3.1 DNA是主要的遗传物质课件(共34张PPT)

(共34张PPT)
高中生物｜人教版（2019）｜必修2
第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
自从摩尔根提出基因的染色体理论以后，基因在人们的认识中不再是抽象的“因子”，而是存在于染色体上的一个个单位。但是基因到底是什么呢？摩尔根在他的《基因论》一书的末尾说：“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。”这个假设能成立吗？
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？
遗传物质应能够储存大量的遗传信息;可以准确地复制,并传递给下一代;结构比较稳定,等等
例如,将特定的遗传物质转移给其他生物,观察后代的性状表现
认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子
20世纪20年代
蛋白质是生物体的遗传物质
当时认为
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
一.对遗传物质的早期推测
但是
对DNA的结构没有清晰的了解
蛋白质是遗传物质
主导地位
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30年代
二.肺炎链球菌的转化实验
美.艾弗里
观点：遗传物质是蛋白质
英.格里菲斯
二.肺炎链球菌的转化实验
美.艾弗里
英.格里菲斯
肺炎链球菌
二.肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌
（一种细菌，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡）
S型
光滑Smooth
R型
粗糙
Rough
有荚膜(主要为多糖）
（有致病性）
无荚膜
（无致病性）
P43相关信息
二.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
R型
活细菌
S型
活细菌
小鼠不死亡
（第一组）
小鼠死亡
（第二组）
S型
活细菌
加热杀死的
S型细菌
小鼠不死亡
（第三组）
R型活细菌+加热
杀死的S型细菌
小鼠死亡
（第四组）
S型
活细菌
二.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
？
加热杀死S型菌
加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子”
R型活菌 S型活菌
转 化
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
二.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟谁是转化因子？
格里菲斯推断：
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
a.本实验说明什么问题？
S型细菌的细胞提取物中含有该转化因子
b.本实验起什么作用？
对照作用
c.本实验能确定转化因子是哪种物质吗？
不能
d.接下来怎么继续实验？
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
a.加蛋白酶的作用是什么？
去除S型细菌的细胞提取物中的蛋白质，其他物质都有
b.加蛋白酶后R型菌还是被转化说明什么问题？
说明转化因子不是蛋白质
c.同样加RNA酶、酯酶什么作用？
去除S型细菌的细胞提取物中的RNA或脂肪等物质
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
d.这些组实验说明什么问题
说明蛋白质、RNA和脂肪等都不是转化因子
e.本实验采用的原理是什么？
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，从而鉴定出哪种物质在发挥作用。
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
R型细菌
S型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
拓展：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、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
只长R型细菌
混合
DNA酶
a.加DNA酶的作用是什么？
去除S型细菌的细胞提取物中的DNA
b.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？
说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。
2、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
含有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
+
只长R型细菌
混合
DNA酶
艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
有的人获得诺贝尔奖，是为自己增辉，
有的人获奖却是为诺贝尔奖增辉。
艾弗里没有获得诺贝尔奖，是诺贝尔奖的遗憾，不是艾弗里的遗憾。
三.噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希
蔡斯
1952年
噬菌体
利用放射性同位素标记技术
另一个有说服力的实验
三.噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
T2噬菌体
侵染
大肠杆菌
注入
遗传物质
裂解
大肠杆菌
释放
侵染下一个大肠杆菌
？
？
三.噬菌体侵染细菌的实验
a.怎么将DNA和蛋白质分开？能不能采用减法原理将DNA和蛋白质分别除去？
不能，这样会破噬菌体结构使其失去侵染能力。
b.DNA和蛋白质在一起时有什么办法区分呢？
放射性同位素标记法
35S
32P
能不能标记C、H、O、N？
35S
c.如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？
三.噬菌体侵染细菌的实验
不可以，因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
加入含有放射性同位素35S的甲硫氨酸
大肠杆菌
含有放射性同位素35S标记的大肠杆菌
未标记的噬菌体侵染已被35S标记的大肠杆菌
得到被35S标记的噬菌体
32P
c.如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？
三.噬菌体侵染细菌的实验
不可以，因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。
加入含有放射性同位素32P的脱氧核苷酸
大肠杆菌
含有放射性同位素32P标记的大肠杆菌
未标记的噬菌体侵染已被32P标记的大肠杆菌
得到被32P标记的噬菌体
三.噬菌体侵染细菌的实验
：
上清液放射性很高，
子代噬菌体中无35S
35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌
搅拌
使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
离心
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
沉淀物放射性很低。
说明蛋白质未进入大肠杆菌
三.噬菌体侵染细菌的实验
32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌
搅拌
使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
离心
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
说明DNA进入了大肠杆菌
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中含32P
35S标记的实验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吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
三.噬菌体侵染细菌的实验
三.噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此，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
能不能说明蛋白质不是遗传物质？
三.噬菌体侵染细菌的实验
通过赫尔希和蔡斯的实验，现在你清楚噬菌体侵染细菌的步骤了吗？
吸附
注入
合成
组装
释放
噬菌体借尾丝吸附在细菌表面
把DNA注入到细菌细胞
利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的DNA、蛋白质
新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体
细菌解体，释放出噬菌体
D
N
A
是遗传物质吗？
四.RNA也可作为遗传物质
如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
四.RNA也可作为遗传物质
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
患病
不患病
得到病毒
不能得到病毒
：
RNA
蛋白质
四.RNA也可作为遗传物质
四.RNA也可作为遗传物质
RNA病毒还有：
新冠病毒
艾滋病病毒
流感病毒
SARS病毒
......
细胞结构生物
原核生物
真核生物
遗传物质是DNA
非细胞结构生物
遗传物质是RNA
含DNA的病毒：
含RNA的病毒：
生物
4.由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。
3.在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。
2.凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA。
1.一切生物的遗传物质是核酸。
总结