2022-2023学年高一生物 人教版2019必修2 同步优质课件 3-1 DNA是主要的遗传物质(共28张PPT)

(共28张PPT)
第三章 基因的本质
第一节
DNA是主要的遗传物质
1866年
孟德尔发现遗传定律
1891年
科学家描述减数分裂全过程
1903年
萨顿假说：基因和染色体存在平行关系
1909年
摩尔根证明：基因在染色体上
20世纪中叶
染色体主要由蛋白质和DNA组成
对遗传物质的早期推测
遗传物质是
蛋白质
还是
dna
作为遗传物质，需具备哪些特点：
1.亲子代之间联系的桥梁是生殖细胞。生殖细胞形成过程中，染色体和DNA的数量存在规律性的变化。
2.蛋白质不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量也不固定。
3.DNA能自我复制、并且在复制的过程中有多种机制保证准确性。
4.人们推测，既然基因能够控制那么多、那么复杂的生物性状，那么构成基因的遗传物质也一定是一种非常复杂、非常多样的化学物质。而蛋白质恰好是结构最复杂、最多样的分子。
5.组成蛋白质的主要氨基酸约有20种。组成DNA的核苷酸有4种。
6.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量信息。
连续性：能够精确地自我复制，使前后代具有一定的连续性
对遗传物质的早期推测
多样性:具有储存大量遗传信息的能力
作为遗传物质，需具备哪些特点：
7. 蛋白质有复杂的空间结构，但高温下空间结构会被破坏，易变性。
而DNA结构稳定，耐高温。
8.一般情况下，同一种生物在不同发育时期或不同组织的细胞中，DNA的含量基本相等，生殖细胞中的DNA含量恰好是体细胞中的一半。而同一生物的不同组织细胞中，蛋白质的种类和含量差异较大。
稳定性
对遗传物质的早期推测
①多样性：具有储存大量遗传信息的能力。
②连续性：能够精确地自我复制，使前后代具有一定的连续性。
③稳定性：结构稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
④能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢。
肺炎双球菌的转化实验
S型菌：
R型菌：
菌体有多糖类的荚膜，
菌落光滑，
有致病性，
可使人和小鼠患肺炎，
小鼠并发败血症死亡
无荚膜，
菌落粗糙，
无致病性
肺炎双球菌的转化实验
格里菲思
体内转化实验
分析对照关系
12、123、134
加热：
蛋白质变性失活
DNA变性，
温度降低，
DNA复性
S型活菌从何而来？
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：
将组成S型菌的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。
结论：加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活菌转化为S型活菌的活性物质--转化因子。
肺炎双球菌的转化实验
加法原理
减法原理
肺炎双球菌的转化实验
艾弗里—体外转化实验
结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
肺炎双球菌的转化实验
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
拓展
DNA结构
DNA纯度
DNA作用
质疑：DNA是遗传物质。
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？
“四核苷酸假说”DNA不可能作为遗传物质？
肺炎双球菌的转化实验
子代
CHONP
组成：
生活方式：
病毒侵染细菌的过程：
CHONS
蛋白质外壳和DNA
专门寄生于大肠杆菌中
噬菌体侵染细菌的实验
吸附
注入
合成→组装
释放
遗传物质
噬菌斑
T2噬菌体
如何知道哪种成分进入菌体内？
利用大肠杆菌体内物质
放射性同位素标记技术
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
赫尔希与蔡斯
噬菌体侵染细菌的实验
35S—标记蛋白质、32P—标记DNA
培养至裂解
如何知道哪种成分进入菌体内？
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心：让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒，
沉淀物中留下被侵染的（还未裂解的）大肠杆菌
是否是遗传物质？
子代
放射性同位素标记技术
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
赫尔希与蔡斯
噬菌体侵染细菌的实验
35S—标记蛋白质、32P—标记DNA
培养至裂解
能否用32P和35S同时标记噬菌体？
如何标记噬菌体？
（1）分别在含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基上
培养大肠杆菌。
（2）分别用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，
（3）分别用含有35S 或32P的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
噬菌体侵染细菌的实验
放射性同位素标记技术
赫尔希与蔡斯
35S—标记蛋白质、32P—标记DNA
分别得到被35S标记的大肠杆菌和被32P标记的大肠杆菌
分别得到含有被35S标记蛋白质的噬菌体
或含有被32P标记DNA的噬菌体。
子代噬菌体无放射性
噬菌体侵染细菌的实验
放射性同位素标记技术
赫尔希与蔡斯
35S—标记蛋白质、32P—标记DNA
结论：蛋白质没有进入细菌细胞中
子代噬菌体有放射性
噬菌体侵染细菌的实验
放射性同位素标记技术
赫尔希与蔡斯
35S—标记蛋白质、32P—标记DNA
结论：①DNA进入细菌细胞中
②DNA是遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验
放射性同位素标记技术
赫尔希与蔡斯
35S—标记蛋白质、32P—标记DNA
结论：①DNA进入细菌细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外
②DNA是噬菌体的遗传物质
35S标记的实验发现沉淀物中也有较强放射性，可能的原因是？
搅拌不充分
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较强放射性，可能的原因是？
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。
【例1】（1）通过_________________________________________
__________________________________________的方法分别获得被32P和35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中____________________变化。
（2）侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。
搅拌的目的是：_______________
__________，所以搅拌时间少于1min时，
上清液中的放射性________。
噬菌体侵染细菌的实验
用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养噬菌体
DNA和蛋白质的位置
时间
（min）
上清液放射性相对百分比（%）
5
6
7
存活率
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
较低
【例1】（2）侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。
搅拌的目的是：__________________________________，所以搅拌时间少于1min时，上清液中的放射性________。
实验结果表明当搅拌时间足够长以后，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明_________________。
图中“被侵染的细菌”的存活率曲线
基本保持在100%，本组数据的意义是
作为对照组，以证明________________
____________________，
否则细胞外______放射性会增高。
噬菌体侵染细菌的实验
时间
（min）
上清液放射性相对百分比（%）
5
6
7
存活率
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
较低
DNA进入细菌，
蛋白质没有进入细菌
细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来
32P
1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：
①细菌是单细胞生物，个体很小，结构简单；
病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。
均易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
②繁殖快，细菌20～30 min就可繁殖一代，
病毒短时间内可大量繁殖。
证明DNA是遗传物质的实验
2.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？
艾弗里采用的主要技术手段有细菌培养技术、物质提纯和鉴定技术等
赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。
证明DNA是遗传物质的实验
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
结论以及各实验的关系
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。
直接分离法和酶解法
同位素标记法
更有力地说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
艾弗里
赫尔希和蔡斯
烟草花叶病病斑
RNA是遗传物质
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
分离出子代病毒
不能得到病毒
：
TMV
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
HRV
TMV
病毒重组实验：烟草花叶病毒TMV和车前草花叶病毒HRV
RNA是遗传物质
TMV和HRV的遗传物质是RNA
HIV病毒
SARS病毒
流感病毒
新冠病毒
DNA是主要的遗传物质
遗传物质是RNA的生物举例：
RNA病毒：流感病毒、HIV、
SARS病毒、新冠病毒、
TMV、HRV
遗传物质是DNA的生物举例：
DNA病毒：T2噬菌体
有细胞结构的生物：真核生物、原核生物
自然界中，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
练习与应用
一、DA
二、1.利用噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料合成蛋白质外壳的
2. ①多样性：具有储存大量遗传信息的能力。
②连续性：能够精确地自我复制，使前后代具有一定的连续性。
③稳定性：结构稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
④能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢。
【例2】在肺炎双球菌的体内转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况为下图中的？原因是？
图B
R型菌逐渐被小鼠免疫系统清除
↓
转化形成的S型菌增多
↓
小鼠免疫系统被破坏
↓
R型菌和S型菌大量增殖
个体水平→细胞水平→染色体水平→分子水平
故事未完，
精彩待续
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