3.1DNA是主要的遗传物质（教学课件）- 高中生物人教版（2019）必修二(共32张PPT)

(共32张PPT)
染色质
染色体
蛋白质
DNA分 子
染色体=DNA十蛋白质
蛋白质
DNA
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：
胞密啶(C)
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、对遗传物质的早期推测
胸腺嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞感啶脱氧核苷
腺嘌岭脱氧核苷酸
脱氧
核糖
核糖
嘌岭
DNA 是遗传物质的探究历程
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里确定转化因子的实验
噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希 蔡斯
格里菲 思
艾弗里
菌落 荚膜
致病性
S型菌 光滑 有
有致病性，
(使人和小鼠患肺炎，
小鼠并发败血症死亡)
R型菌 粗糙 无
无致病性
相关信息
荚膜是某些细菌的细胞 壁外面包围的一层胶状物质。 无英膜的肺炎链球菌，感染 人体或动物体后，容易被吞 噬细胞吞噬并杀灭。有英膜 的肺炎链球菌可抵抗吞噬细 胞的吞噬，有利于细菌在宿 主体内生活并繁殖。
1.实验者：格里菲思
2.实验材料： 小鼠、两种肺炎链球菌
(一)格里菲思的肺炎链球菌(体内)转化实验
二 、肺炎链球菌的转化实验
课本P43
R型菌
S型菌
小鼠死亡，
体内分离出
S型活菌
(1)对比一 、二组的实验现象，说明了什么
R型活细菌不会使小鼠死亡，S 型活细菌使小鼠死亡
3.肺炎链球菌(体 内)转化实验过程
R型活菌 S型活菌
小鼠死亡，
体内分离出
S型活菌
R型活菌与加热 致死的S型菌
加热致死 的S型菌
小鼠死亡，
体内分离出
S型活菌
(2)对比二、三组的实验现象，说明了什么
加热致死的S型细菌失去了活性，无致病性
3.肺炎链球菌(体 内)转化实验过程
R型活菌 S型活菌
小鼠死亡，
体内分离出
S型活菌
R型活菌与加热 致死的S型菌
加热致死 的S型菌
小鼠 不死亡
小鼠 不死亡
(3)对比三、四组的实验现象，说明了什么
已加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转 化为S型活细菌的活性物质——转化因子；
小鼠死亡，
体内分离出
S型活菌
3.肺炎链球菌(体 内)转化实验过程
R型活菌 S型活菌
小鼠死亡，
体内分离出
S型活菌
R型活菌与加热 致死的S型菌
加热致死 的S型菌
注 意 ：1.格里菲思的实验并没有证明转化因子的化学本质是什么;
2. 第四组实验中也能分离出R型菌，转化的只是小部分，R
型菌依然存在且大部分为R型菌；
3.肺炎链球菌(体
R型活菌
内)转化实验过程
S型活菌
小鼠死亡，
体内分离出
S型活菌
R型活菌与加热 致死的S型菌
加热致死 的S型菌
多糖
脂质
脂质蛋白质
RNA DNA …
RNA
S型细菌
必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接 地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质；
要确定“转化因子”是什么,关键思路是什么
→蛋白质
,多糖
DNA
但是当时的技术有限，并不能彻底提纯这
些物质，因此，可以通过酶解法，将物质一 个个的排除，通过观察剩余提取物的转化活 性来寻找转化因子。
(二)艾弗里的肺炎链球菌(体外)转化实验
1.实验者：艾弗里和其他同事
2.实验材料：有 R型活细菌的培养基、
S型细菌的细胞提取物、
蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶
将加热致死的S型细菌破碎；
细胞提取物中去除大部分糖类、蛋白质和脂质， 主要含有少量蛋白质、脂质和RNA、DNA;
如何获得细胞提取物 提取物中含有什么
课本P44
DNA酶
有R型 S型细
细菌的 菌的细
培养液 胞提取
液
混合
只长R型细菌
第五组
蛋白酶(或RNA酶、酯酶
有R型
细菌的
培养液
混合
R型细菌 S型细菌
第二至四组
有R型
细菌的
培养基
混合
R型细菌 S型细菌
第一组
3.肺炎链球菌(体外)转化实验过程
可推测转化因子
不是糖、蛋白质 和脂质
可推测转化因子不是 蛋白质、RNA和脂质
说明DNA就是转化因子
S型细 菌的细 胞提取 物
S型细 菌的细 胞提取 液
S型细菌的细胞提取物 处理
蛋白酶 RNA酶 酯酶
分别与R型细菌混合培养
R型、S型 R型、S型 R型、S型
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、RNA、脂质等不是遗传物质；
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；
艾弗里肺炎链球菌(体外)转化实验过程
R型、S型
DNA酶
R型
不 处 理
“加法原理”:与 常态比较，人为增 加某种影响因素。
“减法原理”:与 常态比较，人为去 除某种影响因素。
2滴3.5%的 4 2滴20%的 FeCl 溶液 肝脏研磨液
常温 常温
自变量控制中的加法原理”和”咸法原理”
常温
有R 型
细菌
的培
养基
科学方法
DNA隔
S型
细菌
的细
胞提
取液
第一组 第二至第四组 第五组
有R型
细菌
养基
只长R 型
细菌
胞提
取液
蛋白酶(或RNA隔、酯酶)
有R型
细菌
90℃
思考：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
请大家预习噬菌体侵染细菌的实验
( 一 ) T2 噬菌体简介
无细胞结构，是
一种DNA病毒 头部
头部和尾部外壳都是
由蛋白质构成，头部
内部含有DNA;T2 噬菌 尾部 体的化学组成中，60%
是蛋白质，40%是DNA
*噬菌体增殖过程中需要的原料(氨基酸、脱氧核苷酸等)、酶、蛋白 质合成场所(核糖体), 均由宿主大肠杆菌提供，噬菌体自身仅提供最 初的遗传物质
噬菌体必须寄生在 活的宿主细胞中才 能进行增殖
T2噬菌体的宿主为大 肠杆菌，用培养基和 其他非宿主细胞无法 培养T 噬菌体
三 、噬菌体侵染细菌的实验
吸附 注入 合成
包括DNA的复制 和蛋白质的合成
(二)噬菌体侵染细菌的过程
最初噬菌体的蛋白质 外壳始终留在外面
组装
释放
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验者： 赫尔希、蔡斯 实验材料： T2噬菌体、大肠杆菌
研究方法： 同位素标记法
直接地、单独地去观察它们的作用
2.实验设计思路： 用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，
该方法是为了区分DNA和蛋白质；
①不能标记共有元素：C、H、0、N;
②同一个噬菌体不能同时标记P和S
蛋白质，组成元素：C、H、O、N、 R基
DNA 组成元素：C、H、O、N
磷酸基团
搅拌后
离心
离心后
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
沉淀物的放射性很低
细菌裂解
在新形成的噬菌体 中没有检测到35S
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
35S标记的 噬菌体
噬菌体被 35S标记
3、实过程
知识海洋
上清液的放射性很高
搅拌后
离心
离心后
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
沉淀物的放射性很高
细菌裂解
在新形成的部分 噬菌体中检测到32P
32P标记的噬菌 体与细菌混合
用标记的噬菌体侵 染末标记的细菌
32P标记的
噬菌体
噬菌体被 32P标记
3、实验过程
知识海洋
上清液的放射性很低
A.35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性
搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面
B.32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性
a.保温时间过短，部分噬菌体DNA 还未侵染到细菌细胞内；
b.保温时间过长，大肠杆菌裂解，子代噬菌体被释放出来；
亲代噬菌体 上清液(主要是 噬菌体外壳) 沉淀物(主要是被 侵染的大肠杆菌)
细菌裂解释放出的子代 噬菌体有无放射性
35S-蛋白质 放射性高 放射性低)
没有检测到35S
32P-DNA (放射性开 放射性高
检测到32P
4.实验结果分析
思考：如何获得含32P标记的噬菌体 (高考题考查过)
大肠杆菌(32P)
32p
培养大肠杆菌 培养T 噬菌体 噬菌体-DNA(32P)
先用含有32P的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养T2噬菌体
思考：如何获得含35S标记的噬菌体 (高考题考查过)
大肠杆菌(35s)
培养大肠杆菌 培养T 噬菌体 噬菌体-蛋白质(35s)
先用含有35S的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养T2噬菌体
相 同 点 ①设计思路相同：均设法使DNA和蛋白质分开，单独处理， 观察它们各自的作用 ②都遵循了对照原则； ③都能证明DNA是遗传物质
不 同 点 方 法 和 结 论 不 同 肺炎链球菌体外 转化实验
用酶解法特异性分别去除一种物 质与R型菌混合培养鉴定(人为)
既证明了DNA是遗传物质，又证明
了蛋白质不是遗传物质
噬菌体侵染细菌 实验
用同位素标记法分别标记DNA和 蛋白质的特征元素(32P和35S)
只证明了DNA是遗传物质，没有
证明蛋白质不是遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验与肺炎链球菌体外转化实验的比较：
只有DNA是遗传物质吗
SARS病毒
核衣光蛋白
Human Immunodeficiency Virus
HIV 结 构 示 意 图糖蛋白gp120
人类白细胞
蛋白 gp41
蛋白酶
HIV病毒
刺突糖蛋白
血凝素糖蛋白
膜糖蛋白
新型冠状病毒
烟草花叶病毒
下面这些生物的遗传物质是什么
人类白细
胞Ⅱ类抗原
核衣壳蛋白
逆
Matrx proteino17
基质重百
[课堂延伸]
如果你是科学家，请设计实验探究烟草花叶 病毒的遗传物质是什么
背景知识：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
左：正常烟叶右：病叶
感染
烟草
不出现病斑
分
离
感染
烟草
出现病斑
烟草花叶病
毒
(RNA和蛋白质)
+RNA 酶
感染烟草
不出现病斑
实验结论：烟草花叶病毒 (RNA病毒)的遗传物质是RNA
烟草花叶病毒侵染实验
蛋白质
蛋白质7
RNA
RNA
RNA
烟草花叶病毒侵 染烟草实验
结论
①RNA 是遗传物 质
②蛋白质不是
RNA是遗传物质
少数病毒
DNA 是主要的遗传物质
课堂总结 DNA是主要的遗传物质
臌菌体侵染细菌实验
没
DNA 是遗传物质
肺炎双球菌转化实验
结论
①DNA是遗传物厥
②蛋白质等物质不是
DNA是遗传物质
绝大多数生物
生物类型 细胞生物 病毒
原核生物 真核生物 DNA病毒
RNA病毒
核酸类型 DNA和RNA DNA和RNA DNA
RNA
遗传物质 DNA DNA DNA
RNA
绝大多数生物(细胞生物和DNA病毒)遗传物质为DNA,只
有少数RNA病毒遗传物质为RNA, 故DNA 为主要遗传物质。
DNA是主要的遗传物质
一、概念检测
1. 枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型 能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质， 加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，
活的能合成组氨酸的枯草杆菌。
A. 多肽 B. 多糖
C. 组氨酸 D.DNA
2. 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验 表明
A.DNA 是遗传物质
B. 遗传物质包括蛋白质和DNA
物质可能是
结果获得了
C. 病毒中有DNA, 但没有蛋白质
D. 细菌中有DNA, 但没有蛋白质
二、拓展应用
1.T2 噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体 的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳 留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬 菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请 分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。
2. 结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵 染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的 特点。
练习与应用
二、拓展应用
1、【提示】实验表明，噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是 DNA, 而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出 的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合 成蛋白质外壳的。
2、【提示】肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为 遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确地自我复制；能够指导蛋白质 的合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢的过程；具有储存遗传信息的能 力；结构比较稳定，等等。