3.1DNA是主要遗传物质课件（62张ppt）2022—2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共62张PPT)
摩尔根和他的学生又经过十多年的努力，证明了基因在染色体上线性排列。
约翰逊
“遗传因子” 改名“基因”。
萨顿提出“基因位于染色体上”的假说。
19世纪，生物学家发现细胞核中有一种叫“染色体”的物质。
摩尔根与白眼果蝇结缘，证明基因位于染色体上。
类比推理法
（假说——演绎法）
染色体＝DNA＋蛋白质
遗传物质的特点：
1.能够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
DNA
蛋白质
染色质
染色体
那么在DNA和蛋白质究竟哪一种物质是遗传物质？
BY YUSHEN
俗话说：龙生龙，凤生凤，老鼠儿子会打洞。
这体现了生物的基本特征——遗传。
你认为遗传物质可能具有什么特点？
遗传物质的特征：
遗传物质本身必须稳定，
能够储存大量的遗传信息，
能够准确的复制，传递给子代
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
人们认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
20世纪20年代
20世纪30年代
没发现其他大分子有类似的结构特点。
蛋白质是生物体的遗传物质
对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
DNA是遗传物质的实验证据
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
肺炎链球菌的转化实验
1
（1）
（2）
赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验
2
项目 S型细菌 R型细菌
菌落
菌体
有无毒性
表面光滑
表面粗糙
可致病，使人和小鼠患肺
炎，小鼠并发败血症死亡
无
多糖类的荚膜
不死亡
死亡
不死亡
死亡
R型活菌
S型活菌
S型死菌
R型活菌＋S型死菌
S型死菌无毒
S型活菌有毒
R型细菌无毒
R型活菌→S型活菌
对照原则、单一变量原则
不死亡
死亡
不死亡
死亡
R型活菌
S型活菌
S型死菌
R型活菌＋S型死菌
S型死菌无毒
S型活菌有毒
R型细菌无毒
R型活菌→S型活菌
对照原则、单一变量原则
1.本实验中的自变量、因变量分别是什么？
2.实验设计要遵循什么原则？
单一变量原则、对照原则
给小鼠注射的细菌的种类；小鼠是否死亡
格里菲思推论：
已经加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化成为S型活细菌的活性物质------转化因子
活R
死S
活S
S型菌
转化因子
转化因子究竟是什么物质？
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
？
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
“谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质”怎么研究呢？
分离提纯
酶处理
分离提纯
酶处理
S型细菌的细胞提取物
（含DNA、RNA、蛋白质等）
去掉蛋白质
去掉RNA
去掉DNA
加法原理：
与常态比较，人为增加某种影响因素。
减法原理：
与常态比较，人为去除某种影响因素。
①常温放置
H2O2溶液
②90℃加热
③加2滴FeCl3溶液
④加2滴H2O2酶
实验过程：
破碎加热杀死的S型细菌，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，获得S型细菌的细胞提取液
细胞提取液中含有转化因子，而转化因子很可能是DNA。
实验结论：
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
艾弗里
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
蛋白质变性失活，但DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性
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
1.艾弗里的实验证明S型肺炎双球菌的DNA可以使小鼠死亡（ ）
2.艾弗里所做的实验既能证明DNA是遗传物质，也能证明蛋白质不是遗传物质（ ）
3.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是肺炎双球菌主要的遗传物质（ ）
4.格里菲思肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质（ ）
5.艾弗里的肺炎双球菌转化实验中转化的有效性与R型细菌的DNA的纯度有密切关系（ ）
6.加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型活细菌（ ）
√
×
×
×
×
×
×
√
√
√
×
D
R
S
A
D
试管内有S型细菌的是
①②④
该实验结果不够准确
遗传物质是DNA吗？
里面仍有0.02%的蛋白质
有比细菌更简单的吗？
我表示深深地怀疑！
艾弗里提取的DNA纯度是100%吗？
但是，仍有人对实验结论表示怀疑。因为艾弗里实验中无法真正去除蛋白质，可能仍存在少量的蛋白质。
有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？
T2噬菌体
尾部
头部
DNA
蛋白质
1. 实验者：
赫尔希和蔡斯
2. 实验材料：
T2噬菌体
① 成分只有蛋白质和DNA
② 一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，仅能在大肠杆菌内繁殖。
③ 繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在体外。
尾部
头部
DNA
蛋白质
3. 侵染过程
T2噬菌体侵染细菌的过程是怎样的？
博士请看！
侵入别的细菌
注入
复制、合成
吸附
组装
释放
吸附
注入
复制、合成
组装
释放
3. T2噬菌体病毒侵染细菌的过程：
原料来自
35S
原料来自
大肠杆菌
培养基
35S
35S
（蛋白质外壳）
（先用含35S、32P的培养基分别培养大肠杆菌，
再分别用被35S、32P标记大肠杆菌培养噬菌体）
培养
培养
思考：如何将35S、32P标记到T2噬菌体上？
第一步：分别标记细菌
第二步：分别标记噬菌体
第三步：标记的噬菌体分别侵染未被标记的细菌
第四步：分析实验结果，得出结论
问题1：进入大肠杆菌的遗传物质有几种可能？
①噬菌体的蛋白质外壳进入细菌，DNA未进入
②噬菌体的DNA进入细菌，蛋白质外壳未进入
③噬菌体的DNA和蛋白质外壳都进入了细菌
问题2：用什么方法判断进入细菌体内的遗传物质是什么？
同位素示踪法
DNA
蛋白质
大肠杆菌
问题3：应标记DNA和蛋白质的什么元素？
问题3：能不能用3H、14C标记噬菌体？
问题4：能不能同时用32P和35S标记噬菌体？
问题5：如何标记噬菌体？能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？
在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。
尾部
头部
DNA
蛋白质
C、H、O、N、P
（标记 35S）
（标记 32P）
C、H、O、N、S
不可以，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。
5. 标记噬菌体过程
标记好的T2噬菌体去侵染怎样的大肠杆菌？
35S
32P
35S噬菌体
32 P噬菌体
+
+
35S
含35S的培养基
含32P的培养基
大肠杆菌
大肠杆菌
含35S的大肠杆菌
含32P的大肠杆菌
问题6：带标记的T2噬菌体去侵染什么样的大肠杆菌呢？
无放射性标记的细菌
无放射性标记的细菌
短时间保温
★“保温”：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，侵染细菌。
★搅拌的目的：使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与细菌分离。
★离心的目的：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
被标记的噬菌体与细菌混合
被标记的噬菌体
上清液：蛋白质外壳
沉淀物：大肠杆菌、子代噬菌体
第一组实验 （35S标记跟踪蛋白质） 第二组实验
（32P标记跟踪DNA）
假设1：注入的是蛋白质，DNA未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
假设2： 注入的是DNA，蛋白质未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
假设3：DNA和蛋白质都进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
不能，因为放射性检测时只能检测到放射部位，不能确定是哪种元素的放射性；若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。
实验能不能用32P和35S同时标记噬菌体？
上清液
沉淀物
放射性高
放射性低
①混合
②保温
③搅拌
④离心
⑤检测
噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面没有进入到细菌中
不能证明蛋白质不是遗传物质。
上清液
沉淀物
放射性高
放射性低
①混合
②保温
③搅拌
④离心
⑤检测
噬菌体侵染细菌时，DNA 进入到细菌中
35S标记的噬菌体
32P标记的噬菌体
离心后
离心后
上清液的
放射性很高
沉淀物的
放射性很低
细菌裂解
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
在新形成的部分噬菌体中检测到32P
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质
35S标记的噬菌体与细菌混合
32P标记的噬菌体与细菌混合
噬菌体分别被35S或32P标记
搅拌后离心
搅拌后离心
6. 实验结果：
①噬菌体侵染细菌时， 进入细菌的细胞中，而 仍留在细胞外。
②子代噬菌体的各种性状是通过 遗传的。
7. 实验结论： 才是噬菌体的遗传物质。
DNA
蛋白质外壳
亲代的DNA
DNA
不能证明蛋白质不是遗传物质，
但能证明DNA能够指导蛋白质的合成。
搅拌不充分
理论上
上清液
沉淀物
其中一个
大肠杆菌
实际上
35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
保温时间长
理论上
上清液
沉淀物
若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入
实际上
部分释
放出来
释放
未来得及侵染
实际上
保温时间短
32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因
实验误差分析：
肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
相同点 对照原则
实验思路
不同点 处理方式
检测结果的方式
实验结论
酶解法
同位素标记法
相互对照
设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究各自的作用。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
观察菌落的类型
检测放射性的位置
烟草花叶病毒
左：正常烟叶 右：病叶
1.RNA是遗传物质的实验证据
如果让你设计证明RNA也是遗传物质，你会怎么做？
讨论：为了使实验更有说服力，需要加一个对照组，怎样设计？
用完整的烟草花叶病毒去侵染烟草叶，一段时间后观察烟草叶上是否有病斑。
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。
(2)实验过程(如何设计)
蛋白质
RNA
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
RNA
蛋白质
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。
RNA
蛋白质
在感染烟草时，会出现致病斑。
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
绝大多数生物的遗传物质是 ，只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。
DNA
RNA
绝大多数生物的遗传物质是 ，只有极少数生物的遗传物质是 。
因此， 是主要的遗传物质。
DNA
RNA
DNA
2. DNA是主要的遗传物质
细胞生物（有DNA和RNA）
DNA
RNA：仅限于某些病毒的遗传物质
DNA病毒（只有DNA，无RNA）如噬菌体
真核和原核生物
DNA是主要的遗传物质
遗传物质
COVID--19
SARS病毒
艾滋病病毒
流感病毒
DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质
RNA是TMV的遗传物质
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
RNA是RNA病毒的遗传物质
更多实验证据
更多实验证据
DNA是主要的遗传物质
加热杀死的S型细菌中含有转化因子
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
格里菲斯的体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
转化因子是什么
孟德尔
约翰逊
萨顿
摩尔根
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
沃森
克里克
提出“遗传因子”，并发现遗传定律。
将“遗传因子”
改为“基因”。
提出基因在染色体上的假说。
肺炎双球菌转化
实验证明DNA是
遗传物质。
果蝇杂交实验，证明基因在染色体上。
噬菌体侵染大肠杆菌
证明DNA是真正的遗
传物质。
期待中……
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
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。
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：能够精确的自我复制；能够指导蛋白合成，从而控制生物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。
①35S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。
②32P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？
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
放射性分析：
除病毒外，一切生物都有核酸存在（ ）
S型肺炎链球菌可以使小鼠患肺炎。( 　)
在格里菲思的实验基础上，艾弗里通过实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　 )
“T2噬菌体侵染细菌实验” 运用了同位素标记法和差速离心法（ ）
豌豆的遗传物质主要是DNA （ ）
病毒的遗传物质都是RNA（ ）
肺炎链球菌的DNA中没有游离的磷酸基团（ ）
噬菌体和大肠杆菌的遗传都不遵循基因的分离定律（ ）
×
×
×
×
×
×
√
√
×
×
D
B
C
B
B