生物人教版(2019)必修2 3.1DNA的主要遗传物质(课件共49张PPT)

(共49张PPT)
基因的本质
是主要的遗传物质
第3章
第1节 DNA
2D 3D
遗传物质早期推测
白质
科学家发现：染色 体的主要组成成分 是 DNA 和蛋白质
萨顿
摩尔根
孟德尔
约翰逊
课 前 回 顾 ： 遗 传 物 质 的 探 索
提出“遗传 因子” , 并
总结遗传规
律
实验证明基 因位于染色 体上
提出基因 在染色体 上的假说
把“遗传因 子”命名为
基因
染色体
一 .遗传物质早期推测
染色体=DNA+ 蛋白质
遗传物质的特点：
1.能够储存大量的遗传信息
2.可以准确地复制，并传递给下一代
3.结构比较稳定
那么在DNA和蛋白质究竟 哪一种物质是遗传物质
染色体
蛋白质
20世纪20年代：
蛋白质是由多种氨基酸
连接而成的大分子。
20世纪30年代：
DNA 是由许多脱氧核苷
酸聚合而成的生物大分子。
但由于对DNA 分子的结构没有清晰的了解，人们认为蛋白质是 遗传物质的观点仍占主导地位。
一 .遗传物质早期推测
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
大多数科学家认为——蛋白质是遗传物质
“我们表示怀疑!”
格里菲思
赫尔希
艾弗里
蔡斯
肺炎链球菌的转化实验
二.肺炎链球菌的转化实验
格里菲斯的肺炎链球菌 体内转化实验
格里菲思
艾弗里的肺炎链球菌体外 转化实验
艾弗里
项目 S型肺炎链球菌
R型肺炎链球菌
菌落 表 而 Cmooth
表而 ah
菌体 标 莫
有无毒性
二 .肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
实验材料：两种肺炎链球菌、小白鼠
实验过程： 对照原则、单一变量原则
注射R型 注射S型
活细菌 活细菌
将R型活细菌与 加热致死的S型
细菌混合后注射
注射加热 致死的S
型细菌
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
说明R型细 菌无毒
说明S型细 菌有毒
不死亡
死亡
死亡
第一至三组为对照组
第四组为实验组
细菌混合后注射 3.对比第一、二组的实验现象， 这说明了什么
S型活细菌会使小鼠死亡
4.第四组活的S型细菌如何出现
活的R型细菌转变成了活的
死亡 S型细菌。
5.本实验能得出什么结论
化成了S型细菌 加热杀死的S型细菌中存在
某种转化因子，能使R型细 菌转化为S型细菌。
加热致死的S型
将R型活细菌与
不死亡 说明R型细 菌无毒 死亡 说明S型细 菌有毒
不死亡
说明加热致死的 S型细菌无毒
实验过程： 对照原则、单一变量原则 注射R型 注射S型 活细菌 活细菌
注射加热 致死的S 型细菌
1.分析实验的自变量
注入的肺炎链球菌的类型和死活
2.分析实验的实验组和对照组
回 二.肺炎链球菌的转化实验
1. 格里菲思的肺炎链球菌体 内转 化 实 验
说明R型细菌转
二.肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
格里菲思推论：
已经加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化成为S型活细
菌的活性物质------转化因子
活S
转化因子究竟是什么物质
转化因子
活R
死S
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
2.要进一步证明哪种物质是转化因子，实验中最关键的设计思路是什么
设法将蛋白质、DNA等物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
3.通过什么方法将蛋白质、DNA 等物质分开
通过“酶解法”,将物质一个个排除，通过观察剩余提取物的转化 活性来寻找转化因子。
二 .肺炎链球菌的转化实验
讨论： 转化因子 后代
1.加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟谁是转化因子
加热杀死的S型细菌
R型菌
S型菌
S型菌
二 .肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
实验材料：培养基
R型活细菌、
S型细菌的细胞提取物、
蛋白酶、RNA 酶、酯酶、DNA 酶
如何获得细胞提取物 提取物中含有什么
将加热致死的S型细菌破碎；设法去除绝大部
分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
提取物中主要含有少量蛋白质、脂质和RNA、DNA。
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。
混合 混合
R型细菌 S 型细菌 R型细菌 S 型细菌
S型 细 菌 有R型 的细胞 细菌的 提取液 培养液
实验过程：对照原则、单一变量原则
混合
只长R型细菌
蛋白酶(或RNA酶、酯酶)
S型细菌 的细胞 提取液
有R型 细菌的 培养基
S型 细 菌 有R型
细菌的 培养液
的细胞 提取物
第二至第四组
DNA 酶
第五组
第一组
十
十
十
1.分析实验的自变量
向培养基中加入的S型菌的 成分不同
2.分析实验的实验组和对照组
第一至四组为对照组
第五组为实验组
3.分析实验的方法
酶解法
细菌体外培养
4.如何区分R 型和S 型菌
根据菌落的形态
5.本实验能得出什么结论
DNA 才是使R型菌产生 稳定遗传变化的物质
二 .肺炎链球菌的转化实验
2. 艾 弗 里 的 肺 炎 链 球 菌体 外转 化 实 验
混合 混 合
R型细菌 S 型细菌 R型细菌 S 型细菌
S型 细 菌 有R型 的细胞 细菌的 提取物 培养液
混 合
只长R 型细菌
S 型细菌 的细胞 提取液
蛋白酶(或RNA酶、酯酶)
有R型 细菌的 培养基
S 型 细 菌 有R 型
细菌的 培养液
的细胞 提取液
第二至第四组
DNA 酶
第五组
第一组
十
十
+
S型细菌
荚膜
加热 杀死
控制荚膜形
成的X基因
知识拓展
R 型细菌转化为S型细菌的原理：基因重组
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
X 基因吸附在 R型细菌表面
R型细菌转 化成S型细菌
X基因进入 R型细菌
被破坏的 S型细菌
重组
lm
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
加 法 原 理 减 法 原 理
与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
我们之前学过的哪个实验运用了加法原理
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
思 考：从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么
每个实验组特异性地去除了一种物质，
从而鉴定出谁是遗传物质-----减法原理
科学方法
影响因素的称为“加法原理”。
■举 例 ：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 FeC1 溶液、滴加肝脏研磨液的处理， 就利用了“加法原理”。
FeCl 肝脏研磨液
常 温 90℃水浴
响因素的称为“减法原理”。
举 例 ：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”。
蛋白酶(戏RNA酶、的酶) DNA酶
二 .肺炎链球菌的转化实验
科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
有R型
细菌的
H O H O H O H O 培养基
对照组 实验组 实验组 实验组
加法原理
■含 义 ：与常态比较，人为增加某种
减法原理
含义：与常态比较，人为去除某种影
S型细菌 有R型
的细胞 组菌的
提取物培养基
实验组
S型细菌 有R型
的细胞 细菌的
提取物培养基
s 型细菌 —的细胞
提取物
实验组
对照组
项目 体内转化实验
体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内
体外培养基
实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照
S型细菌各组成成分的作用
进行对照
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入 小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小 鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化
每个实验组用酶解法特异性 地去除了一种物质，从而鉴 定出DNA是遗传物质
实验结论 S型细菌体内有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质
联系 ①所用材料相同 ②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的 延伸 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较
[例1]格里菲思用肺炎链球菌在小鼠身上进行了著名的转
化实验，关于实验的结论错误的是( A )
A. 说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B.说明了R 型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C.说明了R 型活细菌是无毒性的
D.说明了加热致死的S型细菌是无毒性的
DNA 酶水解 R型 S型细菌DNA 细菌
A.DNA 酶的作用是水解S型细菌的DNA
B.结果1中S型肺炎链球菌占绝大多数 C.该实验证明DNA 是遗传物质
D.结果2中全部为R 型肺炎链球菌
一 课堂检测
[例2]如图表示某生物兴趣小组做的肺炎链球菌的转化实验，下
B )
提取的S型 细菌DNA
列相关叙述错误的是(
打碎的
S型细菌
R型 细菌
S型细菌一
结果2
结果1
但是，仍有人对实验结论表示怀疑。因为艾弗里实验中无法
真正去除蛋白质，可能仍存在少量的蛋白质。
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
0
三 噬菌体侵染大肠杆菌的实验
① 成分只有蛋白质和DNA
② 一 种专门寄生在大肠杆菌 体内的病毒，仅能在大肠杆菌 内繁殖。
③ 繁 殖 时 ，仅将遗传物质导 入大肠杆菌，其他物质保留在 体外。
三 .噬菌体侵染大肠杆菌的实验
1.实验者：赫尔希和蔡斯
2. 实验材料：T2 噬菌体大肠杆菌
头部
DNA
蛋白质
尾部
Long tail
fibres
2D
Base
3D
plate
吸附
侵入别的细菌
释放
3.T2 噬菌体病毒侵染细菌的过程：
吸 附一 )注 入二 )复制、合成一 )组装一 )释放
注入 复制、合成 组装
三 .噬菌体侵染大肠杆菌的实验
4.实验方法：放射性同位素标记
相关信息
在T2噬菌体的化学组成中， 60%是蛋白质，40%是DNA。 对这两种物质的分析表明：仅 蛋白质分子中含有硫，磷几乎
主要组成元素 C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
H
COOH
R——35s存在部位
DNA 和蛋白质不能 直接看到，怎么办
哪一种物质进入
了大肠杆菌体内
32P 标记的噬菌体
32P存在部位
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
35S标记的噬菌体一 同位素标记法 一
都存在于DNA分子中。
H N—
三 .噬菌体侵染大肠杆菌的实验 噬菌体是病毒，无法单独在培
5.实验过程：思考-如何让噬菌体带上标记呢 养基上存活，应用含被标记的
含35S的细菌培养基
十
大肠杆菌
含32P的细菌培养基
十
大肠杆菌
: 含35s 或32P 培养基 OCO
含35s 或32P 细菌
32P标记
或
35S标记
O0CO
噬菌体侵染含 35s或32P细菌
含35S的细菌 十噬菌体
大肠杆菌培养基培养噬菌体。
32P标记的 噬菌体
35s标记的 噬菌体
含32P的细菌
十噬菌体
培养
培养
培养
培养
习 气
O
离心并检测放射性
让上清液中析出重量较轻的
噬菌体颗粒，沉淀物中留下
被侵染的大肠杆菌。
5 . 实验过程 — —噬菌体侵染大肠杆菌的实验
标记的T2噬菌体
侵染大肠杆菌
使吸附在细菌上的
噬菌体与细菌分离
检测子代噬菌体
的放射性
无放射性标
记的细菌
短时间 保温
搅拌
5.实验过程——噬菌体侵染大肠杆菌的实验
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什
么原因造成的
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。
●甲组
35S标记的
噬菌体
说明：T 噬 菌体中的蛋
白质没有进
入大肠杆菌。
上清液放射性很高一
沉淀物放射性很低
子代噬菌体 中无35S
●乙组
说明DNA 是真正的 遗传物质
子代噬菌体
中含有32P
5.实验过程——噬菌体侵染大肠杆菌的实验
→ 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高 ，可能是
什么原因造成的
(1)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内；
(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代。
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
32P标记 的噬菌体
三 .噬菌体侵染大肠杆菌的实验
6.实验结果：
①噬菌体侵染细菌时，DNA 进入细菌的细胞中，而 蛋白质外壳 仍留
在细胞外。
②子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA 遗传的。
7.实验结论： DNA 才是噬菌体的遗传物质。
补充：不能证明蛋白质不是遗传物质，但能证明DNA 能够指导 蛋白质的合成。
知识拓展
(1)本实验采用的对照方法是什么
提示 对比实验(相互对照)。
(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
提示 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。
(3)能否用3H、14C标记噬菌体
提示不能，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
提示 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。
肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验
噬菌体侵
染细菌实验
实验者 格里菲思 艾弗里
赫尔希和蔡斯
思路 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究 它们遗传功能。
分离方式 酶解法： 分别加入到R型菌中
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
结论 加热杀死的S型菌体 内有“转化因子” 证明DNA是遗传物 质，蛋白质不是。
DNA是遗传物质，但 不能证明蛋白质不是 遗传物质
三.噬菌体侵染大肠杆菌的实验
三个经典实验的比较
[例3]如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染未标
记的细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够
找到的带标记元素为( A )
A.可在DNA 中找到15N和32P
B.可在外壳中找到15N和35S
C.可在DNA 中找到15N和32P、35S
D.可在外壳中找到15N
A.理论上，b和c中不应具有放射性
B.实验中b含少量放射性与①过程中培养
时间过长或过短有关
C.实验中c含有放射性与④过程中搅拌不
充分有关
D. 该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白
质不是遗传物质
[例4]某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，
实验过程如图所示，下列有关分析错误的是(BCD )
用35S标记T2噬菌体
用32P标记T2噬菌体
实验2
实验1
四 .生物的遗传物质
烟草花叶病毒(TMV)是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，
会出现致病斑。
烟草花叶病毒的示童图(左)和电镜照片(右)
RNA
蛋白质 分别侵染健康烟草植株 不患病
蛋白质
RNA 患病 得到全新病毒
四 .生物的遗传物质
1.RNA 是遗传物质的实验证据
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有蛋 白 质和 RNA _)、烟草。
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA ,不 是_ 蛋 白质 。
在感染烟草时，会出现致病斑。
(2)实验过程(如何设计)
不能得到病毒
四 .生物的遗传物质
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
烟草花叶病毒重 建实验示意图
2 蛋白质1+RNA
拓 展
蛋白质2+RNA1
蛋白质1
蛋白质2
TMV 1
TMV 2
TMV 2
TMV1
RNA1
RNA
2
四 .生物的遗传物质
2.DNA 是主要的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是DNA _,只有极少数生物的遗传物质是_RNA
是主要的遗传物质。
细胞生物( 有DNA 和RNA 真核和原核生物
DNA 病毒(只有DNA, 无RNA) 如噬菌 RNA: 体限于某些病毒的遗传物质
DNA 是主要 的遗传物质
因 此 ，DNA
遗传物质
DNA
回 方法规律
遗传物质的探索思路
请总结：探索“遗传物
质”的思路和方法，并 完成填空：
(1)探究思路：探究哪种
物质是遗传物质——设 法将物质分开，单独看 其作用 。
(2)三种方法
标 记DNA 、RNA 特 定 碱 基， 依据其是否被消耗确定该病 毒的遗传物质——消耗“T ” 为 DNA,消耗“U ”为 RNA
分别标记病毒组成物质—— 核酸、蛋白质中的特有元素
将一种病毒的核酸与另一种病毒的蛋 白质外壳重新组合，得到杂种病毒， 再用杂种病毒侵染宿主细胞
确认是DNA 还是RNA
确认病毒中 哪类分子起 遗传作用
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
同位素
标记 技术
病毒重
组技术
减法
原理
方法
[例5]下列关于生物遗传物质的说法，正确的是( A )
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.肺炎链球菌体外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
一 课堂检测
自查自纠
(1)肺炎链球菌活体细菌转化实验中，R型细菌转化为S型细菌是基因突变的结
果。( × )
(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA 具有致病性。( × )
(3)T2噬菌体可侵染肺炎链球菌，导致其裂解。(× )
(4)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，32P 标记组为实验组，35s标记组为对照组。
( × )
(5)豌豆的遗传物质主要是DNA。( × )
(6)生物细胞核内的遗传物质为DNA, 细胞质内的遗传物质为RNA 。( × )
知识拓展
烟草花叶病毒(TMV) 和车前草病毒(HRV) 都能感染烟叶，但二者引起的病斑不同
如图甲。将TMV 的遗传物质和蛋白质分离，并分别单独感染健康烟叶，结果如图乙。 科学家将不同病毒的遗传物质与蛋白质重新组合形成“杂种病毒”,然后感染健康 烟叶，如图丙。依据实验，下列推论合理的是
乙
A.图甲实验结果说明病毒的蛋白质外壳能感染烟叶 B.图乙实验结果说明TMV 的蛋白质外壳能感染烟叶 C 图丙实验结果是烟叶被感染，并且出现b病斑
D. 杂种病毒产生的子代具有TMV 的蛋白质外壳
TMV HRV
10000 壳
感染 烟叶 感染 烟叶
b病斑
的 羽
杂种病毒
TMV的蛋 白质外壳
HRV的遗 感染 烟叶 传物质

TMV的 遗传物质
0000
感染 烟叶
蛋白质外壳 遗传物质
TMV的蛋 白质外壳
心 帆
感染 烟叶
a病斑
DNA是肺炎链球菌、T2 噬 菌体的遗传物质
更多实验证据
DNA 是细胞结构的生物和 DNA 病毒的遗传物质
RNA是TMV的遗
传物质
更多实验证据
RNA 是RNA 病毒 的遗传物质
课堂小结
格里菲斯的体 内转化实验
肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA 是主要的遗传物质
艾弗里的体外 转化实验
加热杀死的S 型细菌中含 有转化因子
转化因子 是什么
下节课见!
2D 3D
Long tail fibres
头部
plate
Base