3.1DNA是主要的遗传物质课件-高一下学期生物人教版必修2

第1节DNA是主要的遗传物质人教版（2019）必修二第3章

基因的本质认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用（科学思维、社会责任）阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程（科学思维）01说明DNA是主要的遗传物质（生命观念）02说明自变量控制中“加法原理”和“减法原理”（科学思维）03学习目标04认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用（科学思维、社会责任）孟德尔发现遗传定律011866年科学家描述减数分裂全过程021891年03萨顿假说：基因和染色体存在平行关系1903年染色体主要由蛋白质和DNA组成0520世纪中叶摩尔根证明基因在染色体上041909年遗传物质是蛋白质还是DNA?情境导入——科学家的历史足迹问题探讨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。1.你认为遗传物质可能具有什么特点？遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定等等。2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些?例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。DNA蛋白质染色质

染色体对遗传物质的早期推测01肺炎链球菌的转化实验02噬菌体侵染细菌的实验03目录对遗传物质的早期推测由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。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。20世纪20年代氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。没发现其他大分子有类似的结构特点。蛋白质是生物体的遗传物质。20世纪30年代对遗传物质的早期推测通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战！艾弗里赫尔希格里菲思蔡斯对遗传物质的早期推测01肺炎链球菌的转化实验02噬菌体侵染细菌的实验03目录肺炎链球菌的转化实验（1）实验材料：比较菌体特点菌落特点毒性（动物实验）S型细菌

R型细菌

无毒有毒人肺炎小鼠败血症无荚膜有荚膜粗糙Rough光滑SmoothR型和

S型肺炎链球菌荚膜的化学本质是_______多糖1.格里菲思，体内转化实验肺炎链球菌的转化实验第一组不死亡第二组死亡第三组不死亡第四组死亡注射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（2）实验过程：肺炎链球菌的转化实验第一组不死亡第二组死亡第三组不死亡注射R型活细菌注射S型活细菌注射加热致死的S型细菌对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。肺炎链球菌的转化实验不死亡死亡第四组死亡将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射（2）实验过程：设计第四组实验的目的是什么?DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸。分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA必须保持完整性，才能完成其功能，同时证明DNA是遗传物质本实验能得出什么结论？加热杀死的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。肺炎链球菌的转化实验2.艾弗里，体外转化实验DNA蛋白质

RNA脂质多糖寻觅“转化因子”究竟是什么？S型细菌组分图如果你是艾弗里,想知道转化因子究竟是什么物质，你有什么思路吗?将S型菌各种组分提纯后，再分别去研究它们的作用如果能够获得S型菌的各组分获得纯净物，你又如何设计这个实验?请写出实验设计图解。采用控制单一变量法，分别研究他们各自的作用实际上由于技术手段的限制，很难人为得到S型菌各组分的纯净物，又该怎么办呢？肺炎链球菌的转化实验有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌混合混合有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。2.艾弗里，体外转化实验肺炎链球菌的转化实验基因重组R型细菌转化为S型细菌的本质是什么？S型菌荚膜控制荚膜形成的X基因加热杀死被破坏的S型菌X基因吸附在R型菌表面X基因进入R型菌重组R型菌转化成S型菌实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。肺炎链球菌的转化实验1.艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；2.被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数。注意2.艾弗里，体外转化实验肺炎链球菌的转化实验1.易错归纳(1)转化的实质：S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，使其获得了新的遗传信息，进而在R型细菌中指导合成了S型细菌的一些物质，使R型细菌转化成了S型细菌。(2)一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。肺炎链球菌的转化实验2.加热的作用原理(1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。(2)加热时，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，进而恢复活性。肺炎链球菌的转化实验与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“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”。从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。对遗传物质的早期推测01肺炎链球菌的转化实验02噬菌体侵染细菌的实验03目录噬菌体侵染细菌的实验过渡——实验要如何设计才更具有说服力呢？艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。噬菌体侵染细菌的实验1952年时间人物赫尔希和蔡斯实验材料T2噬菌体赫尔希

蔡斯蛋白质DNA尾部头部噬菌体侵染细菌的实验结构组成：头部和尾部都是由蛋白质构成，头部含有DNA。增殖特点：T2噬菌体侵染大肠杆菌后，会利用大肠杆菌体内的物质合成自身组成成分，进行大量增殖，增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量噬菌体。T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。蛋白质DNA尾部头部1.T2噬菌体的结构噬菌体侵染细菌的实验2.噬菌体的繁殖过程

特性：T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳留在外面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4.T2噬菌体侵染细菌的实验利用含放射性的培养基先分别标记细菌噬菌体侵染细菌的实验4.T2噬菌体侵染细菌的实验标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌离心并检测放射性检测子代噬菌体的放射性短时间保温无放射性标记的细菌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。噬菌体侵染细菌的实验4.T2噬菌体侵染细菌的实验（1）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？搅拌不充分，有少量含35S的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。35S标记的噬菌体上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌体中无35S噬菌体侵染细菌的实验4.T2噬菌体侵染细菌的实验（2）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？（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。32P标记的噬菌体上清液放射性很低沉淀物放射性很高子代噬菌体中含有32P说明DNA是真正的遗传物质噬菌体侵染细菌的实验5.三个经典实验的对比肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验实验者思路分离方式结论设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们的功能。证明DNA是遗传物质，蛋白质等不是。酶解法:分别加入到R型菌中放射性同位素标记技术：分别标记DNA和蛋白质证明DNA是T2噬菌体的遗传物质。格里菲思艾弗里及其同事赫尔希和蔡斯加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”DNA是唯一的遗传物质吗？RNA作为遗传物质烟草花叶病毒（TMV）是基本成分是蛋白质和RNA，体内无DNA，请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质？RNA蛋白质TMV在感染烟草时，会出现致病斑。RNA作为遗传物质(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蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒RNA蛋白质(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是

，不是

。RNA蛋白质课堂小测1.为验证DNA是遗传物质，某学习小组进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列有关叙述错误的是()

A.乙组和丙组是该实验的实验组B.实验中S型菌的处理方法是加热致死C.该实验用到了“加法原理”来控制变量D.实验结束后，甲、乙组将出现两种菌落C课堂小测解析：A、甲组实验作对照，而乙、丙两组实验中分别加入了蛋白酶和DNA酶可知，相当于这两组实验分别研究了S型菌的蛋白质和DNA的作用，因此，这两组均是该实验中的实验组，A正确；B、该实验中，艾弗里和他的同事将加热杀死的S型细菌破碎后，设法除去绝大部分的糖类、蛋白质和脂质制成S型菌的细胞提取物，可见该实验的处理方法是对S型菌进行加热致死，B正确；C、由于蛋白酶和DNA酶能催化蛋白质和DNA水解，所以该实验控制自变量用到了减少提取物中成分的方法，利用的原理是“减法原理”，C错误；D、实验结束后，由于甲、乙组中S型菌的DNA结构完整，因而会引起R型菌发生转化，因而将出现两种菌落，D正确。故选C。课堂小测2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验与赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验具有重要意义。下列关于两个实验的叙述，正确的是()A.噬菌体侵染细菌实验运用了同位素标记法B.两个实验的实验思路是不同的C.肺炎链球菌体外转化实验运用了加法原理D.两个实验最终证明了DNA是主要的遗传物质解析：T2噬菌体侵染细菌的实验采用了放射性同位素标记法，即用32P标记DNA或用35S标记蛋白质，A正确；“噬菌体侵染细菌的实验”与艾弗里的“肺炎链球菌转化实验”都是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用，增加了实验的说服力，因此上述两个实验的思路是相同的，B错误；肺炎链球菌体外转化实验运用了减法原理，通过加入相应的酶去除某种物质来研究被去除物质的作用，C错误；两个实验最终证明了DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质，D错误。A课堂小测3.下列有关赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是()A.不利用14N标记实验材料是因为14N没有放射性B.保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏高C.