3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件-高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)一、學(xué)習引導(dǎo)遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是DNA?染色體蛋白質(zhì)DNA主要成分遺傳物質(zhì)應(yīng)該具有怎樣的特點？（1）多樣性。具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力。DNA蛋白質(zhì)（3）穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證遺傳信息的準確，同時又具有可變化的機制。（2）連續(xù)性。能夠精確地復(fù)制自己，保證在親子代之間的傳遞。尋找直接證據(jù)——實驗FrederickGriffith(1877-1941)OswaldAvery(1877-1955)二、證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的發(fā)展過程是轉(zhuǎn)化因子DNA一、R型菌+S型菌細胞提取物二、R型菌+S型菌細胞提取物+蛋白酶三、R型菌+S型菌細胞提取物+RNA酶四、R型菌+S型菌細胞提取物+酯酶五、R型菌+S型菌細胞提取物+DNA酶R型菌+S型菌R型菌+S型菌R型菌+S型菌R型菌+S型菌R型菌是轉(zhuǎn)化因子DNA例1（2022·浙江·高考真題）S型肺炎鏈球菌的某種“轉(zhuǎn)化因子”可使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。研究“轉(zhuǎn)化因子”化學(xué)本質(zhì)的部分實驗流程如圖所示

下列敘述正確的是（

D

）A．步驟①中，酶處理時間不宜過長，以免底物完全水解B．步驟②中，甲或乙的加入量不影響實驗結(jié)果C．步驟④中，固體培養(yǎng)基比液體培養(yǎng)基更有利于細菌轉(zhuǎn)化D．步驟⑤中，通過涂布分離后觀察菌落或鑒定細胞形態(tài)得到實驗結(jié)果項目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗科學(xué)家格里菲思艾弗里及其合作者細菌培養(yǎng)場所小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實驗構(gòu)思用S型活細菌、R型活細菌、加熱后的S型死細菌對照，說明加熱殺死的S型細菌與R型細菌混合組確實發(fā)生了轉(zhuǎn)化S型細菌的細胞提取物用DNA酶、RNA酶、蛋白酶、酯酶等降解相應(yīng)的物質(zhì)，用降解溶液與R型細菌混合培養(yǎng)，觀察能否使R型細菌發(fā)生轉(zhuǎn)化①轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是S型細菌的DNA片段整合到R型細菌的DNA中。

②艾弗里的實驗思路實際是用酶解法分別去除細胞提取物中某種成分后，觀察能否將R型細菌轉(zhuǎn)化。③加熱會使蛋白質(zhì)變性失活，這種失活是不可逆的，溫度降低后蛋白質(zhì)活性也不可恢復(fù)；而加熱會使DNA雙鏈解旋，隨溫度的降低DNA仍可恢復(fù)活性。赫爾希和蔡斯的

噬菌體侵染實驗

T2噬菌體是一種專門寄生大腸桿菌的病毒。在T2噬菌體的化學(xué)組成中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA。

對這兩種物質(zhì)的分析表明：僅蛋白質(zhì)分子中含有硫（S），磷（P）幾乎都存在于DNA分子中。T2噬菌體電鏡圖和模式圖頭部尾部尾絲DNA遺傳物質(zhì)會進入菌體，指導(dǎo)子代噬菌體的增殖過程。原核細胞DNA是遺傳物質(zhì)真核細胞DNA病毒絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNADNA是主要的遺傳物質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)RNA是遺傳物質(zhì)RNA病毒肺炎球菌(Diplococcuspneumonoae)有許多不同的菌株(strains)，但只有光滑型(S)菌株能引起人的肺炎和小鼠的敗血癥(septicemia)。問題的提出：1928年，英國微生物學(xué)家格里菲斯錯把經(jīng)過加熱的S型菌液當成注射液佐劑，連同未加熱的R型菌液混合后注射給小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠患敗血癥死去，并在小鼠體內(nèi)分離得到S型細菌，證實S型細菌具有使R型細菌轉(zhuǎn)變?yōu)镾型細菌的“轉(zhuǎn)化因子”。然后，格里菲思在進行肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗時，只有在小鼠體內(nèi)才能成功，他將加熱致死的S型細菌與R型活細菌在培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)時，很難得到轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。艾弗里和他的同事是如何成功的呢？沒有純化的DNA酶的時候是如何解決DNA酶的？1.格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗表明：加熱殺死的S型細菌（注意并不是沸水浴加熱，過高的溫度會導(dǎo)致DNA變性且難以恢復(fù)）中含有轉(zhuǎn)化因子，能夠?qū)型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。具體的實驗過程可以參考高中生物學(xué)教材，這里就不再敘述。格里菲斯還進行了體外轉(zhuǎn)化實驗，但他的體外轉(zhuǎn)化實驗失敗了。格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗材料;小鼠.R型球菌(無毒).S型球菌(有毒)1.將活的R型菌注入小鼠體內(nèi),結(jié)果:小鼠活2.將活的S型菌注入小鼠體內(nèi),結(jié)果;小鼠死3.將死的S型菌注入小鼠體內(nèi),結(jié)果;小鼠活4.將活的R型菌和死的S型菌同時注入小鼠體內(nèi),結(jié)果;小鼠死表明:無毒的R型菌與被殺死的有毒的S型菌混合后轉(zhuǎn)化為有毒的S型活菌.結(jié)論：S菌體內(nèi)有一種"轉(zhuǎn)化因子"!2.體外轉(zhuǎn)化實驗的過渡實驗——含有抗R血清的培養(yǎng)基在格里菲斯（1928）和艾弗里（1944）之間，另一些科學(xué)家的體外轉(zhuǎn)化實驗獲得了成功，但是此時體外轉(zhuǎn)化實驗所用的S型菌的粗提取液成分復(fù)雜，轉(zhuǎn)化效率不高。艾弗里同事們做了相關(guān)的體外轉(zhuǎn)化實驗證實了格里菲斯體內(nèi)轉(zhuǎn)化的可靠性。在第一次轉(zhuǎn)化實驗中，他們發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)中加入血清是非常重要的，實驗用了抗R肺炎球菌的兔血清，生長在含有抗R血清的培養(yǎng)基中的一種R型肺炎鏈球菌，被誘導(dǎo)恢復(fù)成了共同源的S型。離體轉(zhuǎn)化在沒有血清或血漿液的條件下從未成功過。發(fā)現(xiàn)把血清放在冰箱中保存幾個月后再重新測定時，它促進轉(zhuǎn)化的效果降低很少，或根本不降低。在這種培養(yǎng)基中，血清的抗R特性引起R細胞在生長過程中發(fā)生凝集，而且凝集的細胞團離開上清液沉到管底。如果發(fā)生了轉(zhuǎn)化，能形成莢膜的S細胞不受這些抗體的影響，在整個培養(yǎng)基中分散地生長。②艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗：為了弄清這種"轉(zhuǎn)化因子"是DNA,多糖,還是蛋白質(zhì).艾弗里有做了以下實驗;1.將R型菌與S菌的DNA共同培養(yǎng),得到活的R型菌和活的S型菌,注入小鼠體內(nèi):小鼠死2.將R型菌與S型菌的多糖或蛋白質(zhì)培養(yǎng),只能得到活的R型菌,注入小鼠體內(nèi);小鼠活3.將R型菌與S型菌的DBA和DNA水解酶共同培養(yǎng).也只得到活的R型菌,注入小鼠體內(nèi);小鼠活發(fā)現(xiàn);只有完整的S型僅DNA才能使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌!結(jié)論;DNA是遺傳物質(zhì)!3.艾弗里的實驗——轉(zhuǎn)化因子的純化艾弗里在前人的基礎(chǔ)上繼續(xù)實驗，其實驗思路是：從S型細菌粗提取液中分離出“轉(zhuǎn)化因子”；然后弄清轉(zhuǎn)化因子的化學(xué)特性，確定它屬于哪一類化學(xué)物質(zhì)。簡單來說就是實驗分兩大步驟：轉(zhuǎn)化因子的純化；純化的轉(zhuǎn)化因子的分析鑒定。這里需要先說明一點，純化操作時去除某成分后需要進行轉(zhuǎn)化測試。如果去除某成分后轉(zhuǎn)化活性仍在，則說明去除該成分的操作能夠純化轉(zhuǎn)化因子；如果去除某些成分后轉(zhuǎn)化活性喪失，則說明去除該成分的操作不適用于轉(zhuǎn)化因子的純化。艾弗里等先將加熱殺死的細胞用生理鹽水洗滌然后放在含去氧膽酸鈉的生理鹽水中，機械振蕩并離心，取上清液并加入無水乙醇，隨即出現(xiàn)絲狀沉淀物，將沉淀物取出溶解在生理鹽水中，制備得到加熱殺死的S型細菌提取液。用氯仿法去除S型細菌提取液中的蛋白質(zhì)，再用酶解法去除莢膜多糖。隨后向其中加入乙醇，立即出現(xiàn)絲狀沉淀物，再將絲狀物溶于生理鹽水中。如圖表示肺炎鏈球菌不同品系間的轉(zhuǎn)化，在R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌的過程中，下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A．加熱致死的S型細菌中的擬核DNA降解為多個較短的DNA片段B．轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的S型細菌中的capS是由R型細菌中的capR發(fā)生基因突變產(chǎn)生的C．S型細菌因有莢膜的保護，所以小鼠的免疫系統(tǒng)不易將其清除D．若將R型細菌的DNA與S型細菌混合，莢膜的存在不利于S型細菌轉(zhuǎn)化為R型細菌解析：轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的S型細菌中的capS是與R型細菌中的capR發(fā)生基因重組產(chǎn)生的，B錯誤。故答案為B。三、課外活動課外活動：分析推理——誰是遺傳物質(zhì)？蛋白質(zhì)DNA支持的材料否定的材料蛋白質(zhì)DNA支持的材料否定的材料1.親子代之間聯(lián)系的橋梁是生殖細胞。生殖細胞形成過程中，染色體和DNA的數(shù)量存在規(guī)律性的變化。1蛋白質(zhì)DNA支持的材料否定的材料2.人們推測，既然基因能夠控制那么多、那么復(fù)雜的生物性狀，那么構(gòu)成基因的遺傳物質(zhì)也一定是一種非常復(fù)雜、非常多樣的化學(xué)物質(zhì)，才能承擔做為基因的艱巨任務(wù)。蛋白質(zhì)恰好是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、最多樣的分子。12組成蛋白質(zhì)的主要氨基酸約有20種。組成DNA的核苷酸有4種。蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列組合可以貯存大量信息。蛋白質(zhì)是生命活動的承擔者，與生物的性狀密切相關(guān)。蛋白質(zhì)DNA支持的材料1否定的材料235647.蛋白質(zhì)有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，但在高溫下空間結(jié)構(gòu)會被破壞，容易變性。8.DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐高溫。9.蛋白質(zhì)不能進行自我復(fù)制，而且它在染色體中的含量往往是不固定的。10.DNA能自我復(fù)制、并且在復(fù)制的過程中有多種機制保證準確性。蛋白質(zhì)DNA支持的材料2