生物人教版（2019）必修2 3.1DNA是主要的遗传物质（共33张ppt）

(共33张PPT)
第3章 基因的本质
第1节 DNA 是主要的遗传物质
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质

孟德尔通过豌豆实验证明生物的性状由遗传因子控制
摩尔根通过果蝇实验证明基因位于染色体上
回顾
第3章 基因的本质
我们仍然很难放弃这个可爱的假设：就是基因之所以稳定，是因为它代表着一个有机的化学实体。
摩尔根《基因论》
抽象的因子
具体的单位
DNA
蛋白质
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？
讨论：
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
（1）结构比较稳定
（2）遗传物质应能够储存大量的遗传信息
（3）可以准确地复制，并传递给下一代
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的
法有哪些？
对遗传物质的早期推测
（1）20世纪中叶，人们对遗传物质的普遍认识是怎样的？
（2）在蛋白质和DNA中，当时的人们认为哪一种物质是遗传物质？为什么会有这样的看法？
快速阅读课本42页，思考：
（1）20世纪中叶，人们对遗传物质的普遍认识是怎样的？
（2）在蛋白质和DNA中，当时的人们认为哪一种物质是遗传物质？为什么会有这样的看法？
快速阅读课本42页，思考：
对遗传物质的早期推测
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
人们认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
20世纪20年代
20世纪30年代
没发现其他大分子有类似的结构特点。
蛋白质是生物体的遗传物质
意识到DNA的重性，但对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
一、DNA 是遗传物质的证据
（1）教材介绍了几个与“DNA是遗传物质”相关的经典实验？
（2）这些实验选择的生物材料分别是什么？
1.肺炎链球菌转化实验（1928年，格里菲斯）
材料：肺炎链球菌、小鼠
2.肺炎链球菌转化实验（20世纪40年代，艾弗里）
材料：肺炎链球菌
3.噬菌体侵染细菌实验（1952，赫尔希、蔡斯）
材料：噬菌体、大肠杆菌
光滑
有毒性，可致死
有
无毒性
无
粗糙
S型细菌
1. 肺炎链球菌的转化实验
（阅读P43比较两种肺炎链球菌的区别）
毒性
多糖类荚膜
菌落特征
R型细菌
荚膜的化学本质
多糖
无荚膜容易被吞噬细胞吞噬并杀灭；有荚膜可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主细胞内生活并繁殖。
说明R型菌无致病性
说明S型菌有致病性
说明加热杀死的S型菌失去致病性
（1）1928年：格里菲思
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
推断：已经被加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。
R型活细菌
S型死细菌
S型活细菌
某种活性物质
（1）1928年：格里菲思
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
究竟哪一个才是转化因子呢？你如何设计实验证明？
实验思路：
把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
（2）20世纪40年代：艾弗里
思考：
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
混合
混合
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
（2）20世纪40年代：艾弗里
实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。
而蛋白质不是
（2）20世纪40年代：艾弗里
组别 S型细菌细胞提取物的处理办法 实验结果
1 不做处理 将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中 R型+S型
2 蛋白酶 R型+S型
3 RNA酶 R型+S型
4 酯酶 R型+S型
5 DNA酶 R型
思考：1.该实验的设计遵循哪些原则？其巧妙之处是什么？
遵循单一变量原则和对照原则；巧妙之处在于运用“减法原理”，人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化
科学方法
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”和“减法原理”。与常态比较，认为增加某种影响因素的称谓“加法原理”。例如，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，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“减法原理”。与常态比较，认为去除某种影响因素的称谓“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌的转化实验中，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，就利用了“减法原理”。
艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
质疑
实验材料：
T2噬菌体是专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
T2噬菌体
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
(1) 结构:头部和尾部的外壳由 _____ 构成，头部内含有______。
(2) 增殖特点:在自身遗传物质的作用下，利用________ 体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
(3)与大肠杆菌的关系:______关系
蛋白质
DNA
大肠杆菌
寄生
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
侵染过程：吸附——注入——合成——组装——释放
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染细菌电镜复原照片
根据T2噬菌体的结构（只含DNA和蛋白质）和增殖特点你们认为注入的物质有几种可能呢？
1、只有（ ）注入了大肠杆菌细胞内
2、只有（ ）注入了大肠杆菌细胞内
3、（ ）都注入了大肠杆菌细胞内
蛋白质
DNA
蛋白质和DNA
推测
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
放射性同位素标记法
组成元素
蛋白质:
DNA：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
35S
32P
可以直接标记噬菌体吗？
不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
第1步：先标记大肠杆菌
大肠杆菌 + 含35S的培养基→含35S的大肠杆菌
大肠杆菌 + 含32P的培养基→含32P的大肠杆菌
第2步：再标记T2噬菌体
T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体
T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体
实验过程：
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
第3步：用已标记T2噬菌体侵染未标记的细菌
35S标记
的噬菌体
35S标记的噬菌
体与细菌混合
细菌裂解
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很高
没有检测到35S
搅拌后离心
离心后
35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验
第3步：用已标记T2噬菌体侵染未标记的细菌
32P标记
的噬菌体
32P标记的噬菌
体与细菌混合
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
检测到32P
搅拌后离心
离心后
32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验
说明： T2噬菌体侵染细菌时，将 注入细菌的细胞内，
蛋白质外壳留在仍留在外面。
DNA
实验结果：
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
思考：以上两组实验的放射性结果说明了什么？
结果
上清液的放射性高
沉淀物的放射性低
结果
上清液的放射性低
沉淀物的放射性高
搅拌、离心
35S标记的T2噬菌体+细菌
32P标记的T2噬菌体+细菌
混合培养
搅拌、离心
混合培养
被32P标记DNA的噬菌体
被35S标记蛋白质的噬菌体
进一步检测发现：
结论：
DNA才是噬菌体的遗传物质
2.1952年：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
3.T2噬菌体侵染细菌的实验实验误差分析
思考：①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
结果
上清液的放射性高
沉淀物的放射性低
结果
上清液的放射性低
沉淀物的放射性高
搅拌、离心
35S标记的T2噬菌体+细菌
32P标记的T2噬菌体+细菌
混合培养
搅拌、离心
混合培养
3.T2噬菌体侵染细菌的实验实验误差分析
搅拌不充分
理论上
上清液
沉淀物
其中一个
大肠杆菌
实际上
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。
3.T2噬菌体侵染细菌的实验实验误差分析
思考：②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
结果
上清液的放射性高
沉淀物的放射性低
结果
上清液的放射性低
沉淀物的放射性高
搅拌、离心
35S标记的T2噬菌体+细菌
32P标记的T2噬菌体+细菌
混合培养
搅拌、离心
混合培养
3.T2噬菌体侵染细菌的实验实验误差分析
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物
实际上
部分释
放出来
释放
来不及侵染
保温时间短
其中一个
大肠杆菌
部分噬菌体的DNA还没有进入大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液出现放射性；
噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，上清液出现放射性。
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
得到全新病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白质
烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA
患病
不患病
4.遗传物质的进一步探索
4.遗传物质的进一步探索
生物种类 含有 遗传物质
细胞结构生物
非细胞结构生物
真核生物
原核生物
DNA病毒
RNA病毒
RNA
DNA
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
DNA
DNA
RNA
DNA是主要的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是DNA
总结归纳：不同生物的遗传物质
就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。
总结
肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
实验者
思 路
分离方式
结 论
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
利用“减法原理”，通过酶解法:分别加入到R型菌中
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
1· 三个经典实验的对比
总结
肺炎链球菌的体内转化实验—格里菲斯
肺炎链球菌的体外转化实验—艾弗里
噬菌体侵染细菌的实验—赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型细菌转化因子
DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
烟草花叶病毒侵染烟草实验
RNA是遗传物质
DNA是
遗传物质
DNA是
主要的遗传物质
练习与应用
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
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
D
A