3.1DNA是主要的遗传物质 ppt课件（0002）(2)-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、第1节 DNA是主要的遗传物质Whichonedoyouwant?第3章 基因的本质（共1课时）主备人：郑乾容1.说出肺炎链球菌的转化实验及噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。2.通过对艾弗里实验的分析，会分辨自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。3.举例说出DNA是主要遗传物质的原因1孟德尔通过孟德尔通过豌豆实验证豌豆实验证明生物的性明生物的性状由状由_控制控制2把把“遗传遗传因子因子”命命名为名为_3提出提出_的的假说假说4实验证实验证明明_ _科学家发现：染色科学家发现：染色体的主要组成成分体的主要组成成分是是 _5DNA蛋白质孟德尔约翰逊萨 顿摩尔根遗传因子遗传因子基因基因基因在基因在

2、染色体上染色体上基因位于基因位于染色体上染色体上DNADNA和蛋白质和蛋白质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，究竟哪一种是遗传物质呢?这个问题曾引起生物学界激烈的争论。DNA分子蛋白质染色质染色体染色体染色体DNADNA蛋白质蛋白质讨论：讨论：1.1.你认为遗传物质可能具有什么特点？你认为遗传物质可能具有什么特点？2.2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？结构比较稳定结构比较稳定;能储存大量遗传信息能储存大量遗传信息;可准确复制，传递给下一代等。可准确复制，传递给下一代等。将特定的遗传物质转

3、移给后代，观察后代的性状等等问题探讨 1.20世纪20年代 蛋白质是遗传物质氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息;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。2.20世纪30年代后认识到DNA的化学成分基本单位：脱氧核糖核苷酸是蛋白质！是DNA很遗憾,由于不清楚DNA的结构，所以，蛋白质是遗传物质仍占据主导地位！一、对遗传物质的早期推测实验材料：两种肺炎链球菌 多糖类荚膜R型菌S型菌种类R型S型菌落表面多糖类荚膜致病性光滑粗糙有无有无第二组注射R型活细菌小鼠不死亡第一组小鼠死亡，分离出S型活细菌注射S型活细菌小鼠不死亡第三组注射加热致死的S型细菌小鼠死亡，分离出S型活细

4、菌第四组R型活细菌+加热致死S型细菌格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验小组讨论：1.对比第一，二组的实验现象，这说明了什么？2.对比第二，三组的实验现象，这说明了什么？3.对比第二，三，四组的实验现象，分析为什么第四组小鼠为什么会死亡？格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验R型细菌无致病性S型细菌有致病性加热杀死的S型细菌能使R型转化为有致病性的S型细菌蛋白质和核酸蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。对于高温的耐受力是不同的。在在80-100 80-100 的温度范的温度范围内，蛋白质失活，围内，蛋白质失活，DN

5、ADNA双链解开；当温度恢复至室温后，双链解开；当温度恢复至室温后，DNADNA双双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。知识拓展 为什么加热杀死的为什么加热杀死的S S型细菌还能使型细菌还能使R R型活细菌转化型活细菌转化为为S S型活细菌？型活细菌？加热杀死加热杀死S S型细菌型细菌是指破坏了细菌的结构，蛋白质等大分子是指破坏了细菌的结构，蛋白质等大分子失去活性，但是失去活性，但是小鼠死亡，分离出S型活细菌第四组R型活细菌+加热致死S型细菌格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验第四组的第四组的R R型细菌全部转化

6、为了型细菌全部转化为了S S型细菌吗？型细菌吗？第四组实验中也能分离出第四组实验中也能分离出R R型菌，型菌，R R型菌依然存在。型菌依然存在。该实验可得到什么结论？该实验可得到什么结论？该实验能否证明该实验能否证明DNADNA是遗传物质？是遗传物质？结论：结论：已经加热致死的已经加热致死的S S型细菌，含有某种促使型细菌，含有某种促使R R型活型活细菌转化为细菌转化为S S型活细菌型活细菌的活性物质的活性物质转化因子该实验该实验不能证明不能证明DNADNA是遗传物质。是遗传物质。格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验格 里 菲 斯 体 内 转 化 实 验多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA加热

7、杀死的S型细菌在杀死的S型细菌中含有哪些物质？但究竟哪一个才是转化因子呢？关键思路：关键思路：把把S型细菌的各种物质型细菌的各种物质分开分开后分别与后分别与R R型活细菌混合培养，观察型活细菌混合培养，观察是否有转化活性是否有转化活性有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液第一组+S型细菌R型细菌第二至四组+S型细菌R型细菌混合混合第五组+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）对照组蛋白酶S型菌的细胞提取物RNA酶酯酶DNA酶 分别与R型活菌混合培养R+SR+SR+SR+SR R艾弗里实验过程归纳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，就利用了自变量控制中的“减

8、法原理”自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”应用场景：对照实验加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。（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）科学方法该实验的设计遵循哪些原则？本实验如何设置自变量的？在物质分类上最大的困难是什么？遵循单一变量原则和对照原则。设置自变量：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：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类，脂质，蛋白质）肺炎链球菌的体外转化实验分析：艾佛里体外转化实验艾佛里体外转化实验实验结论：实验结论：DNA才是

9、使才是使R型菌产生型菌产生稳定遗传变化稳定遗传变化的物质。的物质。19521952年，年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯以以T T2 2噬菌体噬菌体为实验材料，利用为实验材料，利用放射放射性同位素标记性同位素标记技术，完成了另一个有说服力的实验。技术，完成了另一个有说服力的实验。思考：思考：有没有有没有更好的材料更好的材料、更好更好的方法的方法能够将能够将DNADNA和蛋白质分开，和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？单独去观察它们的作用呢？T2噬菌体大肠杆菌三、噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）选材的原因：结构简单，细菌是单细胞生物，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

10、致的结构和功能的变化。繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。为什么？细菌病毒，专门寄生在大肠杆菌体内T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程1、吸附2、注入3、合成4、组装5、释放噬菌体侵染细菌电镜复原照片噬菌体侵染细菌电镜复原照片 根据T2噬菌体的结构（只含DNA和蛋白质）和增殖特点你们认为注入的物质是蛋白质还是DNA呢？哪一种物质进入哪一种物质进入了大肠杆菌体内？了大肠杆菌体内？DNA和蛋白质不能和蛋白质不能直接看到，怎么办？直接看到，怎么办？放射性同位素分放射性同位素分别标记别标记DNA和蛋和蛋白质白质选择什么元素进选择什么元素进行放射性标记行放射性标记实验方法：放射性同

11、位素标记实验方法：放射性同位素标记组成元素蛋白质:DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P可以直接标记噬菌体吗？不可以，噬菌体是病毒，无法单不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体大肠杆菌培养基培养噬菌体 制备含有放射性标记噬菌体过程示意图离心含35S培养基含35S细菌噬菌体侵染含35S细菌含35S噬菌体含32P培养基含32P细菌噬菌体侵染含32P细菌含32P噬菌体赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验（1952年）分别用35S或32P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离心检测上清液和沉淀物

12、中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性32P标记的噬菌体35S标记的噬菌体 ：上清液放射性很上清液放射性很高高，沉淀物放射性很低。沉淀物放射性很低。上清液放射性很低，上清液放射性很低，沉淀物放射性很沉淀物放射性很高高。子代噬菌子代噬菌体中无体中无3535S S子代噬菌子代噬菌体中含体中含3232P P思考：离心和思考：离心和搅拌的作用分搅拌的作用分别是什么？别是什么？2.过程：思考思考1.实验中搅拌目的是？离心呢？实验中搅拌目的是？离心呢？2.仅有图上的实验过程，能不能说明蛋白质不是遗传物质，原因是仅有图上的实验过程，能不能说明蛋白质不是遗传物质，原因是什么？什么？搅拌：使吸附在细菌上

13、噬菌体与细菌分离。搅拌：使吸附在细菌上噬菌体与细菌分离。离心：让上清液中析出质量较轻的离心：让上清液中析出质量较轻的T2T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌物中留下被侵染的大肠杆菌不能不能 蛋白质外壳没有进入细菌体内蛋白质外壳没有进入细菌体内 被35S标记的噬菌体被32P标记的噬菌体说明：T2噬菌体侵染细菌时，将 注入细菌的细胞内，蛋白质外壳留在仍留在外面。离心离心DNA赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验误差分析亲代噬菌体亲代噬菌体上清液上清液(主要是主要是噬菌体外壳噬菌体外壳)沉淀物沉淀物(主要是主要是被被侵染的大肠杆菌侵染的大肠杆菌)细菌裂解释放

14、出的子细菌裂解释放出的子代噬菌体有无放射性代噬菌体有无放射性35S-蛋白质蛋白质32P-DNA放射性高放射性高放射性低放射性低没有检测到没有检测到35S放射性低放射性低放射性高放射性高检测到检测到32P35S标记的噬菌体标记的噬菌体32P标记的噬菌体标记的噬菌体A.35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？B.32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？搅拌不充分搅拌不充分理论上理论上上清液上清液沉淀物沉淀物其中一个其中一个大肠杆菌大肠杆菌实际上实际上35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？保温时间长保温时间长理论上上清液上清液沉淀物沉淀物若该大肠杆菌有若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入一个

15、噬菌体侵入实际上部分释部分释放出来放出来释放释放未来及未来及侵染侵染实际上保温时间短保温时间短32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？DNA3.该实验的结论是？DNA是噬菌体的遗传物质肺炎双球菌肺炎双球菌转化实验转化实验肺炎链球菌肺炎链球菌转化实验转化实验噬菌体侵噬菌体侵染细菌实验染细菌实验设法将设法将DNADNA与蛋白质等分开，单与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。独地研究它们遗传功能。证明证明DNADNA是遗传物是遗传物质，蛋白质不是。质，蛋白质不是。直接分离直接分离:分别加入到分别加入到R R型菌中型菌中同位素标记法：同位素标记法：标记标记DNADNA和蛋白质和蛋白质更有力地说

16、明更有力地说明DNADNA是遗是遗传物质传物质,但但不能证明蛋不能证明蛋白质不是遗传物质白质不是遗传物质格里菲思格里菲思艾弗里艾弗里赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯加热杀死的加热杀死的S S型菌体型菌体内有内有“转化因子转化因子”,是体外转化实验的基是体外转化实验的基础。础。能否说明能否说明DNADNA是自然界所有生物的遗传物质？是自然界所有生物的遗传物质？三个经典实验对比遗传物质的现代发现只有DNA是遗传物质吗？烟草花叶病毒流感病毒2019-nCoV该如何设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是DNA还是RNA呢？四、四、RNARNA是遗传物质的证明实验是遗传物质的证明实验（选讲）（选讲）结论：结论：R

17、NA是是烟草花叶病毒的烟草花叶病毒的遗传物质遗传物质蛋白质蛋白质RNA 分别感染健康烟草植株分别感染健康烟草植株患病患病不患病不患病得到全新病毒得到全新病毒不能得到病毒不能得到病毒RNA蛋白质不同生物的遗传物质生物细胞生物非细胞生物类型真核生物原核生物多数病毒少数病毒实例真菌、原生生物、所有动、植物蓝细菌、细菌等噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、流感病毒、烟草花叶病毒等核酸种类 遗传物质 结论DNA和RNADNA和RNADNARNADNADNADNARNA绝大多数生物是遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA。所以，DNA是主要的遗传物质格里菲思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是主要的遗传物质小结37