生物人教版（2019）必修2-3.1DNA是主要的遗传物质课件（共59张PPT）

(共59张PPT)
3.1DNA是主要的遗传物质-1
1.科学家是怎样证明DNA是遗传物质的
2.肺炎链球菌体内转化实验
3.肺炎链球菌体外转化实验
魏斯曼：预测减数分裂的存在
萨顿：提出基因在染色体上的假说
摩尔根：证明基因在染色体上并呈线性排列
孟德尔：提出遗传因子
约翰逊：将遗传因子改为“基因”
提出基因
摩尔根说:“我们仍然很难放弃这个可爱的假设:基因之所以稳定，是因为它代表着一个有机的化学实体。”这个假设能成立吗
基因在哪儿？
基因是什么？
第 3 章 基因的本质
第 3 章 基因的本质
对基因的本质的探索
问题探讨
20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢 这个问题曾引起生物学界激烈的争论。
讨论
1.你认为遗传物质可能具有什么特点
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
问题探讨
讨论
1.你认为遗传物质可能具有什么特点
①在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地自我复制，使得前后代具有一定的连续性。
②能够指导蛋白质的合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢的过程。
③具有储存大量遗传信息的潜在能力
④结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
问题探讨
讨论
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些
例如：将待定的物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。
对遗传物质的早期推测
1.20世纪20年代认为蛋白质是生物体的遗传物质
①蛋白质中_____________________________，可能蕴含着遗传信息
②当时没有发现其他生物大分子有类似的结构特点
③蛋白质可以直接“控制”生物的性状和代谢。
氨基酸多种多样的排列顺序
2.20世纪30年代人们认识了DNA的组成
①只是认识到了DNA的分子的组成
DNA是由许多____________聚合而成的生物大分子。
脱氧核苷酸
组成DNA的四种脱氧核苷酸
②由于对_______的结构不清楚，认为________是遗传物质的观点仍占主导地位。
蛋白质不能作为遗传物质的证据：
a.蛋白质不能进行自我复制
b.蛋白质在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定
c.蛋白质不能遗传给后代
2.20世纪30年代人们认识了DNA的组成
DNA
蛋白质
有些科学家对蛋白质作为遗传物质提出质疑
之后，科学家们通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战，并最终证明蛋白质不是遗传物质。
一、肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌 菌落 荚膜 致病性
R型细菌菌落
S型细菌菌落
粗糙
光滑
无
有
无
有
菌落
是指由单个微生物细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成以母细胞为中心的一团肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。
科学家们对遗传物质的探索过程
1.格里菲思：肺炎链球菌体内转化实验
①两种肺炎链球菌的比较
肺炎链球菌 菌落 荚膜 致病性
R型细菌菌落
S型细菌菌落
粗糙
光滑
无
有
无
有
荚膜
某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质，主要成分是多糖。
①两种肺炎链球菌的比较
无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物后，容易被吞噬细胞吞噬消灭，有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
毒性
S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡；
肺炎链球菌 菌落 荚膜 致病性
R型细菌菌落
S型细菌菌落
粗糙
光滑
无
有
无
有
①两种肺炎链球菌的比较
R型细菌不会使人或小鼠患病，因此无致病性。
小鼠不死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠不死亡
注射
R型
活细菌
注射
S型
活细菌
注射加热致死的S型细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
②实验过程
第一组
第二组
第三组
第四组
步骤 方 法 现象(结果) 结论
1 R菌活菌注射 老鼠存活
2 S菌活菌注射 老鼠死亡
3 S菌高温灭活注射 老鼠存活
4 高温灭活S菌+R活菌注射 老鼠死亡
③实验结论
实验结论：已经被加热杀死的_____细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质（转化因子）。
R型细菌无毒
S型细菌有毒
死的S型细菌无毒
部分R型活细菌转
化为S型活细菌
S型
这种转化因子究竟是什么物质呢
2.艾弗里：肺炎链球菌体外转化实验
①实验思路：
设法逐步去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
思考：如何去除细菌各组分？
蛋白酶 —— 去除蛋白质
RNA酶 —— 去除RNA
酯酶 —— 去除脂质
DNA酶 —— 去除DNA
②过程：肺炎链球菌的(体外)转化实验示意图
艾弗里的肺炎链球菌转化实验过程和结论
组别 处理步骤 结果 结论
1 S型细菌的细胞提取物，不做处理 加入R型活细菌的培养基中，混合后培养
2 S型细菌的细胞提取物+蛋白酶 3 S型细菌的细胞提取物+RNA酶 4 S型细菌的细胞提取物+酯酶 5 S型细菌的细胞提取物+DNA酶 R+S
R+S
R+S
R+S
R
DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质。
科学方法
自变量控制中的”加法原理”和“减法原理”
1.加法原理
①与常态比较，人为增加某种影响因素。
②在”比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加热、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。
2.减法原理
①与常态比较，人为去除某种影响因素。
②在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质。
1.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（ ）
A．存活、存活、存活、死亡
B．存活、死亡、存活、死亡
C．死亡、死亡、存活、存活
D．存活、死亡、存活、存活
D
2.利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理,再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是(　　)
A.通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质
B.F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌
C.C组只能分离出S型肺炎双球菌
D.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组
D
D
3.肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的,R型肺炎双球菌的菌落为光滑的
B.S型菌的DNA经加热后失活,因而注射加热杀死的S型菌的小鼠仍存活
C.从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌
D.该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的
3.肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
D
4.在对照实验中，与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”；而与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。下列实验设计中采用“加法原理”的是( )
A.“验证Mg是植物生活的必需元素”实验中，完全培养液作为对照，实验组是缺Mg培养液
B.“验证光是光合作用的条件”实验中，对照组在光下进行实验，实验组做遮光处理
C.格里菲思将R型活菌和加热杀死的S型菌混合后向小鼠注射，观察小鼠是否存活
D.艾弗里的肺炎双球菌转化实验的一组实验组中，添加DNA和DNA酶溶液
C
5.某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒,为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA,做了如下实验。回答下列问题:
(1)材料用具:该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等渗生理盐水、注射器等。
(2)实验步骤:
①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干,随机均分成四组,编号分别为A、B、C、D。
②补充完整下表,并将配制溶液分别注射入小白鼠体内
组别 A B C D
注射溶液 该病毒核酸提取物和RNA酶 该病毒核酸提取物和______ 该病毒核酸提取物 ______　
③相同条件下培养一段时间后,观察比较各组小白鼠的发病情况。
(3)结果预测及结论:
①A、C组发病,　　　　　　　,说明DNA是该病毒的遗传物质;
②　　　　　　　　　　　　　,说明______________
_____________。
B、D组未发病
B、C组发病,A、D组未发病
RNA是该病毒
的遗传物质
组别 A B C D
注射溶液 该病毒核酸提取物和RNA酶 该病毒核酸提取物和______ 该病毒核酸提取物 ______　
DNA酶
生理盐水
组别 A B C D
注射溶液 该病毒核酸提取物和RNA酶 该病毒核酸提取物和DNA酶 该病毒核酸提取物 生理盐水　
(4)从注射的物质看,该探究实验所依据的生物学原理是
　　　　　　　;
从实验现象预测和相关判断看,该实验依据的生物学原理是　　　　　　　　　　　。
(5)若该病毒的遗物物质为DNA,则其彻底水解产物有___
种。
酶具有专一性
核酸控制生物的性状
6
3.1DNA是主要的遗传物质-2
1.噬菌体侵染细菌的实验
2.烟草花叶病毒的侵染与重建实验
3.为什么DNA是主要的遗传物质
第 3 章 基因的本质
对基因的本质的探索
温故
早期认为蛋白质是遗传物质
R型细菌
S型细菌
S 型细菌中转化因子
转化因子是什么？
R型细菌
S型细菌
S 型细菌
的DNA
艾弗里
肺炎链球菌体内转化实验
肺炎链球菌体外转化实验
对遗传物质的探索
格里菲思
新课
赫尔希和蔡斯 噬菌体侵染细菌的实验
更具说服力的实验
噬菌体侵染细菌的实验
1.T2噬菌体
尾部
头部
①T2噬菌体是一种专门寄生在___________体内的病毒。
大肠杆菌
1.T2噬菌体
尾部
头部
DNA
蛋白质
②T2噬菌体的化学成分
DNA和蛋白质
1.T2噬菌体
尾部
头部
DNA
蛋白质
思考：如何将噬菌体的DNA和蛋白质分开分别观察其作用？
(C、H、O、N、P)
(C、H、O、N、S)
(放射性)同位素标记
32
35
35S标记
的噬菌体
35S标记的噬菌体与细菌混合
上清液的
放射性很高
沉淀物的
放射性很低
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
①用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2.实验过程及结果
32P标记
的噬菌体
32P标记的噬菌体与细菌混合
上清液的
放射性很低
沉淀物的
放射性很高
在新形成的噬菌体中检测到32P
②用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
总结：
① 35S标记的噬菌体 → 侵染细菌 → 搅拌→离心 → 放射性检测
② 32P标记的噬菌体 → 侵染细菌 → 搅拌→离心 → 放射性检测
上清液
沉淀物
上清液
沉淀物
强
弱
弱
强
3.实验结论
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液 很高 很低
沉淀物 很低 很高
说明
蛋白质
DNA
蛋白质未进入细菌中
DNA进
入细菌中
子代噬菌体的各种性状,
是通过亲代的DNA遗传的。
DNA才是噬菌体的遗传物质。

讨论
①艾佛里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：
个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能变化。
繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。

讨论
②从控制自变量的角度，艾佛里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
从控制自变量的角度，艾佛里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。
最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如：糖类、脂质、蛋白质等)。

讨论
③艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
启示：科学成果的取得必须有技术手段作为保证，技术的发展需要以科学原理为基础。因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
艾弗里实验 细菌的培养技术、物质的提纯与鉴定技术等
赫尔希实验 噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提取与分离技术等
④实验中短时间保温的目的是什么？搅拌的目的是什么？
⑤实验中离心的目的是什么？
让上清液中析出较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌；
保温：保持细菌活性，让噬菌体充分侵染细菌；
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；

讨论
⑥蔡斯和赫尔希的实验中如何标记噬菌体？
先把细菌分别培养在含32P或35S的培养基上,然后用噬菌体去侵染分别被32P或35S标记的细菌。
因为噬菌体营寄生生活，因此，不能将直接培养在32P或35S的培养基上进行标记。

讨论
⑦能否同时用35S和32P标记噬菌体去侵染大肠杆菌？
答：不能，因为放射性检测时，只能检测到放射性的强弱，而不能区分放射性的种类。

讨论
4.实验误差分析：
① 35S标记的噬菌体侵染细菌时，发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
搅拌不充分导致部分蛋白质外壳还吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
培养时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
或培养时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
② 32P标记的噬菌体侵染细菌时，发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
1.放射性同位素
3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。
14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。
标记DNA
3H
14C
32P
35S
标记蛋白质
探究噬菌体的遗传物质
同位素标记法(同位素示踪法)
用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。
科学方法
——检测放射性
2.稳定同位素
18O
标记H2O、CO2
研究光合产物O2中氧原子的来源。
同位素标记法(同位素示踪法)
用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。
科学方法
—— 检测密度或相对分子质量
15N
标记DNA
研究DNA复制方式。
(后面学习)
只有DNA是遗传物质吗？
烟草花叶病毒示意图
图(左)和电镜照片(右)
RNA
蛋白质外壳
思考：
如何证明烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质是RNA
1.烟草花叶病毒的感染实验
侵染
侵染
结果
结果
RNA
蛋白质
A型TMV
B型TMV
侵染
侵染
2.烟草花叶病毒的重建实验
B型TMV
A型TMV
1、侵染实验：用烟草花叶病毒的RNA单独去侵染，烟草______，用烟草花叶病毒的蛋白质单独去侵染烟草，烟草________。
2、重组侵染实验：用a型烟草花叶病毒的DNA和b型烟草花叶病毒的蛋白质组成的新病毒侵染烟草，产生的后代为：_______烟草花叶病毒；用a型烟草花叶病毒的蛋白质和b型烟草花叶病毒的RNA组成的新病毒侵染烟草，产生的后代为：_______烟草花叶病毒；
3、结论：________是遗传物质，________不是遗传物质
患病
不患病
a型
b型
RNA
蛋白质
总结：烟草花叶病毒侵染和重建实验
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
总结
提醒：具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
1.T2噬菌体侵染细菌的部分实验如下图所示。下列叙述正确的是(　 )
A.①中噬菌体为子代DNA复制提供了模板和逆转录酶
B.适当时间保温后进行②操作,使细菌外的噬菌体外壳与细菌分离
C.由该图分析可知,实验结果可说明DNA是主要的遗传物质
D.该实验得到的子代噬菌体中,大多数含有放射性32P
B
2.赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，下列被标记的部分组合是（ ）
A.①② B.①③ C.①④ D.③④
A
3.下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是
（　）
A.豌豆的遗传物质主要是DNA
B.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
B
4.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%.上清液带有放射性的原因可能是
（　）
A. 离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
B. 搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C. 噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体
D. 32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
C
5.如图甲表示将杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化,图乙表示1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记技术完成的噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列相关叙述正确的是(　)
A.图甲中,S型细菌全部是由R型细菌转化来的
B.图甲中,bc段,R型细菌因转化成S型细菌而减少
C.图乙中,噬菌体被标记的成分是蛋白质,所以沉淀物中完全没有放射性
D.图乙中,如果噬菌体和细菌混合后不经过搅拌,那么在上清液中检测到的放射性要减弱
D
练习与应用（P47）
一、概念检测
1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ）
A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D. DNA
D
练习与应用（P47）
一、概念检测
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ）
A.DNA是遗传物质
B.遗传物质包括蛋白质和DNA
C.病毒中有DNA，但没有蛋白质
D.细菌中有DNA，但没有蛋白质
A
练习与应用（P47）
二、拓展应用
1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
练习与应用（P47）
二、拓展应用
2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。
肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确的自我复制；能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，等等。