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

DNA 是主要的遗传物质 Which one do you want? 学习目标 1 掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程和结论 2 分析比较三大实验方法和结论 3 掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论 4 体验探究生物遗传物质的实验思路 对遗传物质的早期推测 20世纪20年代，人们认识到人体内的蛋白质是由20种氨基酸通过脱水 缩合而来，而且氨基酸多种多样的排列顺序中可能蕴藏着遗传信息。 对遗传物质的早期推测 20世纪30年代，科学家已经发现DNA 由4种脱氧核糖 核苷酸连接而成。但没有引起足够的重视。 “蛋白质是遗 传物质”的看法依然占主导地位。 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 C 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 20世纪中叶，染色体由蛋白质和 DNA 组成已经为人们所知，但是对于 谁是遗传物质仍然存在争议。 蛋白质 对遗传物质的早期推测 肺炎链球菌转化实验 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 表面光滑 表面粗糙 菌体 多糖类的 荚膜 有无毒性 有 无 肺炎链球菌转化实验 注射 注射 R型活细菌 S型活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡，从小鼠体 内分离出S型活细菌 注射 加热致死 的S型细菌 小鼠不死亡 1.肺炎链球菌的体内转化实验： (1928年，格里菲思) 第一组 第二组 第三组 将R型活细菌与 加热致死的S型 细菌混合后注射 小鼠死亡，从小鼠体 内分离出S型活细菌 第四组 ①对比第一、二组的实验现象，这说明了什么? S型活细菌会使小鼠死亡。 ②第四组小鼠为什么会死亡呢? 由于体内有活的S型细菌的作用。 ③第四组活的S型细菌如何出现? 活的R 型细菌转变成了活的S型细菌。 ④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌? 加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。 结论 加热杀死的S型细菌中，含有某种促R型活细菌转化为S型细菌的 活性物质—— “转化因子” 这种转化因子究竟是什么物质呢? 1.肺炎链球菌的体内转化实验： 要确定“转化因子”是什么,关键思路是什么? 关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。 多糖 多糖 脂质 RNA S型细菌 脂质 蛋白质 RNA DNA 蛋白质 DNA … … DNA 酶 十 S型细菌 的细胞提 取液 混 合 只 长R型细菌 第五组 蛋白酶(或RNA 酶、酯酶) 有R型 S型细菌 细菌的 的细胞提 培养液 取液 2.肺炎链球菌的体外转化实验： 有R型 细菌的 培养基 S型细菌 的细胞提 取物 R型细菌 S型细菌 第一组 R型细菌 S型细菌 第二至四组 有R型 细菌的 培养液 该实验的设计遵循哪些原理?其巧妙之处是什么?在实际操作过程中最 大的困难是什么? ◆遵循单一变量原则和对照原则。 ◆其巧妙之处在于：运用“减法原理”,即在每个实验组人为去除某个影响因素 后，观察实验结果的变化。 ◆最大的困难是：如何彻底去除细胞中含有的某种物质(糖类、脂质、蛋白质等) 结论 “转化因子”是DNA,DNA 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 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。 此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风 格，语言描述尽量简洁生动。 对遗传物质的早期推测 噬菌体侵染细菌的实验 肺炎双球菌转化实验 T2噬菌体是一种专门寄生 在大肠杆菌体内的病毒，它的头 部和尾部的外壳都是由蛋白质 构成的，头部含有DNA 。 1.噬菌体的结构 头部 尾部 DNA—— 用32P标记 (含P) 蛋白质——用35S标记 ( 含S) 蛋白质的组成元素：C 、H 、O 、N 、S DNA的组成元素： C 、H 、O 、N 、P 噬菌体侵染细菌的实验 2.噬菌体侵染细菌的过程： 吸附 注入 合成 组装 释放 ● T2噬菌体只提供遗传物质(DNA) 作为模板，脱氧核苷酸、 氨基酸、ATP、 酶等均由大肠杆菌提供。 噬菌体DNA指导宿主细胞 制造噬菌体的DNA与蛋白 质并组装子代噬菌体 噬菌体将自己的 DNA注入细菌 细胞裂解释放 子代噬菌体 噬菌体吸附在 细菌细胞上 3.赫尔希和蔡斯的实验过程 ■实验思路： 将蛋白质和DNA 完全分开，单独观察他们的作用 ■实验方法： 放射性同位素标记法。(分别标记蛋白质和DNA) ■实验过程： 先标记细菌在标记噬菌体 35S 32P 搅拌 离心并检测放射性 结果应该是怎样? 标记的T₂ 噬菌体 侵染大肠杆菌 检测子代噬 菌体的放射性 上清液放射性很高 ， 沉淀物放射性很低。 s 35S标记 的噬菌体 子代噬菌体 中无35S 细菌裂解后检测子 代噬菌体的放射性 子代噬菌体 中含32P 够 分别用35S或32P标记噬 菌体与大肠杆菌混合 32P标记 的噬菌体 空 离心检测上清液和沉 淀物中的放射性物质 经短时间保温后 用搅拌器搅拌 啕 吃 上清液放射性很低， 沉淀物放射性很高。 35S标记的实验 32P标记的实验 标记部位 蛋白质 DNA 放射性情况 上清液 很高 很低 沉淀物 很低 很高 有无放射性原因 蛋白质未进入细菌中 DNA进入细菌中 ■实验结论： 子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA 遗传的，因此，DNA 才是 真正的遗传物质。 ■ 实验结果： ●实验中采用搅拌和离心等手段，目的是： 让噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离。 ● 仅有图上的实验过程 ， 不能 (能或不能)说明蛋白质不是遗传物质， 原因是_ 蛋白质外壳没有进入细菌体内 S S 写 噬菌体侵染细菌的实验回看 离心检测上清液和沉 淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子 代噬菌体的放射性 用35S标记噬菌体 与大肠杆菌混合 经短时间保温后 用搅拌器搅拌 ● 35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的? ● 32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的? 噬菌体侵染细菌的实验回看 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。 S S 写 搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中 离心检测上清液和沉 淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子 代噬菌体的放射性 用35S标记噬菌体 与大肠杆菌混合 经短时间保温后 用搅拌器搅拌 肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵 染细菌实验 实验者 格里菲思 艾弗里 赫尔希和蔡斯 思路 设法将DNA与蛋白质等分开， 单独地研究它们遗传功能。 分离方式 直接分离： 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 标记DNA和蛋白质 结论以及各 实验的关系 加热杀死的S型菌体内 有“转化因子”,是体外 转化实验的基础。 证明DNA是遗传物质， 蛋白质不是。 更有力地说明DNA是 遗传物质，但不能证明 蛋白质不是遗传物质 能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质? 三个经典实验对比 对遗传物质的早期推测 噬菌体侵染细菌的实验 肺炎双球菌转化实验 RNA是遗传物质的实验证据 RNA 是遗传物质的实验证据 蛋白质 不患病 不能得到病毒 分别侵染健康烟草植株 RNA 患病 得到全新病毒 烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 烟草花叶病毒重建实验示意图 蛋白质1 RNA1 蛋白质2+RNA1 蛋白质2 RNA 2 蛋白质1+RNA 2 TMV1 TMV 2 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 拓 展 TMV 2 TMV1 + 对遗传物质的早期推测 噬菌体侵染细菌的实验 生物的遗传物质 肺炎双球菌转化实验 RNA是遗传物质的实验证据 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 D N A 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 【归纳】不同生物体内遗传物质 DNA 是主要的遗传物质。 随堂检测 1、下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是( ) A.加热致死的S型细菌中DNA 全部失去活性 B.加热致死的S型细菌能使小鼠死亡 C.加入S型细菌的DNA 后，只有部分R型细菌转化成了S型细菌 D.在转化过程中，加热致死的S型细菌中的DNA 没有进入R 型 活细菌中 答案 C 解析 加热致死的S型细菌的DNA 在温度降低后仍有活性，仍 能起作用，A错误；加热致死后的S型细菌不能使小鼠死亡，B 错误；加入S型细菌的DNA 后，只有部分R型细菌转化成了S型 细 菌 ，C 正确；在转化过程中，加热致死的S 型细菌中的D NA 进入R 型活细菌中，使R型细菌转化为S 型细菌，D 错误。 A.35S标记的是DNA B.图示实验过程并不能证明DNA 是遗传物质 C.上清液a中放射性很低，沉淀物b中放射性很高 D.沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中的搅拌程度无关 与大肠杆菌混合培养 ① 被35S标记的T2 噬菌体 2、某同学模拟赫尔希和蔡斯做了如图所示的实验，下列有关分析正确的是( ) 上清液a 沉淀物b 搅拌后离心 ② oo) 答案 B 解析 35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳， A错误；由于蛋白质外壳没 有进入大肠杆菌，没有标记DNA, 所以不能证明DNA 是遗传物质， B 正 确 ；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，T2 噬菌体侵染大肠杆菌时， 蛋白质外壳留在大肠杆菌外表面，经搅拌后与大肠杆菌分开，所以上清 液a中放射性很高，沉淀物b 中放射性很低， C 错误；②过程中搅拌的目 的是将蛋白质外壳和大肠杆菌分开，若搅拌不充分，则会导致部分吸附 在大肠杆菌上的蛋白质外壳随大肠杆菌离心到沉淀物中，使沉淀物中放 射性偏高，D 错误。 3、下列对遗传物质探索历程的叙述，错误的是( ) A.因氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含遗传信息，最初认为遗传物质 是蛋白质 B.在肺炎链球菌的转化实验中， R型细菌转化的实质是发生了基因重组 C.T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验更有说服力，是因为将蛋白质与DNA 完 全分开研究 D.格里菲思发现R型活细菌转化为S型活细菌后，提出DNA 是遗传物质 答案 D 解析 最初认为遗传物质是蛋白质是因为推测氨基酸多种多样的排列顺 序可能蕴含遗传信息，A 正确；在肺炎链球菌的转化实验中，R 型细菌转 化为S型细菌的实质是发生了基因重组，B正确；T2 噬菌体侵染大肠杆菌 时只有DNA 进入大肠杆菌，其蛋白质外壳留在细胞外，导致DNA 和蛋白 质彻底分开，因此该实验更有说服力，C 正确；格里菲思发现R型活细菌 转化为S 型活细菌后，提出了S型细菌中存在某种转化因子，能使R 型细 菌转化为S型细菌，D 错误。 谢谢观看! $$