3.1 DNA是主要的遗传物质课件高一下学期生物人教版必修2

为什么丑小鸭能变成美丽的天鹅？第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质关于遗传物质的探索：孟德尔——生物的性状是由遗传因子决定的约翰逊——提出基因的概念萨顿——提出基因在染色体上的假说摩尔根——证明基因在染色体上……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界激烈的讨论。能够储存遗传信息；Q1：你认为遗传物质可能具有什么特点？Q2：你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？可以精准地自我复制并传递给后代；结构比较稳定（特殊情况下又能发生突变）；能够指导蛋白质的合成，控制生物性状和代谢过程。问题探讨一、对遗传物质的早期推测蛋白质是生物的遗传物质蛋白质：多种氨基酸连接成的生物大分子氨基酸多种多样的排列顺序可蕴含遗传信息

20世纪20年代：

AGCT腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸

胸腺嘧啶脱氧核苷酸一、对遗传物质的早期推测对DNA的结构没有清晰的了解，蛋白质是遗传物质的观点仍占主导

20世纪30年代：

DNA：多种脱氧核苷酸聚合成的生物大分子脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基、脱氧核糖艾弗里（O.Avery，1877-1955）艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验格里菲思（F.Griffith，1877-1941）基础二、肺炎链球菌的转化实验类型特点S型细菌smoothR型细菌rough有无荚膜菌落（光滑、粗糙）有无致病性光滑粗糙有荚膜无荚膜有（人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡）无1、实验材料：两种肺炎链球菌二、肺炎链球菌的转化实验1、实验材料：两种肺炎链球菌链2、格里菲思的体内转化实验任务一：自学教材P43页相关实验内容，请两位同学进行角色扮演，重现格里菲思的实验过程。格里菲思（F.Griffith，1877-1941）注射R型活细菌注射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型细菌小鼠不死亡将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合注射小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌，后代也是致病的S型细菌➊➋➌➍2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验实验①②对照，说明？实验②③对照，说明？实验①③④对照，说明？实验推断：

已经加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验

1、本实验设计遵循的原则？

对照原则、单一变量原则2、本实验的自变量？因变量？无关变量？

自变量：感染小鼠的细菌类型因变量：小鼠是否死亡无关变量：小鼠的生理状况、培养条件、注射细菌含量等

❤思考❤S型细菌的化学组分图多糖脂质蛋白质……DNARNA多糖脂质蛋白质DNARNA……3、转化因子是什么物质？如何验证？思考将备选物质一个一个地排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子直接分离S型细菌各种物质，单独进行转化实验任务二：自学教材P44页相关实验内容，请同学进行讲解，重现艾弗里的实验过程。3、艾弗里体外转化实验艾弗里（O.Avery，1877-1955）3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验➊➋➌将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取液。说明DNA就是转化因子说明S型细菌提取液中有转化因子说明蛋白质、RNA和脂质不是转化因子DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质；蛋白质、脂质、RNA、多糖等不是遗传物质。实验结论：3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验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R型菌转化成S型菌重组

❤思考❤转化的实质是什么？基因重组

❤思考❤2.为什么加热杀死的S菌仍有转化作用？3.所有的R型菌都能转化为S菌吗？DNA的热稳定性高。只有一小部分能转化，成功率很低，受DNA纯度、两种细菌亲缘关系、受体菌状态等因素影响。科学方法自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”加法原理减法原理(1)含义:与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。(2)实例: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，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。实验组对照组实验组实验组(1)含义:与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。(2)实例: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，就利用了“减法原理”。1.某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验，进行了以下4个实验：①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠③R型菌＋DNA酶→加热后冷却→加入S菌的DNA→注射入小鼠④S型菌＋DNA酶→加热后冷却→加入R菌的DNA→注射入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是(

)A.存活、存活、存活、死亡B.存活、死亡、存活、死亡C.死亡、死亡、存活、存活D.存活、死亡、存活、存活D判断小鼠死活：有活的S型细菌→小鼠死亡有S型细菌的DNA+活的R型细菌→小鼠死亡❤练习❤❤思考❤

由于艾弗里的实验中提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人表示怀疑。怎样设计实验才能让人无可挑剔呢？

设法把DNA和蛋白质完全分开，单独、直接观察DNA和蛋白质的作用。三、噬菌体侵染细菌实验（赫尔希蔡斯）1、实验材料：T2噬菌体（1）噬菌体的结构（2）T2噬菌体的生活方式：_______________________。（3）T2噬菌体的增殖

寄生在大肠杆菌体内T2噬菌体大肠杆菌大肠杆菌

模板来源：原料：场所：吸附注入合成组装释放三、噬菌体侵染细菌实验（赫尔希蔡斯）1、实验材料：T2噬菌体噬菌体的增殖过程2、如何使噬菌体中的蛋白质和DNA被标记？思考：蛋白质和DNA不能直接观察，怎么办？2、实验方法：放射性同位素标记法蛋白质组成元素：C、H、O、N、S35S标记蛋白质32P标记DNA仅蛋白质含有SDNA组成元素：C、H、O、N、PP几乎都存在于DNA分子中思考讨论：1、用C/H/O/N的同位素（如14C和18O）标记可行吗？不行噬菌体侵染含35S或32P细菌含35S或32P细菌含35S或32P培养基赫尔希和蔡斯是如何得到35S、32P标记的噬菌体呢？含35S的细菌培养基＋大肠杆菌含35S的细菌培养＋

噬菌体35S标记的噬菌体培养含32P的细菌培养＋

噬菌体32P标记的噬菌体培养含32P的细菌培养基＋大肠杆菌35S标记32P标记35S标记的噬菌体与细菌混合35S标记的噬菌体检测上清液和沉淀物中的放射性物质搅拌搅拌后离心使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低在新形成的噬菌体中没有检测到35SQ1：实验过程中搅拌的目的是什么？离心的目的是什么？➊3、实验过程Q2：用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液的放射性很高，子代噬菌体中没有放射性，说明了什么？Q3：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，可能的原因？32P标记的噬菌体与细菌混合32P标记的噬菌体检测上清液和沉淀物中的放射性物质搅拌搅拌后离心使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高在新形成的部分噬菌体中检测到32PQ1：用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物的放射性很高，子代噬菌体有放射性，说明了什么？➋3、实验过程Q2：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，可能的原因？4、实验结论（1）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。（2）子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，DNA才是噬菌体的遗传物质。1、个体很小，结构简单，繁殖快。2、单独研究DNA、蛋白质、糖类等物质在转化中的作用。酶去除蛋白质、RNA和脂质等不彻底，不能完全排除这些物质在转化中的作用。3、艾弗里：细菌培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希等人：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质提取分离技术等。2．如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染未标记的细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为(

)A．可在DNA中找到15N和32PB．可在外壳中找到15N和35SC．可在DNA中找到15N和32P、35SD．可在外壳中找到15N答案

A❤练习❤“二看法”判断子代噬菌体标记情况❤助学巧记❤只有DNA是遗传物质吗？新冠病毒有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。烟草花叶病毒(HIV)

烟草花叶病毒（TMV）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？四、生物的遗传物质RNA蛋白质正常叶病叶

❤思考❤烟草花叶病毒感染实验烟草花叶病毒RNA蛋白质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实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。蛋白质1TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质2+RNA1TMV1烟草花叶病毒重建实验实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。感染感染不同生物的遗传物质DNA或RNA生物类型病毒原核生物真核生物体内核酸种类_____________________________________体内碱基种类______________________________________体内核苷酸种类____________________________8种遗传物质_______________________________________实例T2噬菌体、乙肝病毒、天花病毒；烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒等乳酸菌、肺炎链球菌、蓝细菌等玉米、小麦、人等8种4种DNA和RNADNA和RNA5种4种DNA或RNADNADNA5种总结：绝大多数生物的遗传物质都是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。遗传物质探究的方式DNA是主要的遗传物质对遗传物质的早期推测肺炎