3.1DNA是主要的遗传物质 教学课件(共37张PPT)

(共37张PPT)
生物学（新人教版）
第三章 基因的本质
第 1 节
DNA是主要的遗传物质
Biology
DNA
染色体
染色质
蛋白质
染色体、蛋白质和DNA示意图
DNA
蛋白质
染色体
遗传物质必须具备的特点：
1、能贮存大量的遗传信息
2、能精确的自我复制，并能传递给后代
3、能指导蛋白质的合成
4、分子结构相对稳定
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。
DNA
1.20世纪20年代
遗传物质：
理由：
①蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。
②氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含有遗传信息。
蛋白质
2.20世纪30年代
认识到：
理由：
DNA
①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，化学组成有磷酸、碱基和脱氧核糖。
遗憾：对DNA分子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；
对遗传物质的早期推测
一、对遗传物质的早期推测
向蛋白质是遗传物质的观点提出挑战的学者是谁呢？
艾弗里
赫尔希
格里菲思
我们表示怀疑！
遗传物质是DNA还是蛋白质呢？实验设计思路是？
把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察它们的作用
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希、蔡斯）
体内转化实验（格里菲思）
体外转化实验（艾弗里）
（一）肺炎双球菌体内转化实验
1、实验者：格里菲思
2、实验材料：小鼠和肺炎双球菌
1．首先向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的是哪位科学家？他的实验又是在谁的实验基础上进行的？
2．1928年，格里菲思以什么生物为实验材料，研究肺炎链球菌的致病情况？他用了哪两种肺炎链球菌？这两种肺炎链球菌有什么不同？
肺炎双球菌
二、证明DNA是遗传物质的经典实验
肺炎链球菌的转化实验
1
二、证明DNA是遗传物质的经典实验
格里菲思肺炎链球菌的体内转化实验
1
噬菌体侵染细菌的实验
2
烟草花叶病毒的感染和重建实验
3
3．观察分析教材“图3-2 肺炎链球菌的转化实验示意图”，归纳英国科学家格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验分几组进行的？每组实验是如何操作的？观察到什么现象？得出什么结论？最后做出怎样的假设？
1.肺炎链球菌体内转化实验
第一组：
第二组：
从第一二组能得出什么结论？
S型菌致死，使小鼠死亡
二、肺炎链球菌的转化实验
第二组：
第三组：
第二三组能得出什么结论？
加热杀死的S型菌不致死
1.肺炎链球菌体内转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验
第三组：
第四组：
该小鼠体内含有毒S型菌
1.肺炎链球菌体内转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验
注射R型活菌
小鼠不死亡
第1组
第2组
注射S型活菌
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌
第3组
注射加热致死的S型细菌
小鼠不死亡
第4组
将R型活菌与加热致死的S型菌混合后注射
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
怎么解释第4组实验小鼠体内分离出了S型活细菌？
从上述实验中可以得出什么结论？
3、实验结论：加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型转化为S型的活性物质——“转化因子”。
思考1：S型细菌的主要组成成分是什么？其中能使R型细菌转化为S型细菌的物质（转化因子）是什么呢？
思考2：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。
（二）肺炎双球菌体外转化实验
4．为了证明这种转化因子究竟是什么物质，观察分析教材“图3-3 艾弗里证明DNA遗传物质的实验示意图”，阅读教材相关内容，回答：
（1）20世纪40年代，艾弗里和他的同事首先将加热致死的S型细菌做了怎样的处理？
（2）各组加入的有R型活细菌培养基的细胞提取物做了怎样的处理？
（3）各组都观察到什么现象？说明了什么？
（4）得出什么结论？
学案任务二
第1组
有R型活菌的培养液
S型细菌细胞提取物
混合
R型菌
S型菌
第2组
有R型活菌的培养液
S型细菌细胞提取物
混合
R型菌
S型菌
蛋白酶
第3组
有R型活菌的培养液
S型细菌细胞提取物
混合
R型菌
S型菌
RNA酶
第4组
有R型活菌的培养液
S型细菌细胞提取物
混合
R型菌
S型菌
酯酶
第5组
有R型活菌的培养液
S型细菌细胞提取物
混合
只长R型菌
DNA酶
为什么前4组长出了S型菌，而第5组只有R型菌？
3、实验结论：转化因子很可能是DNA。
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
从上述实验中可以得出什么结论？
减法原理：在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素。
加法原理：在对照实验中，与常态比较，人为施加某种影响因素。
例如：在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，给予高温、施加酶、Fe3+等条件，观察实验结果
例如：在肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理”P46
▲
【继续探索】
科学探究的脚步永远不会停止，艾弗里的实验确实引起人们关注，但依然有科学家不断的进行更加有说服力的实验，不断的去追求真相。
思考：哪里还是不够完善，让其他科学家对结论产生怀疑？
提纯过程仍然有0.02%的蛋白质。
选择什么实验材料会更适合探究？
噬菌体侵染大肠杆菌的实验
1、科学家：赫尔希和蔡斯
1952年，美国遗传学家赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。
【T2噬菌体】：
（1）一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
（2）无细胞结构
（3）60%是蛋白质，40%是DNA，
T2噬菌体结构
T2噬菌体侵染大肠杆菌过程
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验材料
同位素标记法
蛋白质的组成元素：
DNA的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（标记35S ）
（标记32P）
怎么标记？
2.研究方法
三、噬菌体侵染细菌的实验
(1)标记大肠杆菌
大肠杆菌+含35S的培养基
大肠杆菌+含32P的培养基
含35S的大肠杆菌
含32P的大肠杆菌
(2)标记噬菌体
噬菌体+含35S的大肠杆菌
噬菌体+含32P的大肠杆菌
含35S的噬菌体
含32P的噬菌体
(3)噬菌体侵染大肠杆菌
含35S的噬菌体+大肠杆菌
含32P的噬菌体+大肠杆菌
3.实验流程
三、噬菌体侵染细菌的实验
亲代噬菌体 寄主细胞内 （大肠杆菌） 子代噬菌体
35S标记的蛋白质 无35S标记的蛋白质 外壳蛋白质无35S标记
32P标记的DNA 有32P标记的DNA DNA 有32P标记
4.实验结果
三、噬菌体侵染细菌的实验
5.实验结论
三、噬菌体侵染细菌的实验
赫尔希和蔡斯的实验表明：
　　噬菌体侵染大肠杆菌时，DNA进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质的外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA传递的。DNA才是噬菌体真正的遗传物质。
实验总结
（2）该实验运用了哪种研究方法？
（3）为什么用32P和35S，用C、H等其他元素可以吗？
（4）为什么要先标记大肠杆菌？
【特别提醒】：
35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到放射性存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
32P和35S 为噬菌体DNA和蛋白质的特征元素，而C、H等其他元素是噬菌体DNA和蛋白质都具有的相同元素
放射性同位素标记法
噬菌体是病毒,需要靠寄生在大肠杆菌上才能进行生命活动
（1）该实验设计的关键是什么？
把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用
（5）为什么要搅拌、离心
（6）在实践中35S组的沉淀物和32P组的上清液中也会出现少量放射性，为什么？
★用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因:
①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。
②保温时间过长，大肠杆菌裂解释放出释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。
★用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因:
由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面没有和细菌分离，随细菌离心到沉淀物中。
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的：让上清液中析出重量较轻的噬菌体,而沉淀物中留下大肠杆菌
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
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”
三个经典实验对比
思考·讨论 P46
1.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？
①个体小，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。
2.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？
艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质（减法原理），然后观察在无这种物质的情况下，实验结果的变化。
思考·讨论 P46
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）
SARS病毒
以下病毒组成成分只有RNA和蛋白质，遗传物质还是DNA吗？
流感病毒
艾滋病病毒（HIV）
新型冠状病毒
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。
设计实验：证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
▲RNA是遗传物质的实验证据
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
总 结
格里菲思的体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质
RNA是TMV的遗传物质
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
RNA是RNA病毒的遗传物质
更多实验证据表明
更多实验证据表明
DNA是主要的遗传物质
支持
1、格里菲思和艾弗里所进行的肺炎链球菌的转化实验，证实了（ ）
① DNA是遗传物质
②RNA是遗传物质
③DNA是主要的遗传物质
④蛋白质不是遗传物质
⑤糖类不是遗传物质
A．①④⑤ B. ②④⑤ C.②③⑤ D. ③④⑤
A
2、某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了如下实验：①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是(　　)
A．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物
D．上清液、上清液、沉淀物和上清液
B
谢谢观看