3.1 DNA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)前情回顧：名人榜孟德爾1866年提出“遺傳因子”，并總結(jié)遺傳規(guī)律約翰遜1909年把“遺傳因子”命名為基因薩頓1903年提出基因在染色體上的假說摩爾根1909年實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上弗萊明等1879年德國生物學(xué)家弗萊明經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)染色體。主要組成成分是DNA和蛋白質(zhì)DNA?蛋白質(zhì)魏斯曼等1890年減數(shù)分裂的研究：為找到基因提供了最正確的線索問題探討

蛋白質(zhì)和DNA這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個(gè)問題曾引起生物學(xué)界激烈的爭論。如果你是當(dāng)時(shí)的一位科學(xué)家，你會支持哪種觀點(diǎn)呢？思考1：遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？思考2：證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些？①遺傳物質(zhì)應(yīng)能夠儲存大量的遺傳信息；②可以準(zhǔn)確地復(fù)制，并傳遞給下一代；③結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等如：將特定的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)任務(wù)一：了解科學(xué)家對遺傳物質(zhì)的早期推測①20世紀(jì)20年代由于對DNA分子的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，人們認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。認(rèn)識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。②20世紀(jì)30年代資料鏈接：肺炎鏈球菌項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)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任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)③1928年，格里菲斯的研究實(shí)驗(yàn)材料：肺炎鏈球菌、小鼠第一組不死亡第二組死亡第三組不死亡第四組死亡注射R型活細(xì)菌注射S型活細(xì)菌注射加熱致死的S型細(xì)菌將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射體內(nèi)轉(zhuǎn)化任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)③1928年，格里菲斯的研究1.對比第一、第二組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明了什么？R型活細(xì)菌不會使小鼠死亡，而S型活細(xì)菌可使小鼠死亡。2.對比第二、第三組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明了什么？加熱致死的S型細(xì)菌不會使小鼠死亡。思考：任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)③1928年，格里菲斯的研究思考：3.

第四組小鼠為什么會死亡？體內(nèi)分離出的S型細(xì)菌從哪里來？4.

這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的S型活細(xì)菌的后代也是有毒性的S型細(xì)菌，又說明了什么？轉(zhuǎn)化的性狀可以遺傳已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)—“轉(zhuǎn)化因子”

。R+

S活R死S小鼠死亡S活SS中的轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)？任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)在殺死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？多糖

脂類

蛋白質(zhì)

RNA

DNA加熱殺死的S型細(xì)菌但究竟哪一個(gè)才是轉(zhuǎn)化因子呢？思考：假如你是艾弗里該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步探究？請說出你的實(shí)驗(yàn)思路。多糖類的莢膜多糖蛋白質(zhì)RNADNA脂質(zhì)S型細(xì)菌多糖脂質(zhì)、蛋白質(zhì)RNA、DNA等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)有限，并不能徹底提純這些物質(zhì)。因此可用酶解法，將物質(zhì)單個(gè)排除，觀察剩余提取物的轉(zhuǎn)化活性來尋找轉(zhuǎn)化因子。含R型細(xì)菌的培養(yǎng)基分別加入R型細(xì)菌？S型細(xì)菌？觀察菌落產(chǎn)生情況加法原理多糖蛋白質(zhì)RNADNA脂質(zhì)S型細(xì)菌多糖脂質(zhì)、蛋白質(zhì)RNA、DNA等含R型細(xì)菌的培養(yǎng)基提取液全部加入加入酶除去特定物質(zhì)R型細(xì)菌？S型細(xì)菌？觀察菌落產(chǎn)生情況減法原理任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)④20世紀(jì)40年代，艾弗里的研究實(shí)驗(yàn)思路：用酶解法分別去除細(xì)胞提取液中各種成分后，觀察能否將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化。活動：閱讀教材p44艾弗里的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將下列表格補(bǔ)充完整。結(jié)論：

才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。DNA艾弗里——肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)②沒有蛋白質(zhì)③沒有RNA④沒有脂質(zhì)沒有DNAP44體外轉(zhuǎn)化任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)④20世紀(jì)40年代，艾弗里的研究思考：1.第1組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明了什么？

S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物（蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA、DNA）中含有促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)-轉(zhuǎn)化因子。2.第2至4組的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和第1組實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較說明了什么？

S型細(xì)菌中的轉(zhuǎn)化因子只能使部分R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。3.第5組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和第1組實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較說明了什么？DNA酶能水解DNA，從而破壞了DNA分子的結(jié)構(gòu)，使其喪失轉(zhuǎn)化功能。任務(wù)二：肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)④20世紀(jì)40年代，艾弗里的研究DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)結(jié)

論注意：1.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)既證明了DNA是遺傳物質(zhì)，同時(shí)證明了蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)。2.被轉(zhuǎn)化的R型菌只是少量，在培養(yǎng)后既有R型細(xì)菌又有S型細(xì)菌的培養(yǎng)基中，R型菌的菌落占多數(shù)?？茖W(xué)方法與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“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”。自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”例如：“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。例如：艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。

體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)科學(xué)家格里菲思艾弗里及其同事培養(yǎng)場所對照設(shè)置實(shí)驗(yàn)結(jié)論聯(lián)系小鼠體內(nèi)培養(yǎng)基將R型與S型細(xì)菌的毒性對照S型細(xì)菌各成分的作用進(jìn)行對照S型細(xì)菌中存在某種轉(zhuǎn)化因子讓R→SDNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)材料相同；體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)比較兩個(gè)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(1)將加熱致死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌混合注射到小鼠體內(nèi)，從小鼠尸體中提取到的肺炎鏈球菌全部是S型活細(xì)菌()(2)艾弗里的實(shí)驗(yàn)證明S型肺炎鏈球菌的DNA可以使小鼠死亡()×艾弗里的實(shí)驗(yàn)證明S型肺炎鏈球菌的DNA可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。此實(shí)驗(yàn)中，從小鼠尸體中提取到的肺炎鏈球菌包括R型活細(xì)菌和S型活細(xì)菌?！廉?dāng)堂檢測任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)⑤1952年，赫爾希、蔡斯的研究赫爾希蔡斯利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒；頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，頭部含有DNA。（化學(xué)組成中，60%是蛋白質(zhì)，40%DNA）資料鏈接：T2噬菌體（細(xì)菌病毒）T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會在自身遺傳物質(zhì)（模板）的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)（原料）來合成自身的組成成分，進(jìn)行大量增殖。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。噬菌體增殖的過程DNA（主要元素是C、H、O、N、P）蛋白質(zhì)（主要元素是C、H、O、N、S）放射性同位素標(biāo)記技術(shù)（標(biāo)記32p）（標(biāo)記35s

）實(shí)驗(yàn)方法：標(biāo)記T2噬菌體方法：直接用含有放射性同位素的培養(yǎng)基來培養(yǎng)噬菌體。T2噬菌體噬菌體是細(xì)菌病毒，不能獨(dú)立生活，必須寄生在活細(xì)胞中。故應(yīng)先培養(yǎng)細(xì)菌，再用細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體。×任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體噬菌體-蛋白質(zhì)（35S）32P35S培養(yǎng)大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體大腸桿菌（32P）噬菌體-DNA（32P）大腸桿菌（35S）（1）獲得被標(biāo)記的T2噬菌體任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（2）用

去感染

。未被標(biāo)記的大腸桿菌標(biāo)記的T2噬菌體（3）短時(shí)間培養(yǎng)，攪拌、離心，觀察上清液和沉淀物的放射性。離心離心攪拌混合培養(yǎng)沉淀物的放射性很低上清液的放射性很高上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高被32P標(biāo)記的噬菌體混合培養(yǎng)攪拌被35S標(biāo)記的噬菌體任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：(1)用標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，需要______保溫，然后攪拌、離心。(2)攪拌的目的是_________________________________。(3)離心的目的是_____________________________________________________________________________。短時(shí)間使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離

讓上清液中析出質(zhì)量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析(1)放射性同位素在試管中的分布情況表明：噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，_____進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞中，而____________仍留在細(xì)胞外。(2)子代噬菌體的標(biāo)記情況表明：子代噬菌體的各種性狀，是通過___________遺傳的。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_______才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。DNA蛋白質(zhì)外殼親代的DNADNA任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)⑤1952年，赫爾希、蔡斯的研究思考：1.用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？攪拌不充分，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)菌離心到沉淀物中。2．用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？（1）保溫時(shí)間過短，部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)；（2）保溫時(shí)間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代。任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)⑤1952年，赫爾希、蔡斯的研究利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)35S32P大腸桿菌35S大腸桿菌32P高低低高3.赫爾希等人選用病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，以病毒作為實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？

病毒結(jié)構(gòu)簡單,病毒無細(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。繁殖快，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)⑤1952年，赫爾希、蔡斯的研究思考：4.本實(shí)驗(yàn)采用的是放射性同位素標(biāo)記技術(shù)，為什么用32P和35S進(jìn)行標(biāo)記？組成元素蛋白質(zhì):C、H、O、N、SDNA：C、H、O、N、P32P35SP是噬菌體DNA特有的元素，S是噬菌體蛋白質(zhì)特有的元素，用32P和35S分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，可以單獨(dú)地觀察它們各自的作用。任務(wù)三：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)⑤1952年，赫爾希、蔡斯的研究思考：5.能否用14C和3H標(biāo)記噬菌體？能否用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體？

不能用14C和3H標(biāo)記噬菌體，因?yàn)镈NA和蛋白質(zhì)都含C和H，因此無法確認(rèn)被標(biāo)記的是何種物質(zhì)。

不能用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體，因?yàn)槿粲?2P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體，離心后上清液和沉淀物中均會具有放射性，無法判斷噬菌體遺傳物質(zhì)的成分。艾弗里實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)處理方式對照原則實(shí)驗(yàn)結(jié)論設(shè)計(jì)思路直接分離同位素標(biāo)記法S型細(xì)菌的分離物質(zhì)分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)相互對照分別標(biāo)記噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的兩組實(shí)驗(yàn)相互對照設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開，單獨(dú)地直接研究各自不同的遺傳功能證明DNA是S型細(xì)菌的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)，但不能有效證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)（蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)）兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的比較任務(wù)四：RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)⑥煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)

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)，會出現(xiàn)致病斑。任務(wù)四：RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)⑥煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)觀察煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)，思考該實(shí)驗(yàn)，可以得出什么結(jié)論？感染煙草感染煙草出現(xiàn)病斑不出現(xiàn)病斑實(shí)驗(yàn)結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA蛋白質(zhì)RNA分離

煙草花葉病毒（RNA和蛋白質(zhì)）總結(jié)生物類型核酸種類遺傳物質(zhì)實(shí)例有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物真核生物DNA和RNADNA動物、植物、真菌原核生物藍(lán)藻、乳酸菌等無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物DNA病毒DNADNAT2噬菌體RNA病毒RNARNA煙草花葉病毒絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

，只有少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

。所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。DNARNA(3)格里菲思和艾弗里分別用不同的方法證明DNA是遺傳物質(zhì)()格里菲思未證明DNA是遺傳物質(zhì)。×當(dāng)堂檢測(4)T2噬菌體可感染肺炎鏈球菌導(dǎo)致其裂解()×T2噬菌體專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)。當(dāng)堂檢測(5)為獲得放射性標(biāo)記的T2噬菌體，可分別用含35S和32P的人工培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體()×病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能獨(dú)立代謝，必須用活細(xì)胞培養(yǎng)，不能用人工培養(yǎng)基直接培養(yǎng)噬菌體。(6)細(xì)菌和病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，具有個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡單、繁殖快的優(yōu)點(diǎn)()√練習(xí)與應(yīng)用DA本節(jié)內(nèi)容當(dāng)堂檢測1．為研究噬菌體侵染細(xì)菌的詳細(xì)過程，你認(rèn)為如何選擇同位素標(biāo)記的方案（）A．用14C或3H培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌B．用180或15N培養(yǎng)噬菌體，再去侵染細(xì)菌C．將一組噬菌體用32P和35s標(biāo)記共同標(biāo)記D．一組用32P標(biāo)記DNA，另一組用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼解析：在標(biāo)記噬菌體時(shí)要設(shè)法把DNA和蛋白質(zhì)分開，所以要用DNA和蛋白質(zhì)所特有的元素分別進(jìn)行標(biāo)記。也不能一組噬菌體用32P和35S標(biāo)記共同標(biāo)記，這樣蛋白質(zhì)和DNA都具有放射性，結(jié)果上清液和沉淀物都有放射性，無法判斷哪一種物質(zhì)進(jìn)入了細(xì)菌。D當(dāng)堂檢測2．噬菌體在（細(xì)菌內(nèi)）增殖過程中利用的原料是（）A．細(xì)菌的核糖核苷酸和噬菌體的氨基酸B．噬菌體的脫氧核苷酸核苷酸和細(xì)菌的氨基酸C．細(xì)菌的脫氧核苷酸和氨基酸D．噬菌體的氨基酸和細(xì)菌的脫氧核苷酸C【解析】：噬菌體是病毒，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能在培養(yǎng)基中直接培養(yǎng)，必需營寄生生活。噬菌體繁殖成子代噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的原料都來自細(xì)菌。噬菌體在侵染細(xì)菌時(shí)把蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)菌的外面，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的是DNA，然后以自已的DNA為模板利用細(xì)菌的脫氧核苷酸合成子代噬菌體的DNA。子代噬菌體蛋白質(zhì)是在噬菌體DNA指導(dǎo)下以細(xì)菌的氨基酸為原料合成的。因此，噬菌體在增殖過程中利用的原料是細(xì)菌的核苷酸和氨基酸當(dāng)堂檢測3.用（未被標(biāo)記）噬菌體去感染體內(nèi)含有32P的細(xì)菌（被標(biāo)記的細(xì)菌），在細(xì)菌解體后含32P的是（