2.1 DNA是主要的遗传物质 课件(共26张PPT) 2023-2024学年高一生物苏教版必修第二册
文档属性
| 名称 | 2.1 DNA是主要的遗传物质 课件(共26张PPT) 2023-2024学年高一生物苏教版必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-05-08 08:06:23 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第二章 遗传的分子基础
第一节 DNA是主要的遗传物质
在抗生素还没有被发现之前，一个人患上由肺炎链球菌引发的肺炎，往往是致命的。一位英国科学家用肺炎链球菌开展研究，谁也没有想到，他的研究对揭示遗传物质的化学本质起到了奠基作用。那么，肺炎链球菌作为实验材料，它有哪些主要特征呢
肺炎链球菌有哪些主要特征
事实：
1.肺炎链球菌(又称为肺炎双球菌)是一种细菌(图2-1-1)，它结构简单、繁殖速度快，是生物学研究常用的实验材料。
2.肺炎链球菌是法国科学家巴斯德等人从一些肺炎患者的痰液中分离出来的。肺炎链球菌多数不致病，部分有致病力的菌株在菌体外一般具有由多糖构成的荚膜。致病菌株可引起人患肺炎，鼠患败血症。
3.英国科学家格里菲斯在研究中选择肺炎链球菌作为实验材料，进行了一系列实验。
在探究遗传物质的过程中，科学家需要选用合适的实验材料，还需要进行科学思维。20世纪早期，科学家根据以下结果：组成蛋白质分子的常见氨基酸有 20 种，其排列组合的数量十分巨大，而DNA分子只含有四种核苷酸，其排列组合的数量一定没有蛋白质那样多，通过推理得出：遗传物质应该是蛋白质。这个推论正确吗？科学家究竟是如何通过实验确定遗传物质是什么的呢？
DNA 是多数生物的遗传物质
在生物学发展史上，许多科学家正是通过坚持不懈的努力和创造性的工作，才解开了一个个科学谜团，格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等就是这样一群值得我们铭记的科学家。格里菲斯等科学家在探索遗传物质是什么的漫漫征程中，相继通过一系列实验，最终证明了 DNA 是遗传物质。我们不仅要学习他们的研究结论，也要向他们学习利学研究的态度、精神和方法。
19世纪末科学家已经知道染色体主要是由蛋白质和 DNA 组成的。但是，这两种物质中究竟哪一种是遗传物质呢？格里菲斯等人为此开展了一系列实验。
格里菲斯的肺炎链球菌实验说明了什么
事实：
1.1928年，格里菲斯发现，肺炎链球菌有多种类型，其中R型活细菌的菌体外无荚膜，在培养基上培养形成的菌落表面粗糙；S型活细菌的菌体外有荚膜，在培养基上培养形成的菌落表面光滑。S型活细菌是有毒性的肺炎链球菌，能使被感染的小鼠患败血症。
2.格里菲斯采用S型和R型两种活细菌分别感染小鼠，进行实验(图2-1-2)。
格里菲斯的实验表明，被注射S型活细菌的小鼠因患败血症而死亡，被注射R型活细菌的小鼠能正常生活。那么，是荚膜导致了病症吗？为了回答这个问题，格里菲斯又开展了新的研究。
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验说明了什么
事实：格里菲斯又进行了肺炎链球菌的转化实验(图2-1-3)这一实验得到了意想不到的结果。
思考：
1.概括 尝试概括格里菲斯这一实验的过程及实验结论。
2.分析 S型活细菌被加热杀死后，再与R型活细菌混合,给小鼠注射混合液，结果小鼠死亡。分析其原因。
由上述实验得出结果：加热后的S型死细菌不能使小鼠死亡；而把加热后的S型死细菌和R型活细菌混合后，将混合液注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。这些结果表明，不是荚膜而是S型活细菌导致了小鼠死亡，说明有部分R型活细菌转化为S型活细菌，而且转化后的S型活细菌的后代也是有致病性的。格里菲斯认为被加热杀死的S型细菌中可能含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，而且这种转化是可以遗传的。
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验，虽然未能回答遗传物质是什么的问题，但是为进一步探索这个问题提供了思路。
美国科学家艾弗里及其合作者就敏锐地发现了这一点。他们采取化学分析方法分别提纯S型细菌的DNA、RNA 和蛋白质后，再用肺炎链球菌反复进行转化实验，结果发现，使R型细菌转化为S型细菌并不需要S型细菌的完整细胞。
艾弗里的肺炎链球菌转化实验说明了什么
事实：
1944年，艾弗里用提纯的S型细菌的DNA、RNA、蛋白质分别与R型细菌混合培养，后来又用DNA酶降解DNA成分，用RNA 酶降解RNA成分，用蛋白酶降解蛋白质成分，再分别用降解溶液与R型细菌混合培养，检测R型细菌能否被转化为S型细菌(图2-1-4)。
艾弗里的实验表明，RNA和蛋白质降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力没有发生变化。而DNA降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力发生了变化。这些说明在构成S型活细菌的DNA、RNA和蛋白质中，只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌。虽然该实验证明DNA酶破坏了转化作用，但是仍有人提出质疑，认为艾弗里等人提纯的 DNA 中含有极少量的蛋白质，因此实验不能说明DNA一定就是遗传物质。
此后，科学家又孜孜不倦地探索，以求设计出更有说服力的实验，其中最令人信服的是赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验。
噬菌体是一类细菌病毒，它们专门攻击细菌。T2 噬菌体一般具有头部和尾部两部分：头部为二十面体结构，外壳由蛋白质组成，外壳内有 DNA 分子；尾部主要有髓部、基板和尾丝，尾丝是可弯曲的中空杆状结构(图2-1-5)。当噬菌体附着在细菌表面时，噬菌体的 DNA 会经过髓部释放到细菌细胞内。
T2 噬菌体的繁殖一般分为吸附、侵入、增殖、成熟和裂解等阶段(图2-1-6)。
科学家发现，T2 噬菌体侵染大肠杆菌时，蛋白质外壳留在大肠杆菌体外，注入大肠杆菌体内的是DNA，在噬菌体 DNA的作用下，大肠杆菌体内的物质被利用起来合成噬菌体的 DNA 和蛋白质等，接着已合成的 DNA 和蛋白质分子以一定方式结合，组装成完整的子代噬菌体。当子代噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体。
为什么说噬菌体侵染细菌的实验更有说服力
事实：
1952年，赫尔希和蔡斯以 T2 噬菌体为材料，进行了实验：用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，再用分别标记的噬菌体侵染大肠杆菌，得到了明确的实验结果(图2-1-7)。
在噬菌体 DNA的指导下，新组装并释放出来的子代噬菌体与侵染大肠杆菌的噬菌体完全相同。上述实验证明了DNA才是真正的遗传物质。
RNA 是某些病毒的遗传物质
随着对遗传物质研究的深入，科学家发现，有些病毒只含有蛋白质和DNA，有些病毒只含有蛋白质和RNA，它们分别被简称为DNA病毒和RNA病毒。RNA病毒虽然没有DNA，却也像噬菌体一样，能自我复制并繁衍后代，那么它们的遗传物质是RNA吗
烟草花叶病毒(简称TMV)是一种较早被发现的RNA病毒，它由一个圆筒状的蛋白质外壳和RNA分子组成。有科学家把TMV放在水和苯酚中震荡，使病毒的RNA和蛋白质分离，然后用RNA和蛋白质分别去感染正常的烟草，结果发现只有被 RNA感染的烟草叶片才发病(图2-1-8)。后来，又有科学家利用TMV与车前草病毒(HRV)进行了病毒重建实验(图2-1-9)，用重组病毒感染正常的烟草和车前草，结果发现含有TMV RNA 的重组病毒使烟草叶片发病，重组病毒的后代仍为TMV；含有HRV RNA的重组病毒使车前草叶片发病，重组病毒的后代仍为 HRV。因此，科学家得出结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
后来的实验发现，流感病毒、脊髓灰质炎病毒、脑炎病毒、新城鸡瘟病毒等都只含有 RNA，RNA是它们的遗传物质。
在真核生物的细胞中，既有DNA，也有RNA，它们都是遗传物质吗？科学家经过深入的研究发现，真核生物细胞中的遗传物质是 DNA，不是 RNA。由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
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第二章 遗传的分子基础
第一节 DNA是主要的遗传物质
在抗生素还没有被发现之前，一个人患上由肺炎链球菌引发的肺炎，往往是致命的。一位英国科学家用肺炎链球菌开展研究，谁也没有想到，他的研究对揭示遗传物质的化学本质起到了奠基作用。那么，肺炎链球菌作为实验材料，它有哪些主要特征呢
肺炎链球菌有哪些主要特征
事实：
1.肺炎链球菌(又称为肺炎双球菌)是一种细菌(图2-1-1)，它结构简单、繁殖速度快，是生物学研究常用的实验材料。
2.肺炎链球菌是法国科学家巴斯德等人从一些肺炎患者的痰液中分离出来的。肺炎链球菌多数不致病，部分有致病力的菌株在菌体外一般具有由多糖构成的荚膜。致病菌株可引起人患肺炎，鼠患败血症。
3.英国科学家格里菲斯在研究中选择肺炎链球菌作为实验材料，进行了一系列实验。
在探究遗传物质的过程中，科学家需要选用合适的实验材料，还需要进行科学思维。20世纪早期，科学家根据以下结果：组成蛋白质分子的常见氨基酸有 20 种，其排列组合的数量十分巨大，而DNA分子只含有四种核苷酸，其排列组合的数量一定没有蛋白质那样多，通过推理得出：遗传物质应该是蛋白质。这个推论正确吗？科学家究竟是如何通过实验确定遗传物质是什么的呢？
DNA 是多数生物的遗传物质
在生物学发展史上，许多科学家正是通过坚持不懈的努力和创造性的工作，才解开了一个个科学谜团，格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等就是这样一群值得我们铭记的科学家。格里菲斯等科学家在探索遗传物质是什么的漫漫征程中，相继通过一系列实验，最终证明了 DNA 是遗传物质。我们不仅要学习他们的研究结论，也要向他们学习利学研究的态度、精神和方法。
19世纪末科学家已经知道染色体主要是由蛋白质和 DNA 组成的。但是，这两种物质中究竟哪一种是遗传物质呢？格里菲斯等人为此开展了一系列实验。
格里菲斯的肺炎链球菌实验说明了什么
事实：
1.1928年，格里菲斯发现，肺炎链球菌有多种类型，其中R型活细菌的菌体外无荚膜，在培养基上培养形成的菌落表面粗糙；S型活细菌的菌体外有荚膜，在培养基上培养形成的菌落表面光滑。S型活细菌是有毒性的肺炎链球菌，能使被感染的小鼠患败血症。
2.格里菲斯采用S型和R型两种活细菌分别感染小鼠，进行实验(图2-1-2)。
格里菲斯的实验表明，被注射S型活细菌的小鼠因患败血症而死亡，被注射R型活细菌的小鼠能正常生活。那么，是荚膜导致了病症吗？为了回答这个问题，格里菲斯又开展了新的研究。
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验说明了什么
事实：格里菲斯又进行了肺炎链球菌的转化实验(图2-1-3)这一实验得到了意想不到的结果。
思考：
1.概括 尝试概括格里菲斯这一实验的过程及实验结论。
2.分析 S型活细菌被加热杀死后，再与R型活细菌混合,给小鼠注射混合液，结果小鼠死亡。分析其原因。
由上述实验得出结果：加热后的S型死细菌不能使小鼠死亡；而把加热后的S型死细菌和R型活细菌混合后，将混合液注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。这些结果表明，不是荚膜而是S型活细菌导致了小鼠死亡，说明有部分R型活细菌转化为S型活细菌，而且转化后的S型活细菌的后代也是有致病性的。格里菲斯认为被加热杀死的S型细菌中可能含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，而且这种转化是可以遗传的。
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验，虽然未能回答遗传物质是什么的问题，但是为进一步探索这个问题提供了思路。
美国科学家艾弗里及其合作者就敏锐地发现了这一点。他们采取化学分析方法分别提纯S型细菌的DNA、RNA 和蛋白质后，再用肺炎链球菌反复进行转化实验，结果发现，使R型细菌转化为S型细菌并不需要S型细菌的完整细胞。
艾弗里的肺炎链球菌转化实验说明了什么
事实：
1944年，艾弗里用提纯的S型细菌的DNA、RNA、蛋白质分别与R型细菌混合培养，后来又用DNA酶降解DNA成分，用RNA 酶降解RNA成分，用蛋白酶降解蛋白质成分，再分别用降解溶液与R型细菌混合培养，检测R型细菌能否被转化为S型细菌(图2-1-4)。
艾弗里的实验表明，RNA和蛋白质降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力没有发生变化。而DNA降解后与降解前，R型细菌转化为S型细菌的能力发生了变化。这些说明在构成S型活细菌的DNA、RNA和蛋白质中，只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌。虽然该实验证明DNA酶破坏了转化作用，但是仍有人提出质疑，认为艾弗里等人提纯的 DNA 中含有极少量的蛋白质，因此实验不能说明DNA一定就是遗传物质。
此后，科学家又孜孜不倦地探索，以求设计出更有说服力的实验，其中最令人信服的是赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验。
噬菌体是一类细菌病毒，它们专门攻击细菌。T2 噬菌体一般具有头部和尾部两部分：头部为二十面体结构，外壳由蛋白质组成，外壳内有 DNA 分子；尾部主要有髓部、基板和尾丝，尾丝是可弯曲的中空杆状结构(图2-1-5)。当噬菌体附着在细菌表面时，噬菌体的 DNA 会经过髓部释放到细菌细胞内。
T2 噬菌体的繁殖一般分为吸附、侵入、增殖、成熟和裂解等阶段(图2-1-6)。
科学家发现，T2 噬菌体侵染大肠杆菌时，蛋白质外壳留在大肠杆菌体外，注入大肠杆菌体内的是DNA，在噬菌体 DNA的作用下，大肠杆菌体内的物质被利用起来合成噬菌体的 DNA 和蛋白质等，接着已合成的 DNA 和蛋白质分子以一定方式结合，组装成完整的子代噬菌体。当子代噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体。
为什么说噬菌体侵染细菌的实验更有说服力
事实：
1952年，赫尔希和蔡斯以 T2 噬菌体为材料，进行了实验：用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，再用分别标记的噬菌体侵染大肠杆菌，得到了明确的实验结果(图2-1-7)。
在噬菌体 DNA的指导下，新组装并释放出来的子代噬菌体与侵染大肠杆菌的噬菌体完全相同。上述实验证明了DNA才是真正的遗传物质。
RNA 是某些病毒的遗传物质
随着对遗传物质研究的深入，科学家发现，有些病毒只含有蛋白质和DNA，有些病毒只含有蛋白质和RNA，它们分别被简称为DNA病毒和RNA病毒。RNA病毒虽然没有DNA，却也像噬菌体一样，能自我复制并繁衍后代，那么它们的遗传物质是RNA吗
烟草花叶病毒(简称TMV)是一种较早被发现的RNA病毒，它由一个圆筒状的蛋白质外壳和RNA分子组成。有科学家把TMV放在水和苯酚中震荡，使病毒的RNA和蛋白质分离，然后用RNA和蛋白质分别去感染正常的烟草，结果发现只有被 RNA感染的烟草叶片才发病(图2-1-8)。后来，又有科学家利用TMV与车前草病毒(HRV)进行了病毒重建实验(图2-1-9)，用重组病毒感染正常的烟草和车前草，结果发现含有TMV RNA 的重组病毒使烟草叶片发病，重组病毒的后代仍为TMV；含有HRV RNA的重组病毒使车前草叶片发病，重组病毒的后代仍为 HRV。因此，科学家得出结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
后来的实验发现，流感病毒、脊髓灰质炎病毒、脑炎病毒、新城鸡瘟病毒等都只含有 RNA，RNA是它们的遗传物质。
在真核生物的细胞中，既有DNA，也有RNA，它们都是遗传物质吗？科学家经过深入的研究发现，真核生物细胞中的遗传物质是 DNA，不是 RNA。由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
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