3.1 DNA是主要遗传物质课件-高中生物人教版（2019）必修2(共38张PPT)

(共38张PPT)
新人教版必修二
第1节 DNA是主要的遗传物质
第3章 基因的本质
这爷俩太像了
遗传！
1.遗传的物质基础是什么？
2.科学家是怎么发现遗传的物质基础的呢？
遗传物质探索之路
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。
1909年
约翰逊把遗传因子命名为基因
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。
1909年：摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于染色体上。
20世纪中期科学家发现：染色体主要组成成分DNA和蛋白质。
蛋白质
DNA
染色体
基因是什么
问题1：在DNA和蛋白质这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？
对遗传物质的早期推测
情景材料一
蛋白质
DNA
基本单位：常见的21种氨基酸
基本单位：4种脱氧核苷酸
20世纪20年代支持率很高
20世纪30年代,少数支持
问题2：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;②可以准确地复制，并传递给下一代;③结构比较稳定
向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家有哪些？
艾弗里
赫尔希
格里菲思
蔡斯
实验
问题3：你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
肺炎链球菌体内转化实验所用实验材料有哪些？S型和R型细菌有什么区别？
第四组活的S型细菌是如何出现的？是起死回生了吗？
对比一组和二组、二组和三组的实验现象，你能得到什么结论？
本实验能得出什么结论？
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P43，小组合作思考讨论完成问题。
一、DNA是遗传物质的证据
项目 S型细菌 R型细菌
菌落
菌体
有无毒性
表面光滑
表面粗糙
有
无
多糖类的荚膜
一、DNA是遗传物质的证据
（一）肺炎链球菌的转化实验
实验材料：
肺炎链球菌
不死亡
死亡
不死亡
死亡
注射R型
活细菌
注射S型
活细菌
注射加热致死的S型细菌
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S型细菌有毒
说明R型细菌无毒
说明加热杀死的S型细菌中存在“某种转化因子”，使R型细菌转化成了S型细菌
对照原则、单一变量原则
第一组 第二组 第三组 第四组
1. 格里菲思的（体内）转化实验
R
活R型菌 + 有毒S型死菌 小鼠死亡
第四组
+
S
活R菌
死S菌
小鼠死亡
S
活S菌
S中的转化因子
［结论］
加热杀死的S型死细菌中含有转化因子，将R型活细菌转化为S型活细菌。
［思考］寻找转化因子
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
究竟哪一个才是转化因子呢？请同学们设计实验
多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
实验思路：
RNA
脂质
多糖
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。
S型细菌组分图
2. 艾弗里的（体外）转化实验
2. 艾弗里的（体外）转化实验
第一组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
第二至四组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
混合
第五组
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
S型细菌
R型细菌
S型细菌
R型细菌
只长R型细菌
对照原则、单一变量原则
实验结论
DNA是转化因子。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
2. 艾弗里的（体外）转化实验
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
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型细菌的实质：
基因重组
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
拓展延伸
注意事项：
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；
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。
S型细菌的DNA不能使小鼠致死。
问题4：在艾弗里的体外转化实验的对照实验中他用到了什么科学方法？
2. 艾弗里的（体外）转化实验
（一）肺炎链球菌的转化实验
减法原理
加法原理
含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“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FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。
含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“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”。
对照组
实验组
实验组
实验组
对照组
实验组
实验组
科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
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
肺炎链球菌转化实验（格里菲思的体内转化实验和艾弗里的体外转化实验）
结论：DNA是遗传物质
蛋白质等不是遗传物质
实验室中提取的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。
新问题
DNA纯度不够，是否是0.02%的蛋白质在起遗传作用呢，如何获取单独的DNA或者蛋白质进行实验？
“噬菌体侵染细菌的实验”
噬菌体侵染细菌实验所用实验材料是什么？有哪些特点？
通过阅读教材文字及示意图，归纳概括噬菌体侵染细菌的实验步骤。
归纳赫尔希和蔡斯的实验运用的科学实验方法。
尝试分析35S标记组、32P标记组放射性主要出现放射性在离心管中的位置。
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1
合作探究二：请同学们自主阅读教材P44-46，小组合作思考讨论完成问题。
（二）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）
1. 实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌
噬菌体
（1）结构：简单
（2）化学组成：DNA和蛋白质
（3）与大肠杆菌的关系：寄生
（3）增殖方式：复制
（二）噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）
（5）噬菌体侵染细菌过程（复制过程）
注意：噬菌体只提供DNA
细菌提供场所、原料、酶、能量
一吸二注三合成
组装释放再侵染
（三）研究方法：
同位素标记法
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（标记35S ）
（标记32P）
思考：标记哪一种元素可以把DNA和蛋白质分开？为什么？
（二）设计思路：
设法把DNA与蛋白质分开，单独、直接
去观察它们的作用。
2. 标记噬菌体：（未标记的噬菌体浸染标记的细菌）
（四）实验过程：
1. 标记细菌：
细菌+含35S的培养基
细菌+含32P的培养基
如何标记噬菌体呢？
含35S的细菌
含32P的细菌
分别
噬菌体+含35S的细菌
噬菌体+含32P的细菌
含35S的噬菌体
含32P的噬菌体
分别
3. 标记的噬菌体浸染未标记的细菌：
含35S的噬菌体+细菌
含32P的噬菌体+细菌
上清液放射性很高,沉淀物放射性很低
: 上清液放射性很低,沉淀物放射性很高
4. 检测放射性：
分别
用含35S的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌。
所以上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。
35S
无35S
噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，没有进入到细菌中。
实验表明:
亲代噬菌体
子代噬菌体
1）搅拌不充分
2）离心时间短
上清液
（噬菌体壳）
沉淀物
（被侵染细菌）
用含32p的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌。
所以上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。
32P
有 32P
实验表明:
噬菌体侵染细菌时，DNA 进入到细菌中。
亲代噬菌体
子代噬菌体
(2个有32P）
1）保温时间短
2）保温时间长
噬菌体侵染细菌的实验
结论：DNA才是噬菌体的遗传物质
因为蛋白质始终没有进入细菌内
注意：该实验不能证明蛋白质不是遗传物质
问题5：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？
（1）艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
（2）赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。
（3）启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
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
思 路
分离方式
结 论
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
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
DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
三个经典实验比较
一、DNA是遗传物质的证据
生物
有细胞结构
无细胞结构
真核生物（含DNA、RNA）
原核生物（含DNA、RNA）
病毒
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质是RNA
遗传物质是DNA
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此
DNA是主要的遗传物质。
二、遗传物质的类型
烟草花叶病毒侵染烟草的实验：
实验证明：RNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
三、RNA是遗传物质的证据
流感病毒
SARS病毒
艾滋病病毒
少数病毒的遗传物质是RNA
新冠病毒
四、作为遗传物质必备的条件
1. 能够自我复制，使前后代保持一定的连续性。
2. 具有储存大量遗传信息的潜在能力。
3. 能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和代谢。
4. 结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生变异，变异后还能
继续复制并能传给后代。
项目 核酸 遗传物质
类型 核苷酸种类 碱基 种类 类型 核苷酸种类 碱基
种类
细胞 生物 真核细胞 DNA和RNA ____ ___ DNA 4 4
原核生物 DNA和RNA 8 5 _____ ___ ___
非细胞生物 (病毒) DNA病毒 DNA 4 4 _____ ___ ___
RNA病毒 RNA ___ ___ RNA 4 4
8
5
DNA
4
4
DNA
4
4
4
4
绝大多数生物的遗传物质是 ，只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。
DNA
RNA
真核生物、原核生物及病毒的核酸类型
DNA是遗传物质证据
肺炎链球菌
转化实验
噬菌体侵染
细菌实验
烟草花叶病毒侵染烟草实验
少数的遗传物质是RNA
DNA是主要的遗传物质
DNA是
遗传物质
DNA主要存在于染色体上，因此，
染色体是遗传物质的主要载体。
课堂小结
体内
体外
RNA是遗传物质证据：
谢
谢
家
大
实验中搅拌的目的是什么？
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
上清液
沉淀物
离心后的上清液、沉淀物分别是什么？
离心的目的是什么？
使噬菌体与大肠杆菌分层