DNA是主要的遺傳物質(zhì) 課件 2023-2024學年高一下學期生物人教版必修2

1．下圖甲?。@性基因為A，隱性基因為a）和乙病（顯性基因為B，隱性基因為b）兩種遺傳病系譜圖。已知II1不是乙病基因的攜帶者（不考慮X、Y同源區(qū)段），下列敘述中不正確的是（

）A．甲病是常染色體上顯性基因控制的遺傳病B．乙病的致病基因位于X染色體上C．Ⅲ1與Ⅲ5結婚生出患病男孩的概率是1/8D．Ⅲ1與Ⅲ4結婚生出患甲病女孩的概率是1/4D2．甲病（用A或a表示）是一種未知的遺傳病，乙病（用B或b表示）是紅綠色盲，下圖為某家系的系譜圖，沒有突變發(fā)生。下列選項正確的是（

）A．甲病為伴X染色體隱性遺傳病B．III1的乙病致病基因不可能來自I1C．II3與I2基因型相同的概率是1/3D．若II3與II4再生一個女孩，同時患兩病的概率為1/9B第三章基因的本質(zhì)第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)11866年孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是DNA?21891年科學家描述減數(shù)分裂全過程31903年薩頓假說：基因和染色體存在平行關系520世紀中葉染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成1909年4摩爾根證明：基因在染色體上科學家的足跡20世紀中葉，科學家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。問題探討1.你認為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？遺傳物質(zhì)應能夠儲存大量的遺傳信息，可以準確地復制，并傳遞給下一代，結構比較穩(wěn)定等等。2.你認為證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的

可行方法有哪些?例如，將特定的遺傳物質(zhì)轉移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)等。DNA蛋白質(zhì)染色質(zhì)

染色體由于對DNA分子的結構沒有清晰的了解，人們認為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點仍占主導地位。人們認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。20世紀20年代氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結構特點。蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。20世紀30年代一、對遺傳物質(zhì)的早期推測要通過實驗證明遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)或是其他物質(zhì)，最關鍵的設計思路是什么？

必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰是遺傳物質(zhì)。二、肺炎鏈球菌的轉化實驗格里菲思艾弗里艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗格里菲斯的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉化實驗二、肺炎鏈球菌的轉化實驗（一）了解肺炎鏈球菌1.肺炎鏈球菌是一種能引起人的肺炎和呼吸系統(tǒng)疾病的細菌。對小鼠也有極大的殺傷力，使小鼠患肺炎，并發(fā)敗血癥死亡。20世紀初，肺炎大爆發(fā)，美國每年有5萬人因肺炎去世。而引發(fā)肺炎的罪魁禍首是肺炎鏈球菌。肺炎鏈球菌2.肺炎鏈球菌的種類項目S型細菌R型細菌菌落菌體毒性表面光滑

（Smooth）表面粗糙（rough）小鼠不致死可使小鼠致死多糖類的莢膜為什么R型細菌不致??？1928年，格里菲思以小鼠為實驗材料，研究肺炎鏈球菌的致病情況。格里菲思的小鼠體內(nèi)轉化實驗所用的兩種肺炎鏈球菌格里菲思(F.Griffith)微生物學家格里菲思的小鼠體內(nèi)轉化實驗過程共同體學習：閱讀課本P43，思考并討論以下問題：1.根據(jù)第一、二組實驗，你能得出什么樣的結論？2.根據(jù)第二、三組實驗，你能得出什么樣的結論？3.第四組實驗中為什么會出現(xiàn)活的S型細菌？（二）格里菲思的體內(nèi)轉化實驗第二組注射R型活細菌小鼠不死亡第一組小鼠死亡，分離出S型活細菌注射S型活細菌小鼠不死亡第三組注射加熱致死的S型細菌小鼠死亡，分離出S型活細菌第四組R型活細菌+加熱致死S型細菌對照原則、單一變量原則1.對比第一、第二組的實驗現(xiàn)象，說明了什么？R型活細菌不會使小鼠死亡，而S型活細菌可使小鼠死亡。2.對比第二、第三組的實驗現(xiàn)象，說明了什么？加熱致死的S型細菌不會使小鼠死亡。實驗現(xiàn)象分析3.

第四組小鼠為什么會死亡？體內(nèi)分離出的S型細菌從哪里來？猜想1：S型細菌死而復生。猜想2：R型活細菌轉化為S型細菌。4.

這種轉化產(chǎn)生的S型活細菌的后代也是有毒性的S型細菌，又說明了什么？轉化的性狀可以穩(wěn)定遺傳加熱致死的S型細菌使部分活的R型細菌發(fā)生了轉化，變成了活的S型細菌，使小鼠死亡。體內(nèi)分離出的S型細菌由R型細菌轉化而來。R型菌S型菌

轉化因子S型菌

后代5.在殺死的S型細菌中含有哪些物質(zhì)？哪一個才是轉化因子呢？如何才能在這些物質(zhì)中將它找出來呢？多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)RNADNA……多糖蛋白質(zhì)RNADNA脂質(zhì)S型細菌資料：已知在80-100℃溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)將失去活性，DNA的結構也會被破壞，但當溫度降低到55℃時，DNA的結構會恢復，蛋白質(zhì)不會。（三）艾弗里的體外轉化實驗

實驗目的：

實驗材料：

自變量：

因變量：

找到轉化因子是什么？培養(yǎng)基、R型活細菌、S型細菌的細胞提取物、各種酶加熱殺死的S型細菌中各種物質(zhì)的成分R型細菌是否被轉化①第一組中加熱致死后的S型細菌的細胞提取物與R型活細菌混合培養(yǎng)，實驗結果是培養(yǎng)皿中長出了S型活細菌。這說明什么？②實驗中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？③第一至四組的實驗結果為什么既有R型細菌，又有S型細菌？共同體學習：閱讀課本P44，思考并討論以下問題：（三）艾弗里的體外轉化實驗1.制備S型細菌的細胞提取液S型細菌死亡的S型細菌S型細菌的細胞提取液加熱致死破碎，使用酶除去絕大部分糖類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)提取物中含有少量蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA、DNA。

蛋白質(zhì)和核酸對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；當溫度恢復至室溫后，DNA雙鏈能夠重新恢復，但蛋白質(zhì)的活性無法恢復。用酶解法分別去除細胞提取液中各種成分后，觀察S細菌提取液能否將R型細菌轉化。2.實驗設計思路（三）艾弗里的體外轉化實驗3.實驗過程有R型細菌的培養(yǎng)液S型細菌的細胞提取液+S型細菌R型細菌有R型細菌的培養(yǎng)液S型細菌的細胞提取液+S型細菌R型細菌混合混合有R型細菌的培養(yǎng)液S型細菌的細胞提取液+混合只長R型細菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）實驗結論：DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。對照原則、單一變量原則①第一組中加熱致死后的S型細菌的細胞提取物與R型活細菌混合培養(yǎng)，實驗結果是培養(yǎng)皿中長出了S型活細菌。這說明什么？

S型細菌的細胞提取物（蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA、DNA）中含有某種促使R型細菌轉化為S型細菌的物質(zhì)-轉化因子。②實驗中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？加入蛋白酶是為了證明實現(xiàn)轉化的不是蛋白質(zhì)；加入RNA酶是為了證明實現(xiàn)轉化的不是RNA；加入酯酶是為了證明實現(xiàn)轉化的不是酯類物質(zhì)。③第一至四組的實驗結果為什么既有R型細菌，又有S型細菌？

S型細菌中的轉化因子只能使部分R型細菌發(fā)生轉化。實驗現(xiàn)象分析④第五組，用DNA酶處理S型細菌的細胞提取液之后再與R型活細菌混合培養(yǎng)，為什么培養(yǎng)皿中只有R型細菌？DNA酶能水解DNA，從而破壞了DNA分子的結構，使其喪失轉化功能。DNA才是使R型細菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)結

論⑤S型細菌的細胞提取物中已經(jīng)去除了蛋白質(zhì)，那么加入蛋白酶的這一組實驗是否多余？不多余，并未徹底去除，提取物中去除的是大部分蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)。后面再加入酶，可以保證與R型細菌反應的S型細菌提取液中不含有S型細菌的蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)等物質(zhì)。基因重組R型細菌轉化為S型細菌的原理：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X基因控制R型細菌形成莢膜注意：只是少數(shù)R型細菌轉化為S型細菌知識拓展轉化率極低減法原理加法原理含義：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“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加溫、滴加FeC13溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就利用了“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化實驗中，每個實驗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”。對照組實驗組實驗組實驗組對照組實驗組實驗組科學方法——自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”項目體內(nèi)轉化實驗體外轉化實驗培養(yǎng)細菌在小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實驗對照R型細菌與S型細菌的致病性對照S型細菌各組成成分的作用進行對照巧妙構思用加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合注入小鼠體內(nèi)，與用加熱殺死的S型細菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實驗，說明確實發(fā)生了轉化每個實驗組用酶解法特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)實驗結論S型細菌體內(nèi)有“轉化因子”S型細菌的DNA是遺傳物質(zhì)聯(lián)系①所用材料相同②體內(nèi)轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，體外轉化實驗是體內(nèi)轉化實驗的延伸③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則肺炎鏈球菌體內(nèi)轉化實驗和體外轉化實驗的比較1.格里菲思用肺炎鏈球菌在小鼠身上進行了著名的轉化實驗，關于實驗的結論錯誤的是(

)A.說明了肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNAB.說明了R型活細菌在一定條件下能夠轉化為S型細菌C.說明了R型活細菌是無毒性的D.說明了加熱致死的S型細菌是無毒性的A2.如圖表示某生物興趣小組做的肺炎鏈球菌的轉化實驗，下列相關敘述錯誤的是(

)BA.DNA酶的作用是水解S型細菌的DNAB.結果1中S型肺炎鏈球菌占絕大多數(shù)C.該實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)D.結果2中全部為R型肺炎鏈球菌

但是，仍有人對實驗結論表示懷疑。因為艾弗里實驗中無法真正去除蛋白質(zhì)，可能仍存在少量的蛋白質(zhì)。有沒有更好的材料、更好的方法能夠將DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨去觀察它們的作用呢？三、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗（一）了解噬菌體①成分只有蛋白質(zhì)和DNA②一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，僅能在大腸桿菌內(nèi)繁殖。③繁殖時，僅將遺傳物質(zhì)導入大腸桿菌，其他物質(zhì)保留在體外。侵入別的細菌合成組裝釋放吸附注入吸附，注入，合成，組裝，釋放1.T2噬菌體侵染細菌的過程2.為什么選擇T2噬菌體來進行實驗？選材的原因：①結構簡單。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)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。③便于實驗控制變量。T2噬菌體在繁殖時，僅將遺傳物質(zhì)導入大腸桿菌，其他物質(zhì)保留在體外。三、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗（二）赫爾希與蔡斯的實驗赫爾希蔡斯阿弗雷德·赫希與另外兩位科學家獲得1969年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎，理由是“發(fā)現(xiàn)確認病毒的遺傳結構”。不過，瑪莎·蔡斯卻無緣獲得此獎項。哪一種物質(zhì)進入了大腸桿菌體內(nèi)？DNA和蛋白質(zhì)不能直接看到，怎么辦？放射性元素分別標記DNA和蛋白質(zhì)選擇什么元素進行放射性標記實驗方法：放射性同位素標記法組成元素蛋白質(zhì):DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P能不能用3H、14C標記噬菌體？能不能同時用32P和35S標記噬菌體？如何標記噬菌體？三、噬菌體侵染細菌的實驗蛋白質(zhì)被35S標記的噬菌體DNA被32P標記的噬菌體在含35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌在含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌未標記的T2噬菌體標記T2噬菌體感染感染得到得到1.實驗過程標記的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌離心并檢測放射性檢測子代噬菌體的放射性短時間保溫無放射性標記的細菌使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。三、噬菌體侵染細菌的實驗為噬菌體培養(yǎng)提供適宜的恒定的溫度，侵染細菌。三、噬菌體侵染細菌的實驗35S標記的噬菌體32P標記的噬菌體離心后離心后上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低細菌裂解細菌裂解沉淀物的放射性很高上清液的放射性很低在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S在新形成的部分噬菌體中檢測到32P用標記的噬菌體侵染未標記的細菌在攪拌器中攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)35S標記的噬菌體與細菌混合32P標記的噬菌體與細菌混合噬菌體分別被35S或32P標記攪拌后離心攪拌后離心2.實驗結果三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗結果噬菌體侵染細菌時，DNA進入細菌細胞，而蛋白質(zhì)外殼留在細胞外。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的實驗結論DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體吸附在細菌表面，隨細菌離心到沉淀物中。攪拌不充分理論上上清液沉淀物其中一個大腸桿菌實際上35S標記的一組，沉淀物中出現(xiàn)少量放射性的原因思考討論保溫時間長理論上上清液沉淀物該大腸桿菌有噬菌體侵入實際上部分釋放出來釋放未來得及侵染實際上保溫時間短①保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，上清液中出現(xiàn)放射性②保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代，經(jīng)離心后分布于上清液，也會使上清液中出現(xiàn)放射性。思考討論32P標記的一組，上清液中出現(xiàn)少量放射性的原因T2噬菌體侵染細菌的實驗35S標記的噬菌體32P標記的噬菌體上清液沉淀物子代噬菌體結論放射性高放射性低無放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白質(zhì)沒有進入細菌細胞

DNA進入到細菌的細胞中

DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)結論：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得到全新病毒不能得到病毒：RNA蛋白質(zhì)煙草花葉病毒（TMV）只含蛋白質(zhì)和RNA患病不患病四、RNA是遺傳物質(zhì)的實驗證明五、DNA是主要的遺傳物質(zhì)這句話的含義是：①絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質(zhì)凡是有DNA的生物凡是細胞結構的生物②極少數(shù)生物沒有DNA，只有RNA一種核酸，則RNA是遺傳物質(zhì)，

如