高中生物学人教版（2019）必修2 3.1 DNA是主要的遗传物质(共40张PPT)

(共40张PPT)
孟德尔根据豌豆杂交实验，提出了遗传因子的概念，成功地解释了遗传现象，并首先揭示了两条遗传定律。那么控制生物性状世代传递的基因（遗传因子）到底是什么物质？DNA和蛋白质在生物性状遗传的过程中各自发挥了什么作用？它们又是如何发挥作用的呢？我们在这一章将进一步探索遗传的分子基础，了解基因的本质及其发挥作用的原理。
第一节 DNA是主要的遗传物质
肺炎双球菌的转化实验
1
噬菌体侵染细菌的实验
2
烟草花叶病毒侵染烟草叶片的实验
3
19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子控制的.
探索遗传物质的过程
一、对遗传物质的早期推测
第1节
DNA是主要的遗传物质
20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于 染色体 上。
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由 蛋白质和DNA组成。
蛋白质
DNA
染色体
蛋白质和DNA，
谁是遗传物质

20世纪30年代科学家们对DNA有了新的认识。DNA是生物大分子，它由许多脱氧核苷酸聚合而成。它具有多样性和特性异的特征，同时也具有热稳定性。而这些是作为遗传物质的必须条件。
对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。
1982年，英国的科学家格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上做了体内转化实验，得到了加热杀死的S型细菌体内存在一种物质，能将活的R型细菌转化为有毒的S型细菌，他把这种物质称为转化因子。
那么，这种转化因子究竟是什么物质呢？1944年，艾弗里设法将S型细菌体内的各种物质分离开，单独和R型细菌混合培养。最终他发现了遗传因子是DNA。但是，由于他提取的DNA中仍含有0.02%的蛋白质，使得一些研究者提出了质疑。
1952年，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，得出DNA是遗传物质的结论。直到后来科学家们发现了烟草花病毒的遗传物质是RNA，才真正揭开遗传物质的面纱——DNA是主要的遗传物质，少数病毒的遗传物质是RNA。
格里菲思的肺炎链球菌的转化实验
R型菌
S型菌
Rough
Smooth
菌落光滑、可使小鼠致死
菌落粗糙、小鼠不致死
1. 实验材料：两种肺炎双球菌
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
2. 肺炎链球菌的转化过程
格里菲思肺炎链球菌转化实验
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
2. 肺炎链球菌的转化过程
格里菲思肺炎链球菌转化实验
第一、二两组实验在整个实验中起什么作用？
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
2. 肺炎链球菌的转化过程
格里菲思肺炎链球菌转化实验
对比二、三两组实验说明什么？
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
2. 肺炎链球菌的转化过程
格里菲思肺炎链球菌转化实验
请描述第四组小鼠做了怎样的处理？实验结果是什么？
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
2. 肺炎链球菌的转化过程
格里菲思肺炎链球菌转化实验
第四组小鼠为何死亡？死亡小鼠体内能分离出S型活菌，说明什么？推测导致小鼠死亡的S型活菌是从哪里来的？
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
格里菲思的推论
加热致死的S型细菌，含有某种物质，能把无毒的R型活菌转化为有毒性的S型活菌。我们把这种物质叫做“转化因子”。
转化因子究竟是什么物质呢？
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
要解决的问题——
转化因子是什么物质？
已有背景知识——
构成细胞的主要物质有蛋白质、DNA、酯类、荚膜多糖等物质
如何设计实验？
思路1：将加热致死S型菌各种物质分离提纯后与R型混合，观察 是否发生转化。
思路2：用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将R型菌转化。
任务一：设计实验找寻转化因子
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
转化因子是什么？
如何判断？
检测的因变量指标是什么？
实验目的：
实验材料：
自变量：
因变量：
肺炎链球菌
加热杀死的S型菌中各种物质成分
R型菌是否被转化
菌落特征为R型还是S型
肺炎链球菌体外转化实验
任务一：设计实验找寻转化因子
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
1944年，艾弗里
肺炎链球菌体外转化实验
实验结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
R型活细菌
S型细菌DNA
S型细菌蛋白质和蛋白酶
S型细菌RNA和RNA酶
S型细菌DNA和DNA酶
R型活细菌
R型活细菌
R型活细菌
R型细菌培养基
R型细菌培养基
R型细菌培养基
R型细菌培养基
R型细菌菌落
S型细菌菌落
只有R型细菌菌落
只有R型细菌菌落
只有R型细菌菌落
甲
乙
丙
丁
培养
培养
培养
培养
艾弗里的肺炎链球菌转化实验示意图
DNA结构
DNA纯度
DNA作用
质疑：DNA是遗传物质。
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
噬菌体侵染细菌实验
噬菌体增殖示意图
培养基上的噬菌体照片
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
噬菌体侵染细菌电镜图
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
噬菌体侵染细菌实验
问题：噬菌体的遗传物质是什么？
作为噬菌体遗传物质的条件
进入细菌细胞中，指导子代噬菌体的形成。
可将遗传信息传递到子代噬菌体，保持亲子代噬菌体性状的连续性、稳定性。
推测：哪种成分进入，则哪种成分是遗传物质。
蔡斯(左)赫尔希(右)
思考1：如何知道哪种成分进入菌体内？
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
T2噬菌体的结构模式图
T2噬菌体是专门寄生大肠杆菌体的一种病毒，其化学成份：
60%是蛋白质，40%是DNA.对这两种物质的分析表明，仅蛋白质分子中含硫，磷几乎都存在于DNA分子中
头部
尾部
尾丝
DNA
T2噬菌体电镜图和模式图
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程
吸附
注入
DNA复制和蛋白质合成
组装
释放
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
赫尔希和蔡斯的实验思路和步骤
（1）分别在含有放射性同位素35S和放射发现位素的32P的培养基上培养大肠杆菌。
（2）用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记的噬菌体或DNA含有32P标记的噬菌体。
（3）分别用35S 或32P的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
放射性同位素标记法
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
任务二：标记噬菌体
利用含放射性的培养基先标记细菌
带标记的噬菌体
分别得到
思考：实验用噬菌体可否带2种标记？
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
思考：带标记的噬菌体感染什么样的细菌呢？
噬菌体侵染细菌实验
无放射性标记的细菌
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
噬菌体侵染细菌实验
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
3. 赫尔希和蔡斯的实验过程（放射性同位素标记法）
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
噬菌体侵染细菌实验
思考：怎样使菌体外侧的噬菌体与大肠杆菌分开
Waring 搅拌器
[保存在斯普林港实验室的档案室]
搅拌后
离心后
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质，也就是说，子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的，因此DNA才是真正的遗传物质。
噬菌体侵染细菌的实验表明
实验结论：DNA是遗传物质
二、DNA是遗传物质的直接证据
第1节
DNA是主要的遗传物质
三、有些病毒的遗传物质是RNA
第1节
DNA是主要的遗传物质
三、有些病毒的遗传物质是RNA
第1节
DNA是主要的遗传物质
烟草花叶病病斑
TMV电镜图和模式图
三、有些病毒的遗传物质是RNA
第1节
DNA是主要的遗传物质
三、有些病毒的遗传物质是RNA
第1节
DNA是主要的遗传物质
实验结论：RNA也是遗传物质
三、有些病毒的遗传物质是RNA
第1节
DNA是主要的遗传物质
在自然界，所有的动物、植物以及细菌、蓝细菌等具细胞结构的生物均含有DNA，其遗传物质都是DNA。病毒没有细胞结构，通常由核酸与蛋白质外壳构成。依据病毒体内核酸的种类，可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒。大多数病毒是DNA病毒，如T2噬菌体；少数病毒不含有DNA，而含有RNA，如烟草花叶病毒、流感病毒和艾滋病病毒（HIV)。
结论：DNA是主要的遗传物质，极少数病毒的遗传物是RNA。
四、DNA是主要的遗传物质
第1节
DNA是主要的遗传物质