4.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

第3章基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)目錄010203肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)04DNA是主要的遺傳物質(zhì)思考1：現(xiàn)代采用什么方法進(jìn)行親子鑒定？DNA鑒定思考2：為什么DNA可以用來(lái)進(jìn)行親子鑒定？DNA是遺傳物質(zhì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要組成成分蛋白質(zhì)和DNA。

DNA染色體在遺傳上的連續(xù)性和穩(wěn)定性?蛋白質(zhì)孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)豌豆實(shí)驗(yàn)證明生物的性狀由遺傳因子控制摩爾根通過(guò)果蠅實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)20世紀(jì)20年代

——蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)氨基酸的多種多樣的排列順序可能蘊(yùn)含著遺傳信息20世紀(jì)30年代后——DNA才是遺傳物質(zhì)一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)脫氧核糖磷酸含氮堿基對(duì)DNA結(jié)構(gòu)沒(méi)有清晰認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為——蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)“我們表示懷疑！”艾弗里赫爾希格里菲思蔡斯肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)赫爾希蔡斯格里菲思艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)20世紀(jì)初，肺炎大爆發(fā)，美國(guó)每年有5萬(wàn)人因肺炎去世。而引發(fā)肺炎的罪魁禍?zhǔn)资欠窝祖溓蚓７窝祖溓蚓芤鹑说姆窝缀秃粑到y(tǒng)的疾病。對(duì)小鼠也有極大的殺傷力，使小鼠患肺炎，并發(fā)敗血癥死亡。肺炎鏈球菌小鼠死亡二、肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)一：自主學(xué)習(xí)課P43內(nèi)容，歸納總結(jié)肺炎鏈球菌的特性。1.科學(xué)家：格里菲斯2.實(shí)驗(yàn)材料：肺炎鏈球菌（S型菌、R型菌）、小鼠項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落菌體有無(wú)毒性表面光滑

表面粗糙

可致病，使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡無(wú)多糖類的莢膜1.格里菲斯——肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)R型活細(xì)菌S型活細(xì)菌小鼠不死亡（第一組）小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌（第二組）S型活細(xì)菌加熱殺死的S型細(xì)菌小鼠不死亡（第三組）R型活細(xì)菌+加熱殺死的S型細(xì)菌小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌（第四組）S型活細(xì)菌（1）第一、二組實(shí)驗(yàn)對(duì)比說(shuō)明什么？說(shuō)明R活菌無(wú)毒性，S活菌有毒性（2）第二、三組實(shí)驗(yàn)對(duì)比說(shuō)明什么？說(shuō)明加熱致死的S菌無(wú)毒性3.結(jié)果分析：加熱致死的作用原理：蛋白質(zhì)和核酸對(duì)于高溫的耐受力是不同的。在80～100℃的溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)失活，DNA雙鏈解開(kāi);當(dāng)溫度降至55℃以下時(shí)，DNA雙鏈能夠重新恢復(fù)，但蛋白質(zhì)不能恢復(fù)活性。R活菌S活菌+S死細(xì)菌轉(zhuǎn)化4.實(shí)驗(yàn)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)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”。（3）第四組實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致小鼠死亡是什么菌？活的S型細(xì)菌，從體內(nèi)分離出S型活菌（4）將R型活細(xì)菌和加熱殺死后的S型細(xì)菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，會(huì)如何出現(xiàn)活的S型細(xì)菌？加熱殺死S型菌R型活菌S型活菌轉(zhuǎn)化格里菲斯推斷：加熱殺死的S型菌含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”1.格里菲斯——肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)當(dāng)堂練習(xí)1.格里菲思用肺炎鏈球菌感染小鼠進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，關(guān)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)論錯(cuò)誤的是：()A.說(shuō)明了肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNAB.說(shuō)明了R型活細(xì)菌在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌C.說(shuō)明了R型活細(xì)菌不具有致病性，S型活細(xì)菌具有致病性D.說(shuō)明了加熱致死的S型細(xì)菌不具有致病性

A多糖

脂類

蛋白質(zhì)

RNA

DNA加熱殺死的S型細(xì)菌在殺死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？你會(huì)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究？實(shí)驗(yàn)思路：設(shè)法把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)、分別觀察它們的作用?！稗D(zhuǎn)化因子”會(huì)是誰(shuí)？1、科學(xué)家：20世紀(jì)40年代，艾弗里及其同事2、實(shí)驗(yàn)思路巧妙之處在于：運(yùn)用“減法原理”，即在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組人為去除某個(gè)影響因素后，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)RNADNAS型細(xì)菌多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)RNADNA奧斯瓦德·西奧多·艾弗里2.艾弗里——肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)“轉(zhuǎn)化因子是哪個(gè)？”適應(yīng)范圍：在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，控制自變量可以采用。含義：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。舉例：在“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”的實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組分別作加熱、滴加FeC13溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就利用了“加法原理”。加法原理含義：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。舉例：在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(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DNA是遺傳物質(zhì)，就利用了“減法原理”。減法原理對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組科學(xué)方法——自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：+糖苷酶+蛋白酶+RNA酶+DNA酶含R型菌的液體培養(yǎng)基混合培養(yǎng)含R型菌的液體培養(yǎng)基混合培養(yǎng)含R型菌的液體培養(yǎng)基混合培養(yǎng)含R型菌的液體培養(yǎng)基混合培養(yǎng)觀察R型菌轉(zhuǎn)化情況（是否出現(xiàn)S型活菌）+脂酶含R型菌的液體培養(yǎng)基混合培養(yǎng)1、實(shí)驗(yàn)思路：減法原理(P46)2、實(shí)驗(yàn)方案：在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中特異性地去除了一種物質(zhì)，然后觀察在沒(méi)有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么變化。S型細(xì)菌的化學(xué)組分圖多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)核酸RNADNAS型菌破碎S型菌提取液現(xiàn)有材料：固體培養(yǎng)基、含R型菌的液體培養(yǎng)基、S型菌提取液（含糖類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、RNA和DNA）、糖苷酶、酯酶、蛋白酶、RNA酶、DNA酶。請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究轉(zhuǎn)化因子的成分，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)方案和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：活動(dòng)二：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究轉(zhuǎn)化因子成分只有加入DNA，R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌將加熱致死的S型菌破碎后，首先設(shè)法去除絕大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制成細(xì)胞提取物。注意：只有DNA酶能阻止轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，表明DNA極有可能就是細(xì)胞提取物中有活性的轉(zhuǎn)化因子。結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)科學(xué)家培養(yǎng)場(chǎng)所實(shí)驗(yàn)結(jié)論聯(lián)系1.所用材料相同：R型和S型兩種肺炎鏈球菌

2.兩實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則

3.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，僅說(shuō)明S型細(xì)菌含有某種轉(zhuǎn)化因子，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明轉(zhuǎn)化因子是DNAS型細(xì)菌含有某種轉(zhuǎn)化因子，能使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌DNA是遺傳物質(zhì)小鼠體內(nèi)

培養(yǎng)基（體外）格里菲思

艾弗里及其同事總結(jié):肺炎鏈球菌兩個(gè)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較基因重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的本質(zhì)：S型細(xì)菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型細(xì)菌X基因吸附在R型細(xì)菌表面X基因進(jìn)入R型細(xì)菌重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌注意：只是少數(shù)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌當(dāng)堂練習(xí)2.下列關(guān)于艾弗里和格里菲思肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是(

)A.艾弗里的實(shí)驗(yàn)中，加入S型菌的DNA后，R型菌全部轉(zhuǎn)化為了S型菌B.艾弗里的實(shí)驗(yàn)證明了DNA是使S型菌轉(zhuǎn)化為R型菌的轉(zhuǎn)化因子C.格里菲思的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是蛋白質(zhì)是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)D.艾弗里和格里菲思肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)都沒(méi)有使用同位素標(biāo)記法D有沒(méi)有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)完全分開(kāi)，單獨(dú)去觀察它們的作用呢？

艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了人們的注意。但是，由于艾弗里實(shí)驗(yàn)中無(wú)法真正提取出純DNA來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證遺傳物質(zhì)就是DNA。因此，仍有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑。1.科學(xué)家：赫爾希和蔡斯2.實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體（病毒）蛋白質(zhì)外殼DNA（含C、H、O、N、P）（1）組成：蛋白質(zhì)外殼和DNA（2）生活方式：專門(mén)寄生于大腸桿菌中（3）病毒侵染細(xì)菌的過(guò)程：吸附注入合成組裝釋放T2噬菌體只提供遺傳物質(zhì)(DNA)，脫氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶、核糖體等均由大腸桿菌提供。（含C、H、O、N、S）三、赫爾希、蔡斯——噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1952年，赫爾希與蔡斯）（1）實(shí)驗(yàn)方法：32P35S思考:

如何標(biāo)記T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)？提示問(wèn)題：1、能不能用培養(yǎng)基單獨(dú)培養(yǎng)噬菌體？2、在培養(yǎng)噬菌體之前先培養(yǎng)什么？怎么培養(yǎng)？第一步：獲得被標(biāo)記的T2噬菌體放射性同位素標(biāo)記法（分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA）三、赫爾希、蔡斯——噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)大腸桿菌＋含35S的培養(yǎng)基→含35S的細(xì)菌②：標(biāo)記噬菌體噬菌體＋含35S的大腸桿菌→含35S的噬菌體①：標(biāo)記細(xì)菌第一步：獲得被標(biāo)記的T2噬菌體第二步：用

去感染

。第三步：短時(shí)間培養(yǎng)，攪拌、離心，觀察上清液和沉淀物的放射性未被標(biāo)記的大腸桿菌標(biāo)記的T2噬菌體三、赫爾希、蔡斯——噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)被標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌短時(shí)間保溫后攪拌離心攪拌：使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離。離心：讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。35S標(biāo)記的噬菌體用35S標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)上清液放射性很高沉淀物放射性很低上清液放射性很高，沉淀物放射性很低

35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果蛋白質(zhì)外殼沒(méi)有進(jìn)入大腸桿菌原因分析32P標(biāo)記的噬菌體T2噬菌體中的DNA進(jìn)入了大腸桿菌用32P標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)上清液放射性很低沉淀物放射性很高上清液放射性很低，沉淀物放射性很高32P標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果原因分析攪拌不充分理論上上清液沉淀物其中一個(gè)大腸桿菌實(shí)際上4.放射物分布情況誤差分析①誤差分析：35S標(biāo)記的一組，為什么沉淀中出現(xiàn)了放射性？攪拌不充分導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，離心時(shí)隨細(xì)菌到沉淀物中。保溫時(shí)間長(zhǎng)理論上上清液沉淀物實(shí)際上部分噬菌體未侵染大腸桿菌部分噬菌體釋放出來(lái)釋放實(shí)際上保溫時(shí)間短4.放射物分布情況誤差分析②誤差分析：32P標(biāo)記的一組，為什么上清液中出現(xiàn)了放射性？活動(dòng)三：【小組討論】下列實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否直接證明

DNA是遺傳物質(zhì)？為什么？能否證明蛋白質(zhì)不是？第一組實(shí)驗(yàn)35S標(biāo)記蛋白質(zhì)放射性同位素分布在上清液中。子代噬菌體無(wú)放射性第二組實(shí)驗(yàn)32P標(biāo)記DNA放射性同位素分布在沉淀物中。子代噬菌體有放射性結(jié)論：子代噬菌體的各種性狀是通過(guò)親代的DNA遺傳的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)35S標(biāo)記的噬菌體32P標(biāo)記的噬菌體上清液沉淀物子代噬菌體結(jié)論放射性高放射性低無(wú)放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞

DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中

DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)

艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，以細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)

？

①個(gè)體小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。

②繁殖快，細(xì)菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。當(dāng)堂練習(xí)3.某校生物研究性學(xué)習(xí)小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示，下列有關(guān)分析不正確的是(

）A.理論上，b和c中不應(yīng)具有放射性B.b含少量放射性與②過(guò)程攪拌不充分有關(guān)C.c含有放射性與③過(guò)程中培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短有關(guān)D.該實(shí)驗(yàn)證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)D4.結(jié)合肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。

分析DNA作為遺傳物質(zhì)所具備的特點(diǎn)。

肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體感染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)證明，

作為遺傳物質(zhì)至少要具備以下幾個(gè)條件：

①能夠精確地復(fù)制自己；

②能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝；

③具有貯存遺傳信息的能力；

④結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等。當(dāng)堂練習(xí)

肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者思路分離方式結(jié)論以及各實(shí)驗(yàn)的關(guān)系設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)等分開(kāi)，單獨(dú)地研究其作用證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。放射性同位素標(biāo)記法：標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)更有力地說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)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(zhuǎn)化因子”,是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。能否說(shuō)明DNA是自然界所有生物的遺傳物質(zhì)？三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)對(duì)比將S型細(xì)菌細(xì)胞提取物分別進(jìn)行不同處理，單獨(dú)觀察其作用結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株患病不患病可提取得到病毒不能提取得到病毒：RNA蛋白質(zhì)如果你是科學(xué)家，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么？1.RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)四、DNA是主要的遺傳物質(zhì)SARS病毒艾滋病病毒（HIV）COVID--19流感病毒埃博拉病毒RNA可作為某些病毒的遺傳物質(zhì)①絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質(zhì)凡是有DNA的生物凡是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物②極少數(shù)生物沒(méi)有DNA，只