3.1DNA是主要的遗传物质课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第三章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 1.运用结构与功能观，理解DNA作为遗传物质的原因。(生命观念) 2．运用归纳与概括等方法，理解肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的异同。(科学思维) 3．掌握探究生物遗传物质相关实验的实验方法、过程及结论。(科学探究) 4．感悟科学技术在生命科学探索过程中的作用。(社会责任) 学习目标 你认为遗传物质可能具有什么特点？ 1.储存大量的遗传信息 2.可以准确地复制，并传递给下一代 3.结构比较稳定 什么物质具备这些条件呢? 20世纪中叶，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 蛋白质是由多种氨基酸连接而成 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含遗传信息 20世纪20年代 20世纪30年代 认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子 对DNA结构没有清晰的了解 蛋白质是遗传物质 蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位 一、对遗传物质的早期推测 1953年才提出DNA时双螺旋结构 艾弗里 赫尔希 蔡斯 “我们表示怀疑！” 通过实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的科学家 肺炎链球菌 体外转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 格里菲思 肺炎链球菌 体内转化实验 DNA是噬菌体的遗传物质 DNA是肺炎链球菌的遗传物质 比较 菌体特点 菌落特点 毒性 S型 细菌 R型 细菌 无毒 有毒 人和小鼠患肺炎 小鼠并发败血症死亡 光滑Smooth 多糖的荚膜 1、肺炎链球菌的类型 二、肺炎链球菌的体内转化实验 粗糙 Rough ①第一组和第二组对照，说明 。 ②第二组和第三组对照，说明 。 ③第四组小鼠为什么会死亡？ R型菌无毒性，S型菌有毒性 S型菌加热杀死后无毒性 (一)格里菲思的体内转化实验 1.实验材料： R型、S型肺炎链球菌和小鼠 2.实验过程和结果： 由于体内有活的S型细菌的作用 加热致死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌 实验结论： 寻找转化因子： 但究竟哪一个才是转化因子呢？ 关键设计思路： 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 蛋白质 RNA DNA 脂质 S型细菌 含R型细菌的培养基 提取液 全部加入 加入酶除去特定物质 R型细菌？ S型细菌？ 观察菌落产生情况 （二）肺炎链球菌的体外转化实验 如何获得细胞提取物？提取物中含有什么？ 　 将加热致死的S型细菌破碎；设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。 提取物中主要含有少量蛋白质、脂质和RNA、DNA； 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 R型细菌 （多） S型细菌 （少） 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 R型细菌（多） S型细菌（少） 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 只有R型细菌 蛋白酶(或RNA酶、酯酶) DNA酶 （二）肺炎链球菌的体外转化实验 第一组 第二至四组 第五组 ①对照组 ,实验组是 ②实验②③④分别说明 ③ 实验①⑤说明 ① ②③④⑤ 蛋白质、RNA、脂质没有转化作用 DNA有转化作用 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 实验结论： DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 基因重组 拓展：R型细菌转化为S型细菌的实质： S型细菌 荚膜 控制荚膜形成的X基因 加热 杀死 被破坏的S型细菌 X基因吸附在R型细菌表面 X基因进入R型细菌 重组 R型细菌转化成S型细菌 DNA具有热稳定性。加热使蛋白质变性失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。 P46 科学方法：自变量控制中的“加法原理” 和“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”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”； 与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。 实验组 对照组 实验组 实验组 对照组 实验组 实验组 体内转化实验 体外转化实验 培养场所 实验结果 实验结论 小鼠体内 培养基 加热杀死的S型细菌能使R型细菌―→S型细菌 S型细菌的DNA使R型细菌―→S型细菌 S型细菌体内有“转化因子” DNA才是使R型菌 产生稳定遗传变化的物质 肺炎链球菌的转化实验比较 D C 1. 科学家：____________ 2.实验材料： 赫尔希、蔡斯 三、噬菌体侵染细菌实验 T2噬菌体和大肠杆菌（宿主细胞） 吸附 注入 合成 组装 释放 T2噬菌体模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质外壳 T2噬菌体：无细胞结构，只有核酸（DNA）和蛋白质外壳，专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。 选择什么元素对DNA和蛋白质进行放射性标记？ 特征元素 特征元素 不能用CHON原因: 因为C、H、O、N是DNA和蛋白质的共有元素，无法确认被标记的是何种物质. 用____标记噬菌体蛋白质，____标记噬菌体的DNA。 35S 32P 3.实验方法： （放射性）同位素标记法 DNA：主要组成元素C、H、O、N、P 蛋白质外壳：主要组成元素C、H、O、N、S 如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？ 能否直接用含35S、32P的普通培养基来培养？ 不能。因为T2噬菌体是病毒，无法独立生存。应先培养被标记的细菌，再用细菌培养噬菌体。 含35S的培养基 含32P的培养基 35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体 4.实验过程及结果 (1)标记大肠杆菌 含35S的培养基+大肠杆菌 含35S的大肠杆菌 含32P的培养基+大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 (2)标记噬菌体 含32P的大肠杆菌 +T2噬菌体 含32P的T2噬菌体 含35S的大肠杆菌 +T2噬菌体 含35S的T2噬菌体 侵染未标记的大肠杆菌 （3）噬菌体侵染细菌 （用已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌） 搅拌、离心、保温的作用？ ① 35S标记的噬菌体+大肠杆菌 35S标记的噬菌体与细菌混合 35S标记的噬菌体 搅拌后离心 上清液的放射性很高 沉淀物的放射性很低 ② 32P标记的噬菌体+大肠杆菌 32P标记的噬菌体与细菌混合 搅拌后离心 上清液的放射性很低 沉淀物的放射性很高 32P标记的噬菌体 保温 保温 35S组实验结果： 放射性很高 放射性很低 35S 上清液： 沉淀： 32P组实验结果： 32P 上清液： 沉淀： 放射性很高 放射性很低 放射性 很低 沉淀物出现放射性原因 搅拌不充分，少量含35S的T2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 放射性 放射性 很高 上清液出现放射性原因？ ①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内； ②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代 实验结果分析: (1)噬菌体侵染细菌时,其DNA进入细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。 (2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。 实验结论:DNA是噬菌体的遗传物质。 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。 两个经典实验的比较 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验 处理方式 直接分离 同位素标记法 对照原则 S型细菌的分离物质分与 R型细菌混合培养相互对照 分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照 实验结论 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内） 设计思路 设法将DNA与其他物质分开， 单独地直接研究各自不同的遗传功能 A A．A组实验中延长培养时间，试管 Ⅲ 中上清液的放射性会升高 B．B组试管 Ⅲ 中的子代噬菌体含35S C．该实验利用放射性同位素标记和离心技术证明基因位于染色体上 D．大肠杆菌为噬菌体增殖提供了模板、原料和酶等 B 蛋白质 RNA 分别侵染健康烟草植株 得到全新病毒 不能得到病毒 ： RNA 蛋白质 患病 不患病 四、RNA是遗传物质实验 (1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。 (2)实验过程(如何设计) 蛋白质 RNA (3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。 RNA 蛋白质 病毒重建实验 大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 生物 核酸种类 遗传物质 原核、真核生物（细胞生物） DNA和RNA DNA 病毒（非细胞生物） DNA或RNA DNA或RNA 五、不同生物的遗传物质 艾弗里的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质？ （错误） D A 小结 格里菲斯的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 转化因子是什么 加热杀死的S型细菌中含有转化因子 肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质 RNA是TMV的遗传物质 DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质 RNA是RNA病毒的遗传物质 更多实验证据 更多实验证据 DNA是主要的遗传物质 $