【公開課課件】3.1DNA是主要的遺傳物質課件2021-2022學年高一下學期生物人教版必修2

1、第三章 基因的本質第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質教學目標核心素養(yǎng)1.掌握肺炎雙球菌體內(nèi)和體外轉化實驗的過程和結論。(重點、難點)2.掌握噬菌體侵染細菌實驗的方法、過程及結果的分析。(重點、難點)3.理解“DNA是主要的遺傳物質”的內(nèi)涵和理由。(重點)生命觀念：DNA是主要的遺傳物質。科學思維：“加法原理”和“減法原理”。科學探究：三大實驗的方法和結論。社會責任：生物信息學及其應用。對遺傳物質的早期推測一、對遺傳物質的早期推測20世紀20年代，人們認識到人體內(nèi)的蛋白質是由20種氨基酸通過脫水縮合而來，而且氨基酸多種多樣的排列順序中可能蘊藏著遺傳信息。1、對蛋白質的認識2、對DNA的認識20世紀3

2、0年代，科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DNA由4種脫氧核糖核苷酸連接而成。但沒有引起足夠的重視。“蛋白質是遺傳物質”的看法依然占主導地位。3、對染色體的認識蛋白質DNA20世紀中葉，染色體由蛋白質和DNA組成已經(jīng)為人們所知，但是對于誰是遺傳物質仍然存在爭議。l 作為遺傳物質，應該具備哪些特點？能貯存大量的遺傳信息。具有一定的穩(wěn)定性。可以復制，并能傳遞給后代。對遺傳物質的早期推測肺炎鏈球菌轉化實驗二、肺炎鏈球菌體內(nèi)轉化實驗1、轉化是指受體細胞直接攝取供體細胞的遺傳物質（DNA片段），將其同源部分進行堿基配對，組合到自己的基因中，從而獲得供體細胞的某些遺傳性狀，這種變異現(xiàn)象，稱為轉化。2、肺炎鏈球菌類型R型肺炎鏈

3、球菌S型肺炎鏈球菌菌體無莢膜有莢膜菌落粗糙光滑毒性/原理無致病性有致病性，使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡R型菌S型菌注 射 加 熱致死的S型細菌將R型細菌與加熱致死的S型細菌混合后注射小鼠不死亡小鼠不死亡小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細菌小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離理出S型活細菌對照原則、單一變量原則4、實驗結果格里菲思推斷 : 已經(jīng)加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質轉化因子。這種轉化因子究竟是什么物質呢？1、科學家：20世紀40年代，艾弗里及其同事三、肺炎鏈球菌體外轉化實驗2、實驗思路將加熱殺死的S型細菌破碎后，設法去除絕大部分的糖類、蛋白質和脂質，制成

4、細胞提取物。1）蛋白質在加熱后會變性。2）DNA在加熱過程中，雙螺旋解開，氫鍵被打開；但是，緩慢冷卻后，雙螺旋結構可恢復。（DNA的變性和DNA的復性）3、實驗過程對照原則、單一變量原則4、實驗結論1）DNA才是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質。2）蛋白質等其他物質不是遺傳物質。注意：A. 該實驗不能證明DNA是主要的遺傳物質。B. 該實驗涉及基因重組的概念。5、基因重組R型細菌轉化為S型細菌的本質S型細菌莢膜控 制 莢 膜形成的X基因加熱殺死被 破 壞的S型細菌X基因吸附在R型細菌表面X基因進入R型細菌重組R型細菌轉 化 成 S型細菌注意：只是少數(shù)R型細菌轉化為S型細菌6、科學方法：自變量控

5、制中的“加法原理” 和“減法原理”P46在對照實驗中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”；與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”；與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例如在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質，這利用了“減法原理”。對遺傳物質的早期推測肺炎鏈球菌轉化實驗噬菌體侵染細菌的實驗1、病毒：（T2噬菌體）四、噬菌體侵染細菌的實驗蛋白質外殼DNA（含C、H、O、N、

6、P）1. 組成：蛋白質外殼（含C、H、O、N、S）和DNA2. 生活方式：專門寄生于大腸桿菌中3. 病毒侵染細菌的過程：吸附 注入 合成 組裝 釋放l T2噬菌體只提供遺傳物質(DNA)作為模板，脫氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大腸桿菌提供。1、病毒：（T2噬菌體） 阿爾弗雷德赫爾希（Alfred Hershey）和助手瑪莎蔡斯（女）（Martha Chase）的這項研究分享1969年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。2、實驗過程（1952年，赫爾希與蔡斯）1）實驗方法：放射性同位素標記法。（分別標記蛋白質和DNA）2）實驗過程：32P35S標記的T2噬菌體侵染未被標記大腸桿菌攪拌器攪拌離心并檢測放射

7、性細菌裂解，檢測子代噬菌體的放射性分別用35S或32P標記噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性32P標記的噬菌體35S標記的噬菌體 ： 上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。子代噬菌體中無35S上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。子代噬菌體中含32P3、實驗結果35S標記的實驗32P標記的實驗標記部位放射性情況上清液沉淀物有無放射性原因蛋白質很高DNA很低蛋白質外殼仍留在細胞外噬菌體DNA進入細菌的細胞中很高很低用35S標記噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質細菌裂解后檢測

8、子代噬菌體的放射性噬菌體侵染細菌的實驗回看l35S標記的實驗發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？ 攪拌不充分導致部分蛋白質外殼吸附在細菌上，離心時隨細菌到沉淀物中。l32P標記的實驗發(fā)現(xiàn)上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？培養(yǎng)（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；培養(yǎng)（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。 4、實驗結論1）子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的。DNA才是真正的遺傳物質。2）DNA能進行自我復制，DNA可以控制蛋白質的合成。注意：A. 不能證明蛋白質不是遺傳物質（其蛋白質沒有進入細菌）B. 不能證明：DNA是主要的遺傳物質。肺炎雙球菌體內(nèi)轉化實驗

9、肺炎雙球菌體外轉化實驗噬菌體侵染細菌實驗實驗者思路分離方式結論以及各實驗的關系設法將DNA與蛋白質等分開，單獨地研究它們遺傳功能。證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是。直接分離:分別加入到R型菌中放射性同位素標記法：標記DNA和蛋白質更有力地說明DNA是遺傳物質,但不能證明蛋白質不是遺傳物質格里菲思艾弗里赫爾希和蔡斯加熱殺死的S型菌體內(nèi)有“轉化因子”,是體外轉化實驗的基礎。能否說明DNA是自然界所有生物的遺傳物質？三個經(jīng)典實驗對比思考.討論（P46）1、艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些優(yōu)點？【參考答案】1）個體小，結構簡單：細菌是單細胞生物，病毒無細胞

10、結構，只有核酸和蛋白質外殼，易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。2）繁殖快：細菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。2、從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么？在實際操作過程中最大的困難是什么？【參考答案】1）艾弗里在每個實驗組中特異性地去除了一種物質，然后觀察在沒有這種物質的情況下，實驗結果會有什么變化。2）最大的困難是，如何徹底去除細胞中含有的某種物質（如糖類、脂質、蛋白質等）。3、艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術手段來實現(xiàn)他們的實驗設計？這對于你認識科學與技術之間的相互關系有什么啟示？【參考答案】1）艾弗里采用的主要技術手段：細菌的培養(yǎng)技術、物質

11、的提純和鑒定技術等。赫爾希采用的主要技術手段：噬菌體培養(yǎng)技術、放射性同位素標記技術、物質的提純和分離技術等。2）啟示：科學成果的取得必須有技術手段作保證，技術的發(fā)展需要以科學原理為基礎，因此，科學與技術是相互支持、相互促進的。對遺傳物質的早期推測肺炎鏈球菌轉化實驗噬菌體侵染細菌的實驗RNA是遺傳物質的實驗證據(jù)蛋白質RNA 分別侵染健康煙草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒實驗：煙草花葉病毒組分單獨侵染煙草實驗煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA ： 五、RNA是遺傳物質的實驗證據(jù)TMV 2RNA 2蛋白質 2蛋白質 1+RNA 2TMV 2TMV 1RNA 1蛋白質 1蛋白質 2+RNA 1TMV 1煙草花葉病毒重建實驗示意