3.1DNA是主要的遗传物质 ppt课件（0002）(5)-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、第三章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质本节聚焦科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？为什么说DNA是主要的遗传物质？你对科学发现的过程和方法有哪些领悟?1909年：摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于染色体上。19世纪中期：孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子控制。1903年：萨顿通过对蝗虫细胞观察得出假说：基因位于染色体上。20世纪中期：科学家发现：染色体主要组成成分：DNA和蛋白质。遗传物质的探究历程蛋白质DNA 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。l 作为遗传物质，应该具备哪些

2、特点？能能贮存大量的贮存大量的遗传信息，保证生物多样性。遗传信息，保证生物多样性。具有一定的具有一定的稳定性，保持物种的稳定性稳定性，保持物种的稳定性。可以精确可以精确复制复制，并能，并能传递给后代，保持亲传递给后代，保持亲子代之间的连续性。子代之间的连续性。能够指导蛋白质的合成，控制生物的性状能够指导蛋白质的合成，控制生物的性状和代谢过程。和代谢过程。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子没发现其他大分子有类似的结构特点。蛋白质是生物体蛋白质是生物体的遗传物质。的遗传物质。意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。蛋白质是

3、遗传物质的蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。观点占主导地位。2020世纪世纪2020年代年代 2020世纪世纪3 30 0年代年代四核苷酸假说ACGT腺嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一、对遗传物质的早期推测“我们表示怀疑！我们表示怀疑！”艾弗里艾弗里赫尔希赫尔希格里菲思格里菲思蔡斯蔡斯首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的是谁？他做了什么实验？证明证明DNADNA是遗传物质的实验是遗传物质的实验格里菲思体内转化实验艾弗里的体外转化实验格里菲思格里菲思艾弗里艾弗里赫尔希赫尔希蔡斯蔡斯肺炎链球菌的转化实验噬菌体侵染细菌的实验肺 炎 链 球 菌 的 转 化 实 验肺

4、 炎 链 球 菌 的 转 化 实 验实验材料：小鼠、两种肺炎链球菌 荚膜是某些细菌的细胞外的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的可抵抗吞噬，利于细菌在宿主体内生活并繁殖。（一）格里菲思的肺炎链球菌（体内）转化实验类型R型细菌S型细菌菌体无多糖类荚膜有多糖类荚膜菌落（细菌群体）粗糙（rough）光滑（smooth）毒性不致病可致病，使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡第四组第二组第三组肺 炎 链 球 菌 的 转 化 实 验肺 炎 链 球 菌 的 转 化 实 验注射R型活细菌小鼠不死亡第一组注射S型活细菌小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌注射加热

5、致死的S型细菌小鼠不死亡小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射R型活菌第一组S型活菌第二组致死的S菌第三组第四组R菌与致死的S型菌混合加热杀死的S型菌中，含有某种促R型活菌转化为S型菌的活性物质“转化因子”这种转化因子究竟是什么物质呢？对比一、二组实验现象，这说明了什么？什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？由于体内有活的S型细菌的作用。活的R型细菌转变成了活的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。格里菲思的实验：第四组小鼠为什么会死亡呢？第四组活的S型细菌如何出现？S型活细菌会使小鼠死亡。肺 炎 链 球 菌 的 转 化 实 验肺 炎 链

6、球 菌 的 转 化 实 验【合作探究】思考：如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是哪一种物质，你该如何设计这个实验？必须必须将蛋白质、其将蛋白质、其他物质与他物质与DNADNA分开，单分开，单独、直接地观察它们独、直接地观察它们的作用的作用 但是当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质，因此，可以通过但是当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质，因此，可以通过酶酶解法，将物质一个个的排除，解法，将物质一个个的排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转转化因子化因子，这就是实验设计的，这就是实验设计的“减法原理减法原理”（课本（课本P P4646）多

7、糖脂质 蛋白质RNA DNAS型细菌多糖蛋白质RNADNA脂质运用“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。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。自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。如：与常态比较，人为增加某种影响因素。减法原理: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。2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验含有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+R型细菌S型细菌混合a.本实验说明什么问题？S型细菌的细胞提取物中含有该转化因子b.本实验起什么作用

8、？对照作用c.本实验能确定转化因子是哪种物质吗？不能d.接下来怎么继续实验？2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验含有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+R型细菌S型细菌混合蛋白酶（或RNA酶、酯酶）a.加蛋白酶的作用是什么？去除S型细菌的细胞提取物中的蛋白质，其他物质都有b.加蛋白酶后R型菌还是被转化说明什么问题？说明转化因子不是蛋白质c.同样加RNA酶、酯酶什么作用？去除S型细菌的细胞提取物中的RNA或脂肪等物质2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验含有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+R型细菌S型细菌混合蛋白酶（或RNA酶、酯酶）d.这些组实验说明什么问题说明蛋白质、蛋白质、RNARNA和

9、脂和脂肪等都不是转化因子肪等都不是转化因子e.本实验采用的原理是什么？减法原理与常态比较，人为去除某种影响因素。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，从而鉴定出哪种物质在发挥作用。含有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+R型细菌S型细菌混合蛋白酶（或RNA酶、酯酶）拓展：加法原理与常态比较，人为增加某种影响因素。在”比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加热、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验含有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+只长R型细菌混合DNA酶a.加DNA酶的作用是什么？去除S型

10、细菌的细胞提取物中的DNAb.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验含有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+只长R型细菌混合DNA酶艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质。基因重组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型细菌只是少数R型细菌转化为S型细菌R型细菌转化为S型细菌的本

11、质是什么？破坏了谁？保留了谁？肺炎链球菌的肺炎链球菌的（体外）（体外）转化实验转化实验 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的纯DNA（0.02%蛋白质）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。那么，有没有比细菌更为简单的实验材料，还能够把蛋白质和DNA彻底分开？1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，完成了另一个有说服力的实验。噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 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。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就

12、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。T2噬菌体的遗传物质到底是蛋白质还是DNA呢？蛋白质的组成元素：DNA的组成元素：C C、H H、O O、N N、S SC C、H H、O O、N N、P P 用32P标记用35S标记同位素标记法尾部头部DNA蛋白质 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,进行大量的繁殖.噬菌体侵染细菌过程T2噬菌体侵染大肠杆菌遗传物质裂解大肠杆菌释放侵染下一个大肠

13、杆菌注入三.噬菌体侵染细菌的实验a.怎么将DNA和蛋白质分开？能不能采用减法原理将DNA和蛋白质分别除去？不能，这样会破噬菌体结构使其失去侵染能力。b.DNA和蛋白质在一起时有什么办法区分呢？放射性同位素标记法35S32P能不能标记C、H、O、N？35Sc.如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？三.噬菌体侵染细菌的实验不可以，因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。加入含有放射性同位素35S的甲硫氨酸大肠杆菌含有放射性同位素35S标记的大肠杆菌未标记的噬菌体侵染已被35S标记的大肠杆菌得到被35S标记的噬菌体3

14、2Pc.如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？三.噬菌体侵染细菌的实验不可以，因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。加入含有放射性同位素32P的脱氧核苷酸大肠杆菌含有放射性同位素32P标记的大肠杆菌未标记的噬菌体侵染已被32P标记的大肠杆菌得到被32P标记的噬菌体噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验那该怎么标记噬菌体呢？可以直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体吗 不不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标

15、记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。先标记大肠杆菌大肠杆大肠杆菌菌+含含35S的的培养基培养基含含35S的的大肠杆大肠杆菌菌大肠杆大肠杆菌菌+含含32P的的培养基培养基含含32P的的大肠杆大肠杆菌菌再标记T2噬菌体T2噬菌体噬菌体+含含35S的大肠杆的大肠杆菌菌含含35S的的T2噬菌体噬菌体T2噬菌体噬菌体+含含32P的大肠杆的大肠杆菌菌含含32P的的T2噬菌体噬菌体培养基，是指供给微生物、植物或动物（或组织）生长繁殖的，由不同营养物质组合配制而成的营养基质。一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）、维生素和水等几大类物质。三.噬菌体侵染细菌的实

16、验 ：上清液放射性很上清液放射性很高高，子代噬菌子代噬菌体中无体中无35S35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌搅拌使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离离心让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌沉淀物放射性很低。沉淀物放射性很低。说明蛋白质未进入大肠杆菌三.噬菌体侵染细菌的实验32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌搅拌使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离离心让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌说明DNA进入了大肠杆菌上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。子代噬菌体中含32Pl35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原

17、因造成的？搅拌不充分搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随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。细菌到沉淀物中。l32P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？培养（保温）时间过短培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；部分噬菌体还未侵染细菌；培养（保温）时间过长培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。部分子代噬菌体已经释放。三.噬菌体侵染细菌的实验三.噬菌体侵染细菌的实验赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是噬菌体的遗

18、传物质能不能说明蛋白质不是遗传物质？三.噬菌体侵染细菌的实验通过赫尔希和蔡斯的实验，现在你清楚噬菌体侵染细菌的步骤了吗？吸附注入合成组装释放噬菌体借尾丝吸附在细菌表面把DNA注入到细菌细胞利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的DNA、蛋白质新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体细菌解体，释放出噬菌体噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体结论1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？个体小，结构简单，细菌个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无

19、细胞是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。变导致的结构和功能的变化。繁殖快，细菌繁殖快，细菌20-30min就就可繁殖一代，病毒短时间内可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。可大量繁殖。DNA是主要的遗传物质只有DNA是遗传物质吗？流感病毒SARS病毒烟草花叶病毒新型冠状病毒下面这些生物的遗传物质是什么？DNA是主要的遗传物质DNA是主要的遗传物质烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA结论：结论：RNA是烟草花叶病毒的是烟草花叶病毒的遗传物质遗传物质蛋白质蛋白质RNA 分别侵染健康烟草植

20、株分别侵染健康烟草植株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蛋白质蛋白质患病患病不患病不患病细胞结构生物原核生物真核生物遗传物质是DNA非细胞结构生物遗传物质是RNA含DNA的病毒：含RNA的病毒：生物4.由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。3.在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。2.凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA。1.一切生物的遗传物质是核酸。总结DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传

21、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是主要的遗传物质课堂课堂总结总结加热杀死的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疯 狂 刷 题 i n g1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中 提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结 果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（）A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA D2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（）A

22、.DNA是遗传物质C.病毒中有DNA，但没有蛋白质AB.遗传物质包括蛋白质和DNAD.细菌中有DNA，但没有蛋白质疯 狂 刷 题 i n g5.下列关于生物遗传物质的叙述中，正确的是()A细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA B所有生物的遗传物质都是DNA C具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA D生物的遗传物质是DNA或RNA，具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA D6.下列关于遗传物质的说法，错误的是()真核生物的遗传物质是DNA 原核生物的遗传物质是RNA 细胞核的遗传物质是DNA 细胞质的遗传物质是RNA HIV病毒的遗传物质是DNA或RNA A B C DC空白演示单击输入您的封面副标题