【課件】DNA是主要的遺傳物質(zhì)-2022-2023學(xué)年高一生物人教版必修2

1、第一節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)第3章 基因的本質(zhì)1.說出肺炎雙球菌體內(nèi)、體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)論。2.說出肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。3.分辨自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1提出“遺傳因子”，并總結(jié)遺傳規(guī)律孟德爾2把“遺傳因子”命名為基因約翰遜3提出基因在染色體上的假說薩 頓4實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上摩爾根科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體的主要組成成分是 DNA和蛋白質(zhì)5遺傳物質(zhì)的探索DNA? 蛋白質(zhì)20世紀(jì)20年代：蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的生物大分子。氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)20世紀(jì)30年代：DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的

2、生物大分子。但由于對(duì)DNA的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測艾弗里赫爾希格里菲思 向蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)的學(xué)者是誰呢？蔡斯實(shí)驗(yàn)材料：小白鼠和R型、S型肺炎鏈球菌項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落菌體有無致?。ǘ荆┬员砻婀饣?Smooth表面粗糙 Rough有（人鼠患肺炎，小鼠敗血癥死亡）無多糖莢膜 1928年，格里菲思二、肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)無多糖莢膜閱讀課本43頁的旁欄，思考：S型肺炎鏈球菌的致病性是直接由多糖類莢膜引起的嗎？不是，是由于多糖類莢膜的保護(hù)作用使得S型肺炎鏈球菌可以抵抗吞噬細(xì)胞的吞噬小組討論實(shí)驗(yàn)中控制單一變量和設(shè)置對(duì)照組。

3、自變量：注射的菌種類型因變量：小鼠的存活情況無關(guān)變量：小鼠的生理狀況、菌種注射計(jì)量等格里菲思實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無關(guān)變量分別是什么?格里菲思是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的？肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過程第一組小鼠不死亡結(jié)論：R型活細(xì)菌無致病性第二組小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活菌注射S型活細(xì)菌S型活細(xì)菌有致病性加熱致死的S型細(xì)菌無致病性第三組小鼠不死亡注射加熱致死的S型活細(xì)菌第四組小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注入 R型活細(xì)菌S型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化死S型注射R型活細(xì)菌二、肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 1928年，格里菲思結(jié)論：已經(jīng)加熱致死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化

4、為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化因子這種轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢？多糖脂質(zhì) 蛋白質(zhì)RNA DNA多糖蛋白質(zhì)RNADNA脂質(zhì)S型細(xì)菌這種轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢？ 艾弗里及同事將加熱致死的S型菌破碎后，設(shè)法除去絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制成細(xì)胞提取物（直接分離法）。三、肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里和他的同事）第一組R型細(xì)菌S型細(xì)菌有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+混合現(xiàn)象：培養(yǎng)基上有R型、S型兩種細(xì)菌分析：去除絕大多數(shù)蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)后，細(xì)胞提取物仍然具有轉(zhuǎn)化活性。第二至第四組R型細(xì)菌S型細(xì)菌有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+混合蛋白酶(或RNA酶、酯酶)現(xiàn)象：培養(yǎng)基上有R型、S型

5、兩種細(xì)菌分析：分別用蛋白酶、RNA酶、酯酶處理后，細(xì)胞提取物仍然具有轉(zhuǎn)化活性。三、肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里和他的同事）第五組只長R型細(xì)菌有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+混合DNA酶現(xiàn)象：培養(yǎng)基上只有R型分析：用DNA酶處理后，細(xì)胞提取物失去轉(zhuǎn)化活性三、肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里和他的同事） 艾弗里及同事將加熱致死的S型菌破碎后，設(shè)法除去絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制成細(xì)胞提取物。實(shí)驗(yàn)思路：在S型細(xì)菌的提取物中，分別加酶去除某種物質(zhì)，觀察能否使得R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。三、肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里和他的同事）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)實(shí)驗(yàn)同時(shí)說明：

6、蛋白質(zhì)等物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)三、肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里和他的同事）已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有某種促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化因子格里菲思實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么?艾弗里實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)，DNA是轉(zhuǎn)化因子。DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì) 。總結(jié)：肺炎鏈球菌的體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)精講點(diǎn)撥加法原理與減法原理“加法原理”和“減法原理”是在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，控制變量時(shí)可以采用的科學(xué)方法。減法原理：在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素稱為“減法原理”。加法原理：在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，與常態(tài)比較，人為施加某種影響因素稱為“加法原理”。在比較過氧化氫在

7、不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)，給予高溫、施加酶、Fe3+等條件，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果在肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。AB疑問：疑問： 是否有更好的實(shí)驗(yàn)材料,可以不用經(jīng)過人工提純DNA，就能單獨(dú)地去觀察DNA或蛋白質(zhì)的作用呢？赫爾希和蔡斯：實(shí)驗(yàn)材料T2噬菌體 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)噬菌體的結(jié)構(gòu)模式圖一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的DNA病毒。頭部和尾部的外表是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部內(nèi)含有DNA。（一）實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體 四、赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（二）研究方法：放射性同位素標(biāo)記法 蛋白質(zhì)的組成元素：D N A 的組成元素：C、H、O、

8、N、SC、H、O、N、P 用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)用32P標(biāo)記噬菌體的DNA 資料：在T2噬菌體的化學(xué)組分中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA。對(duì)蛋白質(zhì)和DNA的進(jìn)一步分析表明：S僅存在于蛋白質(zhì)分子中，P幾乎都存在于DNA分子中。 思考：標(biāo)記哪一種元素可以把DNA和蛋白質(zhì)分開？為什么？能不能同時(shí)用35S和32P標(biāo)記噬菌體呢？（二）研究方法：放射性同位素標(biāo)記法 在分別含有32P和35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)菌分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，制備含32P的噬菌體和含35S的噬菌體如何標(biāo)記噬菌體呢？直接用含有放射性同位素的培養(yǎng)基來培養(yǎng)噬菌體可以嗎？1、先培養(yǎng)細(xì)菌2、再培養(yǎng)噬菌體標(biāo)記噬菌體的方法大腸桿菌含35

9、S的培養(yǎng)基 含35S的大腸桿菌大腸桿菌含32P的培養(yǎng)基 含32P的大腸桿菌第二步：標(biāo)記T2噬菌體噬菌體含35S的大腸桿菌 含35S的噬菌體噬菌體含32P的大腸桿菌 含32P的噬菌體第一步：標(biāo)記大腸桿菌第三步：已標(biāo)記T2噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌分別用35S或32P的T2噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌。第四步：保溫、攪拌離心培養(yǎng)液第五步：檢測上清液和沉淀物的放射性第六步：檢測子代噬菌體的放射性（三）實(shí)驗(yàn)過程攪拌的目的：使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離離心的目的：讓上清液中析出T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌結(jié)果說明：侵染大腸桿菌時(shí)噬菌體的蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外結(jié)果說明：侵染大腸桿菌時(shí)噬菌體

10、的DNA進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞中 在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。也就是說，子代噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳給后代的，DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)論侵入別的細(xì)菌吸附注入合成組裝(裂解)釋放注入釋放合成組裝吸附（五）噬菌體侵染細(xì)菌的動(dòng)態(tài)過程 噬菌體的蛋白質(zhì)并沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部的是噬菌體的_ ，利用的是_的原料合成子代。大腸桿菌DNA當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體?？赡軘嚢璨怀浞?。有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)

11、菌離心到沉淀物中。培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。 DNA是遺傳物質(zhì)1928年 格里菲思 體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1944年 艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1952年 赫爾希、蔡斯噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)DNA是所有生物的遺傳物質(zhì)嗎？ 煙草花葉病毒(TMV)是由RNA和蛋白質(zhì)組成的，在感染煙草時(shí)，會(huì)出現(xiàn)致病斑。五、RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)只由蛋白質(zhì)和RNA構(gòu)成1.實(shí)驗(yàn)材料：煙草花葉病毒（一）RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 五、生物的遺傳物質(zhì)2.實(shí)驗(yàn)過程：RNA 蛋白質(zhì) 感染 不感染 煙草花葉病毒煙草 煙草 得花葉病不得花葉病結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。分離

12、 少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。如：煙草花葉病毒、SARS病毒、流感病毒、艾滋病病毒（HIV）等。生物界細(xì)胞生物非細(xì)胞生物RNA病毒：艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒、煙草花葉病毒等DNA病毒：噬菌體、乙肝病毒等原核生物：藍(lán)細(xì)菌、其他細(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體、衣原體等真核生物：植物、動(dòng)物、真菌、原生生物遺傳物質(zhì)是RNA遺傳物質(zhì)是DNA 核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），絕大多數(shù)生物都是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，因此DNA是主要的遺傳物質(zhì)。遺傳物質(zhì)具有的特點(diǎn)能自我復(fù)制(前后代保持一定的連續(xù)性)能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的性狀和代謝的過程。

13、具有多樣性(能儲(chǔ)存大量的遺傳信息)分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定(特定情況下能產(chǎn)生可遺傳的變異)1.格里菲思用肺炎鏈球菌在小鼠身上進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)結(jié)果：A.證明了DNA是遺傳物質(zhì) B.證明了RNA是遺傳物質(zhì)C.證明了蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì) D.沒有具體證明哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)練習(xí):2.艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)及赫爾希與蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明了：A.DNA是主要的遺傳物質(zhì) B.染色體是遺傳物質(zhì)的載體C.DNA是遺傳物質(zhì) D.RNA是遺傳物質(zhì)4.用噬菌體去感染含有大量3H的細(xì)菌，待細(xì)菌解體后，3H應(yīng)： A.隨細(xì)菌的解體而消失 B.發(fā)現(xiàn)于噬菌體外殼和DNA中 C.僅發(fā)現(xiàn)于噬菌體的DNA中 D.僅發(fā)現(xiàn)于噬菌體的外殼中5、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是：A、在噬菌體DNA的指導(dǎo)下，用細(xì)菌的物質(zhì)合成的B、在細(xì)菌DNA的指導(dǎo)下，用細(xì)菌的物質(zhì)合成的C、在噬菌體DNA的指導(dǎo)下，用噬菌體的