3.1 DNA是主要的遗传物质课件 (共32张PPT)2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修2

(共32张PPT)
DNA是主要的遗传物质
第1节
人教版 必修2
1. 能够阐明探索DNA是主要遗传物质的过程。
2. 能够说明DNA是主要遗传物质。
3. 能够说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞。”这句谚语体现了遗传是生物的基本特征之一。
1、那么遗传物质是什么呢？
2、遗传物质可能具备哪些特点？
3、如何证明某种物质是遗传物质呢？
1、那么遗传物质是什么呢？
2、遗传物质可能具备哪些特点？
3、如何证明某种物质是遗传物质呢？
DNA是遗传物质。
（1）遗传物质能够储存大量的遗传信息， 并在亲代与子代之间稳定遗传；
（2）能够控制生物体的性状；
（3）结构比较稳定。
例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。
DNA
蛋白质
染色质
染色体
20世纪早期人们普遍认为遗传物质是什么
问题一
为什么会有这种认识？
问题二
阅读课本P42--43页，并回答以下问题
一、对遗传物质的早期推测
20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。
1’
2’
3’
4’
含氮碱基
脱氧
核糖
磷酸
5’
DNA由4种脱氧核苷酸构成
腺嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
20世纪20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。
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30年代
意识到DNA的重性，但对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。
1、格里菲思 肺炎双球菌体内转化实验
（1）肺炎链球菌的两种类型
R型
S型
菌落表面粗糙（rough）
没有多糖类的荚膜，无致病性
菌落表面光滑（smooth）
有多糖类的荚膜，有致病性
二、肺炎双球菌的转化实验
（2）格里菲斯实验过程
小鼠不死亡
小鼠死亡，
体内分离出S型活菌
小鼠不死亡
小鼠死亡，
体内分离出S型活菌
S型活菌
R型活菌
加热致死的S型菌
R型活菌与加热致死的S型菌
R活菌 S活菌
+S死细菌
转化
实验结论：已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子（遗传物质）。
第四组实验导致小鼠死亡是活的S型细菌的作用，并从体内分离出S型活菌。为什么将R型活细菌和加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，会如何出现活的S型细菌？
（3）实验结论
2、艾弗里 肺炎双球菌体外转化实验
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
但究竟哪一个才是转化因子呢？
关键思路：
把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
（1）实验思路
（2）实验过程
实验结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
（3）实验结论
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
蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
拓展：
自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理”
在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”；
①与常态比较，人为增加某种影响因素的称为加法原理。
拓展：
“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验
对照组
②与常态相比，人为去除某种影响因素的称为减法原理。
例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。
1952年，美国遗传学家赫尔希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.C.Chase）以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。
T2噬菌体中60%是蛋白质,40%是DNA。在T2噬菌体的化学分析中, 对蛋白质和DNA的进一步分析表明:硫仅存在于蛋白质分子中,磷几乎都存在于DNA分子中。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1、T2噬菌体侵染细菌的过程
吸附，注入，合成，装配，释放
①吸附
②注入
③合成
④装配
⑤释放
噬菌体不是整个进入大肠杆菌体内。研究表明：空壳噬菌体能吸附但不能产生子代噬菌体，因此空壳噬菌体不含遗传物质，遗传物质在侵染时注入了大肠杆菌体内。
放射性同位素标记法（同位素示踪法）。
将DNA和蛋白质分开，直接地单独地去观察它们各自的作用。
2、实验思路
3、实验方法
32P标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、P
35S标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、S
① 培养带标记的噬菌体：
4、实验过程
含放射性同位素35S
培养大肠杆菌
大肠杆菌35S
T2噬菌体35S
培养噬菌体
含放射性同位素32P
培养大肠杆菌
大肠杆菌32P
T2噬菌体32P
培养噬菌体
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
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35S标记
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
细菌裂解
沉淀物的
放射性很低
上清液的
放射性很高
离心后
搅拌后离心
35S标记的噬菌体与细菌混合
35S标记的噬菌体
② 35S标记的噬菌体侵染细菌：
③ 35P标记的噬菌体侵染细菌：
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
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
噬菌体被
35P标记
在新形成的噬菌体中检测到35P
细菌裂解
沉淀物的
放射性很高
上清液的
放射性很低
离心后
搅拌后离心
35P标记的噬菌体与细菌混合
35P标记的噬菌体
噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌内部,噬菌体的DNA进入了细菌内部。
在噬菌体中,亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA, 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是遗传物质。
5、实验分析:
6、实验结论:
（1）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因
请尝试分析实验误差的原因
由于搅拌不充分，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。
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。
（2）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因
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？
2、从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
（1）个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，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20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的其它物质。
3、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？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体的培养技术、同位素标记技术以及物质的提取和分离技术等。
启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
烟草花叶病毒
左：正常烟叶 右：病叶
1、烟草花叶病毒侵染实验
四、RNA是遗传物质的实验证据
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
烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
2、烟草花叶病毒重建实验
实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
流感病毒
艾滋病病毒
新冠病毒
烟草花叶病毒
SARS病毒
3、RNA病毒
DNA是主要的遗传物质
生物的遗传物质
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质是DNA
遗传物质是RNA
绝大多数生物的
遗传物质是DNA