结构没有清晰的了解。 认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。 A O 脱氧核糖 P 腺嘌呤脱氧核苷酸 O 脱氧核糖 P G 鸟嘌呤脱氧核苷酸 O 脱氧核糖 P C 胞嘧啶脱氧核苷酸 O 脱氧核糖 P T 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 探究二 肺炎链球菌的转化实验 新课讲授 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 肺炎链球菌的类型 类型 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 有无致病性 1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎链球菌的致病情况。 弗雷德里克·格里菲斯 有多糖类的荚膜 没有多糖类的荚膜 有 无 表面光滑 表面粗糙 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 小鼠不死亡 第一组 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 第二组 小鼠不死亡 第三组 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 第四组 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 肺炎链球菌的转化实验示意图 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 小鼠不死亡 第一组 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 第二组 注射 R型 活细菌 注射 S型 活细菌 1. 第一组实验和第二组实验对比分析可以得出什么结论？ 第一、二组起对照作用,证明R型细菌和S型细菌的作用:R型活细菌无致病性,S型活细菌有致病性。 肺炎链球菌的转化实验示意图 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 第二组 小鼠不死亡 第三组 注射 S型 活细菌 注射加热致死的S型细菌 第二、三组对比说明了死亡的S型细菌不具有致病性。 肺炎链球菌的转化实验示意图 2. 第二组实验和第三组实验对比分析可以得出什么结论？ 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 小鼠不死亡 第三组 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 第四组 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 第三、四组说明了R型活细菌与死亡的S型细菌混合培养后产生了S型活细菌,并且这种转化的性状是可以遗传的。 肺炎链球菌的转化实验示意图 3. 第三组实验和第四组实验对比分析可以得出什么结论？ 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 推论： 已经加热致死的S型细菌中,必然含有某种促使R型活细菌转化成S型活细菌的活性物质——转化因子。 这种转化因子究竟是什么物质呢？ 如何设计实验确定转化因子? 设法将S型细菌的各成分分开,分别观察各种成分的作用。 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 将加热致死的S型细菌破碎 去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质 制得细胞提取物 在细胞提取物中，加入各种酶，去除某种物质，观察失去它后对转化的影响。 艾弗里 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第一组 + 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第二至四组 + 混合 混合 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第五组 + 混合 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 1. 哪几组发生了R型细菌的转化？发生转化的根本原因是什么？ 只长R型细菌 S型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌 第一至第四组。R型细菌得到了S型细菌的遗传物质。 肺炎链球菌的(体外)转化实验 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 2.第五组和第一至第四组对照,为什么能更有力地说明DNA是遗传物质? 第二至第四组分别与第一组对照，说明蛋白质、RNA 和脂质都不是“转化因子”,可推测DNA 可能是“转化因子”。第五组中的DNA酶可将DNA 水解,与前面几组对照，能说明DNA是遗传物质,而DNA的基本单位——脱氧核苷酸不是遗传物质。 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第一组 + 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第二至四组 + 混合 混合 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第五组 + 混合 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 只长R型细菌 S型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌 肺炎链球菌的(体外)转化实验 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 3.第一至第四组中是不是全部的R型细菌都转化为S型细菌? 不是。 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第一组 + 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第二至四组 + 混合 混合 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第五组 + 混合 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 只长R型细菌 S型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌 肺炎链球菌的(体外)转化实验 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 4.如果把S型细菌的DNA提取出来后，直接注射到小鼠体内，能不能从小鼠体内分离出S型细菌?为什么? 不能。S型细菌的DNA能使R型细菌转化为 S型细菌的前提是S型细菌的DNA与R型细菌的DNA发生重组。直接将S型细菌的 DNA 注入小鼠体内，由于没有R型细菌,DNA不能发挥转化作用。且直接注入小鼠体内的 DNA会被小鼠体内的DNA酶分解而失去作用。 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第一组 + 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第二至四组 + 混合 混合 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第五组 + 混合 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 只长R型细菌 S型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌 肺炎链球菌的(体外)转化实验 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 实验结论： S型细菌的DNA能使R型细菌发生转化,S型细菌的蛋白质等其他物质不能使R型细菌发生转化。 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第一组 + 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第二至四组 + 混合 混合 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第五组 + 混合 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 只长R型细菌 S型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌 肺炎链球菌的(体外)转化实验 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化性质,发现这些特性都与DNA的极为相似。于是,艾弗里提出不同于当时大多数科学家观点的结论: DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 【正误判断】 1. S型肺炎链球菌体内的DNA可使活的R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌。( ) 2.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质。( ) 3.艾弗里的实验证明了促使R型细菌发生转化的因子是DNA。( ) √ √ × 新课讲授 [探究二] 肺炎链球菌的转化实验 艾弗里的结论一经发表就引发质疑 有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？ 一些科学家质疑的主要是转化因子究竟是DNA还是和DNA混在一起的少量蛋白质。他们选择质疑，既与“细胞提取物不够纯”的实际情况有关，还与当时科学界深信蛋白质是遗传物质密不可分。 探究三 噬菌体侵染细菌的实验 新课讲授 新课讲授 [探究三] 噬菌体侵染细菌的实验 实验材料： 实验者： T2噬菌体和大肠杆菌 赫尔希和蔡斯 T2噬菌体 T2噬菌体的结构模式图 DNA 蛋白质 头部 尾部 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。 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。 新课讲授 [探究三] 噬菌体侵染细菌的实验 赫尔希和蔡斯利用了什么技术完成实验? 实验方法： 放射性同位素标记技术 新课讲授 [探究三] 噬菌体侵染细菌的实验 实验方法： 放射性同位素标记技术 32P标记噬菌体的DNA 35S标记噬菌体的蛋白质 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，磷几乎都存在于DNA分子中。 为什么使用35S和32P来做标记?它们分别标记噬菌体的什么物质? 噬菌体＋含35S的大肠杆菌→蛋白质含有35S标记的噬菌体 噬菌体＋含32P的大肠杆菌→ DNA含有32P标记的噬菌体 新课讲授 [探究三] 噬菌体侵染细菌的实验 35S 32P 35S 第一步：培养大肠杆菌 第二步：培养噬菌体 32P 大肠杆菌＋含35S的培养基→ 含35S的大肠杆菌 大肠杆菌＋含32P的培养基→ 含32P的大肠杆菌 如何获得用35S或32P标记的噬菌体? 新课讲授 [探究三] 噬菌体侵染细菌的实验 实验过程： 新课讲授 [探究三] 噬菌体侵染细菌的实验 用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要短时间保温，然后搅拌、离心。 搅拌的目的是什么? 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。 保温的目的是什么? 培养子代噬菌体。 离心的目的是什么? 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。 新课讲授 [探究三] 噬菌体侵染细菌的实验 结论 DNA是噬菌体的遗传物质。 实验结果表明： 噬菌体的DNA进入细菌中,蛋白质外壳没有进入细菌中。子代噬菌体的各种性状是通过亲代噬菌体的DNA遗传的。 32P标记DNA的实验组,其放射性主要在沉淀物中,子代噬菌体中部分带有放射性;35S标记蛋白质的实验组其放射性主要在上清液中,子代噬菌体全都不带放射性。 实验结果： 探究四 烟草花叶病毒的感染实验 新课讲授 新课讲授 只有DNA是遗传物质吗? 新型冠状病毒 （2019-nCoV） 艾滋病病毒 （HIV） 烟草花叶病毒 （TMV） 甲型流感病毒 （IAV） 新课讲授 [探究四] 烟草花叶病毒的感染实验 分离 感染 烟草 感染 烟草 实验 结果 出现病斑 不出现病斑 实验 结果 蛋白质 RNA 从烟草花叶病毒中提取的蛋白质，不能使烟草感染病毒，但是，从这些病毒中提取的RNA,却能使烟草感染病毒。 实验结论： 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 烟草花叶病毒 探究五 DNA是主要的遗传物质 新课讲授 新课讲授 [探究五] DNA是主要的遗传物质 生物类型 核酸种类 遗传物质 举例 有细胞结构的生物 真核生物 DNA和RNA DNA 动物、植物、真菌 DNA 细菌 原核生物 无细胞结构的生物 DNA病毒 DNA DNA 噬菌体、乙肝病毒 RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒、HIV病毒 绝大多数生物都是以DNA为遗传物质,只有少数RNA病毒以RNA为遗传物质。因此说DNA是主要的遗传物质。 新课讲授 1、肺炎链球两个转化实验的区别 比较项目 格里菲思的体内转化实验 艾弗里证明 DNA是遗传物质的实验 科学家 格里菲思 艾弗里及其同事 细菌培养 小鼠体内 体外培养基 实验构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 在S型细菌的提取物中,分别去除某种物质,观察能否使R型细菌发生转化 观察指标 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型 实验结论 加热致死的S型细菌体内有转化因子 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 归纳提升 新课讲授 2、肺炎链球菌的两个转化实验的联系 (1)所用的材料相同:都选用R型和S型两种肺炎链球菌。 (2)格里菲思的体内转化实验是艾弗里证明DNA是遗传物质的实验的基础,格里菲思的体内转化实验仅能说明S型细菌体内有某种“转化因子”;艾弗里证明DNA是遗传物质的实验则是体内转化实验的延伸,进一步证明了“转化因子”是DNA。 (3)实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。 归纳提升 归纳提升 新课讲授 3、噬菌体侵染细菌的实验中应注意的3个易错点 (1)含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒营寄生生活，故应先用含放射性元素的培养基培养细菌,再用放射性元素标记的细菌培养噬菌体。(2)不能标记 C、H,因为这些元素是蛋白质和 DNA 共有的。 (3)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上,因为进行放射性检测时,只能检测到存在部位,不能确定是何种元素的放射性。 【练习1】 当堂训练 噬菌体侵染细菌的实验,能证明的是(　　) A.DNA是主要的遗传物质 B.DNA能产生可遗传的变异 C.DNA是遗传物质 D.蛋白质不是遗传物质 C 【练习2】 当堂训练 如果用15N、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体的组成结构成分中,能够找到的放射性元素为(　　) A.可在外壳中找到15N、32P和35S B.可在DNA中找到15N、32P C.可在外壳中找到15N D.可在DNA中找到15N、32P、35S B 当堂训练 下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述,正确的是(　　) A.格里菲思实验中肺炎链球菌R型转化为S型是基因突变的结果 B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质 C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的 D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质 D 【练习3】 课堂小结 布置作业 1.课后探究:理论上被32P标记的噬菌体的实验中放射性应该只分布于沉淀物中,被35S标记的噬菌体的实验中放射性应该只分布于上清液中。为什么被32P标记的噬菌体的实验中的上清液中也有少量的放射性?为什么被35S标记的噬菌体的实验中的沉淀物中也有少量的放射性? 2.梳理完善学案,完成学案中的核心素养专练。 谢谢大家 Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS $$