生物人教版（2019）必修2 3.1DNA是主要的遗传物质（共34张ppt3份视频）课件

(共34张PPT)
DNA是主要的遗传物质
人教版高中生物必修二
第三章第一节
1
2
3
4
5
科学家发现：染色体主要组成成分蛋白质和DNA
约翰逊
把“遗传因子”命名为基因
萨 顿
提出基因在染色体上的假说
通过果蝇实验证明基因位于染色体上
摩尔根
通过豌豆实验证明生物性状由遗传因子控制，并总结遗传规律
孟德尔

蛋白质
DNA
你认为遗传物质可能具备有哪些特点呢？
①储存大量的遗传信息
③结构比较稳定
②可以准确地复制，并传递给下一代
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质是遗传物质
（20世纪20年代）
DNA是遗传物质
(20世纪30年代)
各种氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
没发现其他大分子有类似的结构特点
由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
脱氧核苷酸有四种
主导地位
遗憾：对DNA分子的结构没有清晰的了解
一、对遗传物质的早期推测
肺炎链球菌
体内转化实验
肺炎链球菌
体外转化实验
格里菲思
蔡斯和赫尔希
艾弗里
噬菌体侵染细菌的实验
当前观点：DNA是遗传物质
20世纪40年代以后，科学家通过一系列实验，才以确凿的事实证明了。
1928年，格里菲思用两种不同类型的肺炎链球菌去感染小鼠，做了肺炎链球菌的体内转化实验。
光滑（Smooth）
有多糖荚膜
有毒性
S型细菌
R型细菌
二、肺炎链球菌转化实验——格里菲思体内转化
多糖
荚膜
粗糙（Rough)
无多糖荚膜
无毒性
人肺炎
小鼠败血症
R型细菌
（菌落粗糙）
S型细菌
（菌落光滑）
注射
小鼠
注射
注射
注射
结果
结果
结果
结果
思考：
(1)第一组与第二组的实验现象，说明了什么？
S型活细菌具有致病性，而R型细菌没有。
(2)对比第二、三组的实验现象,说明了什么？
加热杀死的S型细菌失去致病性
二、肺炎链球菌转化实验——格里菲思体内转化
任务一：观察实验过程，分析转化实验
注射
小鼠
注射
注射
注射
结果
结果
结果
结果
思考：
(3)第四组小鼠为什么会死亡？ 体内分离出的S型细菌来自哪里？
二、肺炎链球菌转化实验——格里菲思体内转化
观察实验过程，分析转化实验
加热致死的S型细菌含有转化因子，促使R型活细菌转化为S型活细菌，使小鼠死亡。由R型活细菌转化而来。
注射
小鼠
注射
注射
注射
结果
结果
结果
结果
思考：
(4)这种转化产生的S型活细菌的后代也是有致病性的S型细菌，这说明什么？
二、肺炎链球菌转化实验——格里菲思体内转化
观察实验过程，分析转化实验
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
设法将DNA和蛋白质等物质分开，直接、单独地观察各自的作用
DNA RNA
脂质 多糖
蛋白质
逐步去除加热杀死的S型菌粗提取物中的某些成分
若去除后转化不能发生，则去除的极有可能为“转化因子”
三、肺炎链球菌体外转化实验——艾弗里体外转化
思考1：加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟转化因子是什么？
思考2：请尝试写出实验的设计思路，实验的关键是什么？
三、肺炎链球菌体外转化实验——艾弗里体外转化
得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，蛋白质不是。
三、肺炎链球菌体外转化实验——艾弗里体外转化
该实验的设计遵循哪些原理
实验中自变量控制的方法是什么
单一变量原则和对照原则。
变量：不同种类的酶
实验组
对照组
运用“减法原理”。
酶解法：破坏细胞提取物中相应的蛋白质、RNA、脂质和DNA。
科学方法
加法原理
自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理” （教材P46）
与常态比较，人为增加某种影响因素
如： “比较过氧化氢在不同条件下的分解” ，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液
减法原理
与常态相比，人为去除某种影响因素
如：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，最终判断出DNA是转化因子。
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质是什么？
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
实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。
三、肺炎链球菌体外转化实验——艾弗里体外转化
活细菌全部S型吗？
被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数。
1．下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述正确的是(　　)
A．格里菲思的体内转化实验证实了加热后S型细菌失去致病性的原因是DNA变性失活
B．肺炎链球菌体内转化的实质是S型细菌的DNA可使小鼠死亡
C．艾弗里根据“减法原理”控制自变量设置各实验组
D．格里菲思实验遵循实验设计的对照原则，艾弗里的实验不遵循
C
①格里菲斯-肺炎链球菌转化实验（体内转化实验）
②艾弗里-肺炎链球菌转化实验（体外转化实验）
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型细菌的活性物质——转化因子
DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质
实际上，艾弗里实验中无法真正去除蛋白质，纯度最高时仍存在0.02%蛋白质和DNA混在一起，因此有人对实验结论表示怀疑。
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？
艾弗里
三、肺炎链球菌体外转化实验——艾弗里体外转化
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验。
赫尔希 蔡斯
四、噬菌体侵染细菌的实验
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
实验材料：
T2噬菌体
1.噬菌体的繁殖过程： → → → →
特性：T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳留在外面
吸附
注入
合成
组装
释放
四、噬菌体侵染细菌的实验
将DNA和蛋白质彻底分开，单独去观察
同位素标记法
哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
同位素标记法
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
实验方法:
四、噬菌体侵染细菌的实验
思考：能否用含35S、32P的培养基直接培养噬菌体的蛋白质和DNA？
若不能，请写出培养的思路？
T2噬
菌
体
培养
培养
35S标记的___________
32P标记的___________
T2噬菌体
T2噬菌体
+
+
培养
含32P的
_________
大肠杆菌
含32P的细菌培养基
大肠杆菌
含35S的
_________
大肠杆菌
含35S的细菌培养基
+
培养
大肠杆菌
四、噬菌体侵染细菌的实验
不能，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,噬箘体不能单独培养噬菌体。
思路：先标记细菌→再用标记后的大肠杆菌培养T2噬菌体→进而标记T2噬菌体
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层
35S标记的噬菌体
用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测放射性
细菌裂解后检测子代放射性
沉淀物
上清液
实验分析
上清液放射性很高说明？
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
沉淀物出现放射性原因？
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。
子代噬菌体中无35S
①用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
四、噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体充分侵染大肠杆菌
放射性很低
放射性很高
(大肠杆菌含病毒DNA)
(T2噬菌体外壳)
32P标记的噬菌体
子代噬菌体中含32P
用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测放射性
细菌裂解后检测子代放射性
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
沉淀物放射性很高说明？
上清液出现放射性原因？
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。
实验分析
四、噬菌体侵染细菌的实验
②用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
分组 结果 结果分析
对比实验(相互对照) 被32P标记的T2噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内
被35S标记的T2噬菌体＋细菌 宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中
32P—DNA进入了宿主细胞内
35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面
第一次检查发现：
说明：
将蛋白质与DNA分开，单独地、直接地观察它们各自的作用。
实验结果分析
四、噬菌体侵染细菌的实验
亲代噬菌体 原宿主细菌内 子代噬菌体 实验结论
32P标记的DNA
35S标记的蛋白质
无32P标记的DNA
无35S标记的蛋白质
DNA有32P标记
蛋白质外壳无35S标记
DNA是遗传物质
第二次检查发现：
思考：噬菌体侵染细菌实验能不能证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质吗？
实验结果分析
四、噬菌体侵染细菌的实验
不能，因为噬菌体的蛋白质外壳未注入细菌细胞质内,无法判断
延伸思考
(2)实验过程中，两次涉及大肠杆菌，这两次涉及的大肠杆菌有什么区别？
　第一次是有标记的大肠杆菌，第二次是未被标记的大肠杆菌。
(1)本实验采用的对照方法是什么？
　对比实验(相互对照)。
(3)能否用3H、14C标记噬菌体？
不能，因为C、H是DNA和蛋白质的共有元素，无法确认被标记的是何种物质。
(4)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出关键之处？
　最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。
四、噬菌体侵染细菌的实验
4．如图是用32P标记T2噬菌体并侵染大肠杆菌的过程，有关叙述正确的是(　　)
A．过程①32P标记的是T2噬菌体外壳的磷脂分子和内部的DNA
B．过程②应短时保温，有利于吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体与大肠杆菌分离
C．过程③离心的目的是使大肠杆菌留在离心管的沉淀物中，T2噬菌体的蛋白质外壳位于上清液中
D．图示实验能证明DNA是T2噬菌体的遗传物质
C
三个经典实验的对比
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
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们的功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质等不是。
酶解法:
分别加入到R型菌中
放射性同位素标记法：
分别标记DNA和蛋白质
证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里及其同事
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”
思考：DNA是唯一的遗传物质吗？
COVID--19
SARS病毒
艾滋病病毒
少数病毒不含DNA，只含蛋白质和RNA
流感病毒
埃博拉病毒
【知识链接】
五、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验
【知识链接】
烟草花叶病毒(TMV)
被烟草花叶病毒感染的烟草
思考：有些病毒不含DNA，只含蛋白质和RNA，如新冠病毒、艾滋病毒和烟草花叶病毒。遗传物质？
五、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验
如何实验探究呢？
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
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
(1)实验过程及现象
RNA
蛋白质
(2)实验结论：
是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是烟草花叶病毒的遗传物质。
RNA
蛋白质
五、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验
任务三：判别生物体内核酸的种类及遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞生物 真核生物 动物、植物、真菌
原核生物 细菌、蓝细菌
非细胞生物 DNA病毒 T2噬菌体
RNA数病毒 艾滋病病毒、新型冠状病毒
DNA和RNA
DNA
RNA
DNA
RNA
DNA
DNA是主要的遗传物质：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
五、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验
DNA是主要的遗传物质
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
加热杀死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
DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质
RNA是烟草花病毒的遗传物质
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
【课堂总结】
DNA或RNA
DNA
DNA
（2）烟草的遗传物质是什么？
DNA
1.（1）动物和人体的遗传物质是什么？
（3）细菌的遗传物质是什么？
（4）一切生物的遗传物质是什么？
（5）病毒的遗传物质是什么？
核酸（DNA或RNA）
2. 下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是(　　)
A.DNA是绝大多数生物的遗传物质
B.有些生物的遗传物质是RNA
C.在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D.核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
C
【课堂练习】
3.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个毒株，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验中，实验过程与实验结果不对应的是
实验 编号 实验过程 实验结果 病斑类型 病斑中分离出的病毒类型
① a型TMV→感染植物 a型 a型
② b型TMV→感染植物 b型 b型
③ 组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型
④ 组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型
√