3.1 DNA是主要的遗传物质课件（32张ppt）2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共32张PPT)
孟德尔
通过豌豆杂交实验，揭示了遗传规律，提出遗传因子概念。
1866年
约翰逊
1903年
通过观察蝗虫细胞减数分裂提出假说：基因（遗传因子）位于染色体上。
萨 顿
命名“遗传因子”为基因。
1909年
摩尔根
1909-1933年
通过果蝇杂交实验证明：基因位于染色体上。
问题探讨
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？
这个问题曾引起生物界激烈的讨论。
讨论：你认为遗传物质可能具有什么特点？
①储存大量的遗传信息。
②可以准确地复制，并传递给下一代。
③结构比较稳定等。
一、对遗传物质的早期推测
1. 20世纪20年代：
蛋白质是生物体的遗传物质
（蛋白质中氨基酸的排列顺序多种多样，可能蕴含着遗传信息）
一、对遗传物质的早期推测
2. 20世纪30年代：
科学家本可以意识到DNA的重要性
（不了解DNA的结构。
蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位）
腺嘌呤（A）
P
脱氧核糖
鸟嘌呤（G）
P
脱氧核糖
胸腺嘧啶（T）
P
脱氧核糖
胞嘧啶（C）
P
脱氧核糖
DNA是遗传物质的证据
赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
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——体内转化实验
实验材料：
比较 菌体特点 菌落特点 毒性
（动物实验）
S型细菌
R型 细菌
无毒
有毒
人肺炎
小鼠败血症
无荚膜
有荚膜
粗糙
Rough
光滑Smooth
R型 和 S型肺炎链球菌
荚膜的化学本质是_______
多糖
（一种细菌，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡）
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
S型细菌菌落
R型活菌菌落
1、格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
第二组
注射R型活细菌
小鼠不死亡
第一组
小鼠死亡，
分离出S型活细菌
注射S型活细菌
小鼠不死亡
第三组
注射加热致死的S型细菌
小鼠死亡，
分离出S型活细菌
第四组
R型活细菌+
加热致死S型细菌
二、肺炎链球菌的转化实验——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
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：
二、肺炎链球菌的转化实验
讨论以下问题，展示学习成果：
探究“转化因子”究竟是什么？你有什么样的设计思路，关键是什么？
RNA
脂质
多糖
关键思路：
S型细菌组分图
将DNA与蛋白质等其他物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
DNA
蛋白质
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
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。
体内vs体外转化实验
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内 体外培养基
实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各组成成分的作用进行对照
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化 每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质
联系 ①所用材料相同 ②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
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
科学家：赫尔希（A.D.Hershey）、蔡斯（M.C.Chase）
实验材料：T2噬菌体（细菌病毒）
是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒；
头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。（化学组成中，60%是蛋白质，40%DNA）
三、噬菌体侵染细菌的实验
三、噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染大肠杆菌增殖过程
吸附
注入
合成
组装
释放
特点：
在自身遗传物质的指导下进行繁殖，利用大肠杆菌体内物质，合成自身的组成成分。（T2噬菌体只提供遗传物质作为模板，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。
实验方法：放射性同位素标记技术
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？
放射性元素分别标记DNA、蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
蛋白质组成元素:
DNA组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
35S
32P
35S
32P
能否用14C标记蛋白质、DNA？
能否用35S、32P标记同一个T2噬菌体？
三、噬菌体侵染细菌的实验
三、噬菌体侵染细菌的实验
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。
①先培氧大肠杆菌细菌
含35S的培养基+大肠杆菌 含35S的大肠杆菌
含32P的培养基+大肠杆菌 含32P的大肠杆菌
②再培养噬菌体
+T2噬菌体 含35S T2的噬菌体
+T2噬菌体 含32P T2的噬菌体
实验过程：
标记T2噬菌体
怎样标记噬菌体？能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？
三、噬菌体侵染细菌的实验
标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
标记的T2噬菌体
侵染大肠杆菌
搅拌
离心并检测放射性
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
短时间保温
保温目的：使噬菌体侵染大肠杆菌；时间适宜。
实验过程：
三、噬菌体侵染细菌的实验
35S标记的噬菌体侵染细菌：
不能证明蛋白质不是遗传物质。
35S标记的噬菌体
35S标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S。
上清液放射性很高
搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉淀物中。
说明：T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
三、噬菌体侵染细菌的实验
32P标记的噬菌体
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中含32P
32P标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
上清液放射性很低
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
说明：T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
说明DNA是真正的遗传物质
32P标记的噬菌体侵染细菌：
三、噬菌体侵染细菌的实验
讨论以下问题，展示学习成果：
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？
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？
搅拌不充分，有少量含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。
(1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。
四、绝大多数生物遗传物质是DNA
4.1 RNA是遗传物质的实验证据
实验材料：烟草花叶病毒、烟草
实验过程：
烟草花叶病毒
模式图
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
患病
不患病
实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
四、绝大多数生物遗传物质是DNA
4.2 不同生物的遗传物质
项目 核酸 遗传物质 类型 核苷酸种类 碱基 种类 类型 核苷酸种类 碱基
种类
细胞 生物 真核细胞 DNA和RNA ____ ___ DNA 4 4
原核生物 DNA和RNA 8 5 _____ ___ ___
非细胞生物 (病毒) DNA病毒 DNA 4 4 _____ ___ ___
RNA病毒 RNA ___ ___ RNA 4 4
8
5
DNA
4
4
DNA
4
4
4
4