3.1 DNA是主要的遗传物质 课件(共37张PPT，内嵌视频)

(共37张PPT)
第三章 基因的本质
第一节 DNA是主要的遗传物质
理解概念：亲代的遗传信息是通过DNA遗传给子代的。
DNA是主要的遗传物质。
发展素养：通过对肺炎链球菌的转化实验、噬菌体侵
染细菌等实验的学习，认同科学结论的获
得离不开严谨的推理和确凿的实验证据。
新课标素养目标
1
2
3
4
5
孟德尔通过豌豆实验证明
生物的性状由遗传因子控制
染色体在遗传上的
连续性和稳定性
摩尔根通过果蝇实验
证明基因位于染色体上
科学家发现：染色体主要
组成成分蛋白质和DNA
遗传物质是DNA
还是蛋白质
对遗传物质的早期推测
20世纪30年代
20世纪20年代
蛋白质是生物体的遗传物质。
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。
对遗传物质的早期推测
遗传物质具有什么特点，其本质是什么？
结构和性质比较稳定，稳定性
可精确自我复制并遗传给后代，连续性
可储存大量遗传信息，多样性
可以控制生物的性状（蛋白质的合成）
对遗传物质的早期推测
格里菲斯
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
肺炎链球菌的转化实验
细菌的菌落
S型肺炎链球菌
R型肺炎链球菌
光滑（Smooth）
有多糖荚膜
有毒性，可致死
粗糙（Rough)
无多糖荚膜
无毒性
肺炎链球菌的转化实验
第一组
不死亡
第二组
死亡
第三组
不死亡
第四组
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
肺炎链球菌的体内转化实验
1.对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？
R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。
2.对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？
加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。
肺炎链球菌的体内转化实验
3. 第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌从哪里来？
体内有活的S型细菌，活的R型细菌转变成了活的S型细菌。
4. 什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。
肺炎链球菌的体内转化实验
R型活菌+加热杀死S型菌→S型活菌
怎么解释？
“转化因子”？
R型活菌 S型活菌
转化
肺炎链球菌的体内转化实验
设法将蛋白质、DNA等物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
证明哪种物质是转化因子，实验中最关键的设计思路是什么？
肺炎链球菌的体外转化实验
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
结 论
肺炎链球菌的体外转化实验
与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？
例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。
例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
科学方法
“四核苷酸假说”
提取的DNA分子和DNA酶纯度不够？
DNA只是对荚膜的形成有直接效应，而非遗传物质？
蔡斯(左)赫尔希(右)
来自外界的质疑：
2.1 T2 噬菌体简介
噬菌体
噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体
大肠杆菌
T2噬菌体：a.细菌病毒，仅能在大肠杆菌内繁殖
b.成分只有DNA和蛋白质
c.繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在大肠杆菌外
实验方法：放射性同位素标记法
35S（蛋白质
32P（DNA
：C、H、O、N、S（Se、Fe)）（仅蛋白质含有S）
：C、H、O、N 、P） (磷几乎存在于DNA中)
DNA和蛋白质不能直接观察，怎么办？
用14C和18O同位素标记可行吗？
噬菌体侵染细菌的实验
⑴用哪些同位素标记DNA和蛋白质
用35S标记噬菌体的蛋白质，
用32P标记噬菌体的DNA。
同位素标记技术
蛋白质的组成元素：
DNA 的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
（标记 35S ）
（标记 32P）
噬菌体侵染细菌的实验
同位素标记技术
⑵怎样用同位素分别标记DNA和蛋白质
01
用分别含有35S 和32P的培养基培养细菌；
02
用噬菌体分别侵染上述细菌；
03
制备分离只含35S或只含32P的噬菌体。
噬菌体侵染细菌的实验
吸附
注入
合成
组装
释放
噬菌体吸附在细菌表面
把DNA注入到细菌细胞
利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌体的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
噬菌体增殖的过程
利用含放射性的培养基先分别标记细菌
带标记的噬菌体
分别得到
噬菌体侵染细菌的实验
标记的T2噬菌体
侵染大肠杆菌
搅拌
离心并检测放射性
检测子代噬菌体的放射性
短时间保温
无放射性标记的细菌
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。
噬菌体侵染细菌的实验
4．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，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。
35S标记的噬菌体
上清液放射性很高
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
噬菌体侵染细菌的实验
5．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？
（1）保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内；
（2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代。
32P标记的噬菌体
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
子代噬菌体中含有32P
说明DNA是真正的遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验
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
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
设法将DNA与蛋白质等分开，单独研究它们的作用。
酶解法:分别去除DNA和蛋白质
同位素标记法：标记DNA和蛋白质
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
DNA是遗传物质
三个经典实验的比较
DNA是生物界唯一的遗传物质吗？
噬菌体侵染细菌的实验
有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含有DNA, 只含有蛋白质和RNA。 在这种情况下，RNA就起着遗传物质的作用。
流感病毒
艾滋病病毒
SARS病毒
DNA是主要的遗传物质
背景知识：烟草花叶病毒是RNA病毒，在感染植物时，会出现致病斑。
提问：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。
感染烟草花叶病毒后的病斑
烟草花叶病毒
DNA是主要的遗传物质
实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质
细胞生物
真核生物
原核生物
DNA病毒
RNA病毒
非细胞生物
（如新冠病毒、HIV、SARS、烟草花叶病毒）
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA
除RNA病毒以外，一切生物的遗传物质都是DNA
(含DNA和RNA)
（只含DNA或RNA）
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质
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
练习与应用
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
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：能够精确地自我复制；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；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定等等。
练习与应用
1. 判断对错
（1）同源染色体形状、大小一定相等
（2）形状、大小相等的一定是同源染色体
（3）一条来自于父方，一条来自于母方的两条染色体一定是同源染色体
（4）能够相互配对的染色体一定是同源染色体
（5）对于雄性哺乳动物来说，同源染色体只存在于生殖器官细胞中，而不存在于其他体细胞
（6）果蝇体细胞在有丝分裂过程中会形成四分体
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练习与应用