浙科版(2019)必修二 3-1核酸是遗传物质 课件(共40张PPT)

(共40张PPT)
第三章
遗传的分子基础
第一节
核酸是遗传物质
生 物 (浙科版)
高中生物必修二
孟德尔根据豌豆杂交实验，提出了遗传因子的概念，
成功地解释了遗传现象，并首先揭示了两条遗传定律。那 么控制生物性状世代传递的基因(遗传因子)到底是什么 物质 DNA 和蛋白质在生物性状遗传的过程中各自发挥
了什么作用 它们又是如何发挥作用的呢 我们在这一章
将进一步探索遗传的分子基础，了解基因的本质及其发挥 作用的原理。
第一节 核酸是遗传物质
掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论； 体验探究生物遗传物质的实验思路。
(科学探究)
分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。
(科学思维)
理解核酸是遗传物质的结论。
(生命观念)
教学目标
目 标
01
1903年：萨顿通过对
蝗虫细胞观察得出假说： 基因位于染色体上。
19世纪中期：孟德尔通 过豌豆实验证明了生物的 性状是由遗传因子控制。
20世纪中期：科学家发
现：染色体主要组成成
分 ：DNA 和蛋白质。
1909年：摩尔根通
过果蝇实验证明：基
因位于染色体上。
基因的追寻记
情景材料一
20 世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这
两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢 这个问题曾引起生物界激 烈的讨论 染色体
你认为遗传物质可能具有什么特点
①储存大量的遗传信息 染色质
②可以准确地复制，并传递给下一代
③结构比较稳定等
DNA-
蛋白质
2 .20世纪30年代后 ——DNA 才是遗传物质
基本单位： 脱氧核糖核苷酸
氨基酸的多种多样的排列顺序
可能蕴含着遗传信息
一对遗传物质的早期推测
1 .20世纪20年代
A
0
脱氧
核 糖
G
0
脱 氧
核糖
— —蛋白质是遗传物质
是DNA
是蛋白质!
P
P
P
P
0
核
0
脱氧 核糖
C
赫尔希
“我们表示怀疑!”
首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家有哪些
格里菲思
艾弗里
格里菲思的肺炎链球菌的转化实验
1.实验材料： 两种肺炎双球菌
B strain ia benign
R型菌 Rough
菌落光滑、可使小鼠致死
菌落粗糙、小鼠不致死
S型菌 Smooth
(Lnaking i protoctivo
and destroyed by
SMOOTH COLONY (8)
host's immune system)
ROUOH COLONY(R)
败血症
败血症(septicemia), 是指细菌进入血液循环，并 在其中生长繁殖、产生毒素而引起的全身性严重感染。临 床表现为发热、严重毒血症状、皮疹瘀点、肝脾肿大和白 细胞数增高等。分革兰阳性球菌败血症、革兰阴性杆菌败 血症和脓毒败血症。以抗生素治疗为主，辅以其他治疗方 法 。预防措施为避免皮肤粘膜受损，防止细菌感染。
知识拓展
对照原则、单一变量原则
注射加热 将R型活细菌与
加热致死的S型
细菌混合后注射
说明加热致死的 S型细菌无毒
说明R型细菌转 化成了S型细菌
注射S型 活细菌
注射R型 活细菌
说明R型细 菌无毒
说明S型细 菌有毒
不死亡
死亡
死亡
合作探究一：
( 1)对比第一、第二组的实验现象，说明了什么
R型细菌无致病性，S 型细菌有致病性，能使小鼠死亡
(2)对比第二、第三组的实验现象，说明了什么
加热杀死的S型细菌不能使小鼠死亡
(3)为什么四组小鼠会死亡并分离出S型活细菌
R S
活R 死S
S中的转化因子
活S
①加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转
化 成S型活细菌的转化因子。
②这种性状的转化是可以遗传的。
(4)格里菲思体内转化实验
结论
转化因子 究竟是什么物质呢
R 型 活 细 菌 + S 型死菌
转化
S 型活细菌
繁殖
S 型活细菌
格里菲思的实验说明了：
弗雷德里克·格里菲斯 (Frederick Griffith)
合作探究二：
1.寻 觅“转化因子”究竟是什么
2.你有什么样的设计思路，关键是什么
多糖
脂质
S型细菌组分图
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。
关键思路：
蛋白质
设计实验找寻转化因子
要解决的问题——转化因子是什么物质
已有背景知识 构成细胞的主要物质有蛋白质、DNA、 酯类、
英膜多糖等物质
如何设计实验
思路1:将加热致死S型菌各种物质分离提纯后与R型混合，观察 是否发生转化。
思路2:用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否 将R型菌转化。
设计实验找寻转化因子
实验目的： 转化因子是什么
实验材料：肺炎链球菌
自变量： 加热杀死的S型菌中各种物质成分
因变量： R型菌是否被转化 如何判断
检测的因变量指标是什么
菌落特征为R型还是S型
肺炎链球菌体外转化实验
实验结论：DNA 才是使R型细 菌产生稳定遗传变化的物质。
1944年，艾弗里
肺炎链球菌体外转化实验
蛋白质 荚膜多糖 DNA DNA+DNA酶
R型
肺炎链球菌
S型
肺炎链球菌
裂解细菌，分别分离
艾弗里证明D NA 是遗传物质的实验
艾弗里的肺炎链球菌的体外转化实验(视频)
00:00 02:05
关闭
实验结论
(1)DNA才 是使R型细 菌产生稳定 遗传变化的
物质。
(2) 蛋白
质等其他物
质不是遗传
物质。
肺炎链球菌体外转化实验过程 对照原则、单一变量原则
有R型 细菌的 培养基
S型细菌 的细胞 提取物
有R型 细菌的 培养液
S型细菌 的细胞 提取物
混合
R型细菌 S 型细菌
混合
R型细菌 S 型细菌
DNA酶
S型细菌 的细胞 提取物
混合
只长R型细菌
蛋白酶(或RNA酶、酯酶)
有R型 细菌的 培养液
第二至四组
第一组
第五组
十
注意：
1.艾弗里的体外转化实验既证明了DNA 是遗传物质，同时证明
了蛋白质等不是遗传物质；
2.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。
3.S型细菌的DNA 不能使小鼠致死。
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。
R 型细菌转化为S型细菌的本质：基因重组
S型菌
英膜
加热 杀死
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
知识拓展
X基因吸附在 R型菌表面
控制英膜形 成的X基因
R型菌转化
成S型菌
被破坏 的S型菌
X基因进 入R型菌
重组
质疑：
DNA 是遗传
物质。
DNA
结构
DNA
作用
DNA
纯度
培养基上的噬菌体照片
噬菌体侵染细菌实验
噬菌体增殖示意图
噬菌体侵染细菌电镜图
作为噬 菌体遗 传物质 的条件
进入细菌细胞中，指导子代噬菌
体的形成。
可将遗传信息传递到子代噬菌体， 保持亲子代噬菌体性状的连续性、 稳定性。
噬菌体侵染细菌实验
问题：噬菌体的遗传物质是什么
思考1:如何知道哪种成分进入菌体内
推测：哪种成分进入，则哪种成分是遗传物质。
蔡斯(左)赫尔希(右)
T2 噬菌体的结构模式图
噬菌体将自己的 DNA注入细菌 噬菌体DNA 指导宿主细胞 制造噬菌体的DNA与蛋白 质并组装子代噬菌体 细胞裂解释放 子代噬菌体
噬菌体侵染细菌过程示意图
噬菌体侵染细菌的电镜照片
T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程
DNA 复制
和蛋白质
合成
噬菌体吸附在 细菌细胞上
组装
释放
注入
吸附
(1)分别在含有放射性同位素35S和放射发现位素
的32P的培养基上培养大肠杆菌。
(3)分别用35S 或32P的T2噬菌体侵染未标记的大 肠杆菌。
(2)用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质 含有35S标记的噬菌体或DNA含有32P标记的噬菌体。
赫尔希和蔡斯的实验思路和步骤
放射性同位素标记法
32p
35s
带标记的噬菌体
( 32p or 35s )
利用含放射性的培养基先标记细菌
思考：实验用噬菌体可否带2种标记
任务二：标记噬菌体
分别得到
噬菌体侵染细菌实验
思考：带标记的噬菌体感染什么样的细菌呢
无放射性标记的细菌
35S标记蛋白质 32P标记DNA
侵染 侵染
搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的菌体与细菌分离， 离心的目的是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
噬菌体侵染细菌实验
35S标记的 噬菌体
3.赫尔希和蔡斯的实验过程 (放射性同位素标记法)
32P标记的 噬菌体
噬菌体侵染细菌实验
思考：怎样使菌体外侧的噬菌体与大肠杆菌分开
Waring 搅拌器
[保存在斯普林港实验室的档案室]
在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA, 而不
是蛋白质，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 才是真正的遗传物质。
实验结论： DNA 是遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验表明
噬菌体侵染细菌实验
A. 病毒结构模型图 B. 病毒的透射电镜照片
(37500×,经后期着色处理)
二、有些病毒的遗传物质是RNA
二、有些病毒的遗传物质是RNA
烟草花叶病病斑 TMV电镜图和模式图
二、有些病毒的遗传物质是RNA
二 、有些病毒的遗传物质是RNA
烟草花叶病毒的示意图(左)和电镜照片(右)
二、有些病毒的遗传物质是RNA
蛋白质A 蛋白质B
O
降解
TMV A
降解
TMV B
C. 病毒重建实验示意图
图3-4 烟草花叶病毒及其感染与重建
实验结论
RNA 也是
遗传物质
RNA A
烟草叶片 感染
RNA B
蛋白质A
RNA A
蛋白质B
烟草叶片 感染
A 型后代
B 型后代
RNA B
在自然界，所有的动物、植物以及细菌、蓝细菌等具细胞结构的
生物均含有DNA, 其遗传物质都是DNA。病毒没有细胞结构，通常由 核酸与蛋白质外壳构成。依据病毒体内核酸的种类，可将病毒分为
DNA病毒和RNA病毒。大多数病毒是DNA病毒，如T2噬菌体；少数
病毒不含有DNA, 而含有RNA, 如烟草花叶病毒、流感病毒和艾滋病 病毒 (HIV)。
结论： DNA 是主要的遗传物质，
极少数病毒的遗传物是RNA。
三 、DNA是主要的遗传物质