3-1DNA是主要的遗传物质(教学课件)——高中生物学人教版(2019)必修二(共28张PPT)

(共28张PPT)
第三章基因的本质
第1节 DNA 是主要的遗传物质
20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组 成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢 这 个问题曾引起生物学界激烈的争论。
思考
思考
你认为遗传物质可能具有什么特点
遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复
制，并传递给下一代，结构比较稳定，等等。
思考
你认为证明某一种物质是遗传物质的可行
方法有哪些
例如，将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代
的性状表现，等等。
对遗传物质的早期推测
20世纪20年代观点：蛋白质是生物
体的遗传物质。理由：①它是由大 约20种的氨基酸组成的；②氨基酸 有多种的排列顺序，可能蕴含有遗 传信息。
20世纪30年代观点： DNA 是遗传物
质的观点占主导地位。对DNA分子
的认识：①DNA 分子是由许多脱氧
核苷酸聚合而成的生物大分子；②脱
氧核苷酸有四种，化学组成包括磷酸、 碱基和脱氧核糖。
思考
P 0 脱氧 核糖 腺嘌呤(A) P 0 脱氧 核糖
胞嘧啶(C)
腺嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸
P 0 脱氧 核糖 鸟嘌呤(G) P 0 脱氧 核糖
胞嘧啶(C)
鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸
脱氧核苷酸的化学组成
美国微生物学家艾弗里通过确
凿的实验证据向遗传物质是蛋 白质的观点提出挑战的，而艾 弗里的实验又是在英国微生物 学家格里菲思的实验基础上进 行的。
肺炎链球菌的转化实验(体内)
项目 S 型 细 菌
R型细菌
菌落 表面光滑
表面粗糙
菌体
有无毒性 有
无
有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜
思考
说明R
型细菌
无毒性
小鼠不死亡
肺炎链球菌的体内转化实验
说明S
型细菌 有毒性
注射R型活细菌 注射S型活细菌
小鼠死亡，分离 出S型活细菌
已经加热杀
死的S型细菌 中，可能含
有某种物质
使R型细菌
转化为S型细 菌的物质，
该物质称为
“转化因子”
小鼠死亡，分离 出S型活细菌
小鼠不死亡
O 实验过程
注射加热杀死
后的S型活细菌
R 型 菌
● 如何设计实验找出转化因子
设法将S型菌的各成分分开，分别观察
各种成分的作用。
思考
艾弗里的体外转化实验：20世纪40年代，艾弗里和他的同 事将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、 蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
艾弗里及其同事的实验设计思路：
将S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂
质，制成细胞提取物。然后分别用不同的酶除去细胞提 取物中少部分的蛋白质、脂质和RNA等物质，通过观察 剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。
艾弗里的实验
蛋白酶(或RNA 酶、酯酶)
十
有R 型
细菌的
培养基
混合
S型细菌
R 型细菌
第二至第四组
十
S 型细菌 的细胞 提取物
混合
S型细菌
R型细菌
第一组
实验过程
十
有R 型
细菌的
培养基
▲图3-3 艾弗里证明DNA 是遗传物质的实验示意图
S 型细菌 的细胞 提取物
S 型细菌 的细胞 提取物
有R 型 细菌的 培养基
只长R 型细菌
DNA 酶
第五组
混合
DNA是遗传物质，蛋
白质和多糖不是遗传 物 质 ，DNA 赋予了生 物体遗传特性。
艾弗里的实验引起了
人们的注意，但是， 由于艾弗里实验中提 取出的DNA, 纯度最 高时也还有0.02%的 蛋白质。因此，仍有 人对实验结论表示怀 疑。
T2 噬菌体是一种专门寄生大肠杆菌的病毒。它结构简单，外
形呈蝌蚪形，具有多角形头部和棒状尾部。头部由很多相同 的蛋白质亚单位构成外壳，内藏一条长50纳米的双链DNA 分子。
T2噬菌体
噬菌体侵染细菌
吸附，注入，合成，组装，释放
1.科学家为什么把噬菌体作为研究DNA 是遗传物
质的材料
T2噬菌体结构组成简单，只有DNA和蛋白质两种化学物质。
2.病毒看不见摸不着，怎样进行实验呢 科学家
是采用什么方法进行研究的
放射性同位素标记法
思考
思考
3.用35S和32P分别标记什么 为什么这样标记
用32P标记DNA,35s 标记蛋白质，分两组分别去 侵染大肠杆菌。由于仅蛋白质分子中含有S, 而 P 几乎都存在于DNA 中，这样就可以把DNA 和蛋白 质分离开，单独的观察它们的作用
4.用C 、H 、O 、N等元素标记，行不行
不 行 ，T2 噬菌体结构组成简单，只有DNA和蛋 白质两种化学物质。
噬菌体侵染细菌实验
上清液的 放射性很高
沉淀物的 放射性很低
细菌裂解
搅拌后离心
上清液的
放射性很低
沉淀物的
放射性很高
细菌裂解
搅拌后离心
35S标记的噬菌
体与细菌混合
用标记的噬菌体侵 染未标记的细菌
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
在新形成的 菌体中没有检 测到 s
▲ 图3-6 噬菌体侵染大肠杆菌的实验示意图
在新形成的部 分噬菌体中检 测到 p
P标记的噬菌 体与细菌混合
噬菌体分别被
S 或 P标记
3 P标记的 噬菌体
3S 标记的
噬菌体
离心后
离心后
赫尔希和蔡斯发现含有32P标记的亲代
噬菌体DNA, 寄主细胞内可以检测到放 射性，子代噬菌体也可以检测到放射性， 而标记放射性蛋白质的那组，亲代有， 宿主细胞不含有，子代也没有放射性， 可以看出在繁殖的过程中，噬菌体的蛋 白质不进入细菌，DNA 进入宿主，并传 递给下一代，从而得出结论，DNA 分子 在亲子代之间具有连续性，是噬菌体的 遗传物质。
结论
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
细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：(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。
思考
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
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 有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
思考
段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物
质的提取和分离技术等
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有细菌的培养技术、物
思考
质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手
蛋白质 不患病
不能得到病毒
RNA
分别侵染健康烟草植株
蛋白质
RNA 患病
RNA 是遗传物质的实验
得到全新病毒
科学方法-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“加法原理”或“减法原
理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原
理”。例如，在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实
验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、 滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。与常态比 较，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，就利用了“减法 原理”。
1.从科学家发现染色体主要由蛋白质和DNA组成到确定真
正的遗传物质，历史上多位科学家进行了不断探索。下列 有关说法正确的是()
A.烟草花叶病毒侵染烟草实验证明了DNA 是遗传物质 B.格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了“转化因子”是 DNA
C.艾弗里团队的肺炎链球菌转化实验证明了DNA 是主要的 遗传物质
D.赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了 DNA 是遗传物质
答案： D
解析： 烟草花叶病毒的实验研究证明RNA是遗传物质，A 错误；格里菲思的 肺炎链(双)球菌转化实验证明加热杀死的S型细菌中存在某种转化因子，但 并未证明转化因子为何物质，B 错误；肺炎链(双)球菌的遗传物质就是
DNA,C 错误；赫尔希和蔡斯的T2(T2) 噬菌体侵染大肠杆菌的实验能证明 DNA是遗传物质，D正确。。
小试牛刀
2.下列关于生物遗传物质的说法正确的是()
A.同时含有DNA 和RNA 的生物的遗传物质是DNA
B.DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是
DNA
C. 真核生物的遗传物质都是DNA, 病毒的遗传物质都是
RNA
D.肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了 DNA是主要的遗传物质
答案：A
解析： 同时含有DNA 和RNA 的生物的遗传物质是DNA,A 项正确； DNA 是主要
的遗传物质是指绝大多数生物的遗传物质是DNA,B项错误；真核生物的遗传 物质都是DNA,RNA 病毒的遗传物质是RNA, 而DNA病毒的遗传物质是
DNA,C项错误；肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗 传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，D 项错误。
小试牛刀