3.1DNA是主要的遗传物质课件（共36张PPT）2021-2022学年高一下学期生物人教版必修2

(共36张PPT)
第三章 基因的本质
第一节 DNA是主要的遗传物质
蛋白质
DNA
？
？
染色体的组成：
哪种物质才是真正的遗传物质呢？
对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，蛋白质是生物体的遗传物质;30年代，开始意识到DNA的重要性。
DNA是主要的遗传物质探究历程
脱氧核苷酸的种类
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
20世纪30年代：DNA有重要作用
A
G
C
T
对遗传物质的早期推测
肺炎双球菌的转化实验
20世纪20年代，蛋白质是生物体的遗传物质;30年代，开始意识到DNA的重要性。
DNA是主要的遗传物质探究历程
1、实验材料：两种肺炎双球菌
R型菌
菌落：粗糙，无荚膜，无毒
多糖类荚膜
S型菌
菌落：光滑，有荚膜，有毒，使人患肺炎或是小鼠患败血症
菌落：由单个细菌(或其他微生物)细胞或一堆同种细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成肉眼可见的子细胞群落。
肺炎双球菌的转化实验
—格里菲思肺炎双球菌的（体内）转化实验
2、实验过程：
肺炎双球菌的转化实验
—格里菲思肺炎双球菌的（体内）转化实验
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内， 。
2.将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症 。
3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内， 。
4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合
后注射到小鼠体内，小鼠患败血症 。
分离得到R型和S型活细菌
不死亡
死亡
不死亡
死亡
已经被加热杀死的S型细菌中，含有某种活性物质——“转化因子”将无毒R型菌转化为有毒的S型活菌。
转化因子是S型细菌中的哪一类物质？
思考：
肺炎双球菌的转化实验
—格里菲思肺炎双球菌的（体内）转化实验
3、实验推论：
关键的实验设计思路是什么？
S型细菌的化学组分图
多糖
脂质
蛋白质
……
DNA
RNA
多糖
脂质
蛋白质
DNA
RNA……
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。
哪一个才是转化因子呢？
肺炎双球菌的转化实验
——艾弗里肺炎双球菌的（体外）转化实验
R型活细菌的培养基
R型菌
R型菌
R型菌
S型活菌的DNA
S型活菌的蛋白质或S型菌的荚膜多糖
S型活菌的DNA+DNA酶
R型菌
S型菌
只长R型菌
只长R型菌
加入物质
第一、二组形成相互对照，表明了什么？
DNA是转化因子，而蛋白质等物质不是。
第一、三组形成对照，自变量是什么？表明了什么？
自变量是“DNA结构是否完整”
表明：DNA结构不完整，无法行使转化功能。
1、实验过程：
肺炎双球菌的转化实验
——艾弗里肺炎双球菌的（体外）转化实验
不足之处：受技术限制，DNA无法100%提纯，总含少量蛋白质。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
肺炎双球菌的转化实验
——艾弗里肺炎双球菌的（体外）转化实验
转化因子是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
2、实验结论：
肺炎双球菌转化的原理是什么？
思考：
基因重组
对遗传物质的早期推测
肺炎双球菌的转化实验
噬菌体侵染细菌实验
20世纪20年代，蛋白质是生物体的遗传物质;30年代，开始意识到DNA的重要性。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
DNA是主要的遗传物质探究历程
1.实验目的是什么？
2.实验原理有哪些？
3.实验材料是什么？怎样处理实验材料的？
4.实验的具体步骤是什么？
阅读课本P44-45，思考讨论以下问题：
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
① T2噬菌体的结构特点
T2噬菌体（是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒)
T2噬菌体的结构分头部和尾部，其外壳由蛋白质组成，头部含DNA。
DNA和蛋白质哪个是遗传物质？
1、实验目的：
2、实验原理：
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
② 噬菌体的生殖生理特征
10
20
30
40
1
10
100
潜伏期
突破期
生长曲线
噬菌斑数（个）
0
时间（min）
0.1
侵入别的细菌
注入
合成
组装
释放
③T2噬菌体的增殖特征
吸附
注入
合成
组装
释放
模板：噬菌体
原料：大肠杆菌提供四种脱氧核苷酸和氨基酸
场所：大肠杆菌
吸附
④构成T2噬菌体蛋白质和核酸的化学元素的特点
蛋白质
DNA
60%蛋白质：
40% DNA ：
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
35S
32P
同位素示踪法是利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。
同位素示踪所利用的放射性同位素及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
⑤放射性同位素示踪原理
①实验材料及其处理
放射性同位素示踪法
C、H、O、N、P
C、H、O、N、S
P
S
（标记32P）
（标记35S）
3、实验方案确定
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
培养大肠杆菌
培养T2噬菌体
噬菌体---蛋白质（35S）
32P
35S
培养大肠杆菌
培养T2噬菌体
大肠杆菌（32P）
噬菌体---DNA（32P）
②标记噬菌体的方法
大肠杆菌（35S）
微生物培养法
3、实验方案确定
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
标记大肠杆菌
标记噬菌体
已标记噬菌体侵染未标记大肠杆菌
短时间保温
搅拌离心
检测放射性物质的分布
实验一：蛋白质含有35S标记的噬菌体
实验二：DNA含有32P标记的噬菌体
短时间：一般20分钟左右。保温时间过长或过短都会影响。
保温：为噬菌体提供适宜、恒定的温度，保证酶的活性。
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离。
离心：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
上清液：T2噬菌体颗粒和培养液
沉淀物：被感染的大肠杆菌
3、实验方案确定
③确定实验步骤
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
放射性很高
放射性很低
放射性很低
放射性很高
被35S标记的噬菌体
被32P标记的噬菌体
被35S标记的噬菌体与细菌混合
被32P标记的噬菌体与细菌混合
搅拌离心
搅拌离心
新形成的噬菌体中未检测到35S
新形成的噬菌体中检测到32P
实验一
实验二
4、实施实验
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
实验一
实验二
推论1：进入大肠杆菌主要是DNA，大部分蛋白质外壳留在大肠杆菌的外面
富含亲代噬菌体的蛋白质外壳
富含亲代噬菌体的核酸
5、实验结果分析
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
组别 亲代噬菌体 宿主细胞（未被标记的大肠杆菌） 子代噬菌体
实验结论
实验一 35S标记蛋白质
实验二 32P标记DNA
无35S标记蛋白质
无32P标记DNA
外壳蛋白质无35S标记
DNA有32P标记
子代噬菌体的各种性状通过亲代DNA遗传，DNA才是遗传物质。
推论2：噬菌体在其遗传物质的作用下，利用大肠杆菌内的原料组装合成子代噬菌体
5、实验结果分析
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
搅拌不充分：部分噬菌体颗粒还吸附在细菌上
保温时间过短：导致噬菌体还未完全侵染细菌
保温时间过长：导致部分细菌裂解
噬菌体侵染细菌实验
——赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
5、实验结果分析
DNA是遗传物质
1928年 格里菲思——肺炎双球菌体内转化实验
1944年 艾弗里——肺炎双球菌体体外转化实验
DNA是所有生物的遗传物质吗？
1952年 赫尔希、蔡斯—噬菌体侵染细菌实验
思考：
RNA型病毒：
烟草花叶病毒（TMV）、车前草病毒（HRV）、SARS病毒、艾滋病病毒（HIV）、禽流感病毒等。
SARS病毒
艾滋病病毒
（HIV）
禽流感病
（蓝色部分）
小资料：使烟草产生病斑的烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质
DNA是主要的遗传物质
——探究烟草花叶病毒遗传物质实验
思考：
如何设计探究实验？
1957年，格勒和施拉姆的实验（用石炭酸处理烟草花叶病毒）：
Fraenkel-Conrat著名的植物病毒重建实验：
结论：在RNA病毒中，RNA是遗传物质。
噬菌体侵染细菌实验
烟草花叶病毒感染烟草实验
DNA才是真正的遗传物质
少数病毒，以RNA为遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是DNA，
因此，DNA是主要的遗传物质
对遗传物质的早期推测
肺炎双球菌的转化实验
噬菌体侵染细菌实验
DNA是主要的遗传物质
20世纪20年代，蛋白质是生物体的遗传物质;30年代，开始意识到DNA的重要性。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，进行T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，发现子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。证明DNA是真正的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质探究历程
绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒以RNA为遗传物质
时间 科学家 实验材料 实验方法 实验思路 实验结论
1928 格里菲斯 小鼠 用两种不同类型的肺炎双球菌感染小鼠 用R型和S型肺炎双球菌分别感染小鼠。接着又用杀死的S型菌和活R型菌+死S型菌感染小鼠。 体内存在转化因子，使型活细菌转化为S型有毒细菌
1944 艾弗里 S型菌 分离提纯S型菌中的DNA、蛋白质、多糖 分离提纯S型菌中的DNA、蛋白质、多糖，分别加入R型菌培养基。看看哪个物质可以使R型菌发生转化 DNA才是使R型菌产生稳定遗传的物质
1952 赫尔希、蔡斯 噬菌体 同位素标记法 同位素标记法分别标记噬菌体的DNA和蛋白质。离心后分别检测沉淀物的放射性 DNA才是真正的遗传物质
1957年 格勒、施拉姆 烟草花叶病毒 提取烟草花叶病毒的蛋白质、RNA，分别侵染烟草花叶 提取烟草花叶病毒的蛋白质、RNA，分别侵染烟草花叶。观察哪种物质可以使烟草花叶染病。 在只含有RNA 的生物中，RNA是遗传物质。
绝大多数生物遗传物质是DNA ，DNA是主要的遗传物质。
——DNA是主要遗传物质科学探究历程
课堂小结
1．注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ ）
A．R型肺炎双球菌
B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌
D．加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合
2．用噬菌体去感染体内含32P的大肠杆菌，在大肠杆菌解体后含32P的是（ ）
A．子代噬菌体DNA
B．子代噬菌体所有部分
C．子代噬菌体蛋白质外壳
D．子代噬菌体不含32P
D
A
巩固练习
3.根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：
① 上清液和沉淀物中的成分分别是 和
，原因是： 。
② 进入细菌体内的是噬菌体的 ,依据是： 。
噬菌体颗粒
细菌
两者密度不同
DNA
放射性32P只存在于沉淀物中
③T2噬菌体复制所需原料来自 ，子代T2噬菌体蛋白质外壳合成场所是 。
大肠杆菌
大肠杆菌的核糖体
④该实验结束后释放出的噬菌体都含35S和32P吗？
都不含35S，部分含32P。
谢谢