3.1 DNA是主要的遗传物质课件（共19张ppt）高中生物人教版（2019）必修二

(共19张PPT)
第3章 基因的本质
3.1 DNA是主要的遗传物质
一.作为遗传物质所必须具备的特点
1、在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地自我复制，使得前后代具有一定的连续性；
2、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；
3、具有储存大量遗传信息的潜在能力；
4、结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
思考：遗传物质为什么要具备这些条件？蛋白质满足其中的哪些条件？蛋白质作为遗传物质具有哪些不足？
蛋白质：组成蛋白质的氨基酸有21种。由于氨基酸的种类和数量不同，排列顺序不同，可以组成无数种蛋白质，这一点符合上述的第三个特点。蛋白质（特别是酶）能够控制生物体的性状和代谢，这一点符合第二个特点。但是蛋白质不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定；它也不能遗传给后代，所以蛋白质不可能是遗传物质。
核酸：科学研究已经充分证明，核酸具备上述4个特点，所以核酸才是生物体的遗传物质。核酸又分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。绝大多数生物体的遗传物质是DNA，有些病毒的遗传物质是RNA。
二. 对遗传物质的早期推测
1、20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质：当时人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质。这就使人们很自然地想到，氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。当时对于其他生物大分子的研究，还没有发现与此类似的结构特点。
2、20世纪30年代，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位：此时人们已认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。这一认识本可以使人们意识到DNA的重要性，但是，由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
三. 肺炎链球菌的转化实验
1、格里菲斯：体内转化实验 艾弗里：体外转化实验
2、肺炎链球菌
肺炎链球菌 荚膜 致病性 菌落表面
S型 有 有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡 光滑
R型 无 无致病性 粗糙
三. 肺炎链球菌的转化实验
3、体内转化实验
转化的实质：转化是指游离DNA分子被细菌摄取，并得以表达的基因转移过程，转化的实质是基因重组。加热杀死的S型细菌遗留下了完整细菌DNA的各个片段，其中包括控制荚膜形成的基因，即S基因。这一片段进入R型细菌的基因组中，使之也能合成荚膜，抵抗免疫系统中吞噬细胞的吞噬，转化为有毒的S型细菌。
思考：转化因子是什么？你会如何进行进一步的实验来探究？
给小鼠注射 存活情况 小鼠尸体中分离的菌种 推测
R型活菌 不死亡
S型活菌 死亡 S型活细菌 S型死菌 不死亡 R型活菌+加热杀死的S型死菌 死亡 有S型活细菌，其后代仍为S型细菌 加热杀死的S型死菌，含有某种促使R型或细菌转化为S型或细菌的活性物质——转化因子。
三. 肺炎链球菌的转化实验
4、体外转化实验
实验结论：转化因子是DNA，DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
实验类型和原理：利用“减法原理”进行对照实验，人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。
实验影响：证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质。但是由于S型细菌细胞提取物中的蛋白质不能完全去除（最低仍有0.02%），有部分科学家怀疑艾弗里的实验结论。
组别 向有R型活菌的培养基中加入 实验结果 转化活性
1 S型细菌的细胞提取物 （去除了绝大部分糖类、蛋白质和脂质） 空白对照 R型+S型 有
2 蛋白酶 R型+S型 有
3 酯酶 R型+S型 有
4 RNA酶 R型+S型 有
5 DNA酶 R型 无
四. 噬菌体侵染细菌的实验
1、实验方法：同位素标记法。将DNA用32P标记，蛋白质用35S标记，通过观察放射性物质的分布情况，分析噬菌体DNA和蛋白质在侵染细菌过程中的作用。
思考：能用氮元素标记吗？
了解：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，磷几乎都存在于DNA分子中。
2、T2噬菌体：一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
3、病毒的分类
按照遗传物质分：RNA病毒、DNA病毒
按照宿主细胞分：植物病毒、动物病毒、噬菌体
四. 噬菌体侵染细菌的实验
4、T2噬菌体的培养和放射性标记
培养：细菌可以直接用培养基培养，病毒必须寄生在活细胞内才能进行代谢和繁殖，因此必须用活的宿主细胞培养。
放射性标记：
①制备含32P的营养物质的培养基→培养大肠杆菌→得到被32P 标记的大肠杆菌→用32P 标记的大肠杆菌培养噬菌体→得到被32P 标记的T2噬菌体
②制备含35S的营养物质的培养基→培养大肠杆菌→得到被 35S标记的大肠杆菌→用35S标记的大肠杆菌培养噬菌体→得到被35S标记的T2噬菌体
思考：根据T2噬菌体的结构， 32P和35S 分别标记了T2噬菌体的什么结构？
四. 噬菌体侵染细菌的实验
四. 噬菌体侵染细菌的实验
四. 噬菌体侵染细菌的实验
5、实验过程
实验过程：用32P和35S标记两种T2噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，经过短时间保温后，搅拌、离心，检查上清液和沉淀的放射性。
短时间保温：有利于噬菌体侵染大肠杆菌，但来不及释放
搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心：使上清液中析出重量较轻的T2噬菌体，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌
6、实验现象
35S标记时，上清液放射性很高，沉淀物放射性很低，子代噬菌体没有检测到35S
32P标记时，上清液放射性很低，沉淀物放射性很高，子代噬菌体检测到32P
7、实验结论：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。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是噬菌体的遗传物质。
四. 噬菌体侵染细菌的实验
8、思考
35S标记时，为何沉淀中有少量的放射性？
32P标记时，为何上清液中有少量的放射性？
保温时间的长短、搅拌不彻底对实验结果各有什么影响？
9、病毒的复制增殖：吸附→注入→合成→装配→释放
五. DNA是主要的遗传物质
1、少数病毒的遗传物质是RNA
证据：从烟草花叶病毒中提取的蛋白质，不能使烟草感染病毒，但是，从这些病毒中提取的RNA，却能使烟草感染病毒。
2、RNA病毒
实例：烟草花叶病毒、新冠病毒、HIV、流感病毒
3、DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
以DNA作遗传物质的生物：所有的细胞生物（真核生物，原核生物），DNA病毒
以RNA作遗传物质的生物：RNA病毒
注意：一种生物只有一种遗传物质，例如人体内虽然同时含DNA和RNA，但人的遗传物质就是DNA。