2.1 DNA是主要的遗传物质 教学课件(共37张PPT) 2024-2025学年苏教版高中生物学必修2

(共37张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物质
生物的性状之所以能够由亲代遗传给子代是由于生物体内具有对遗传起决定作用的物质。
亲代
雄性
减数
分裂
精子
雌性
减数
分裂
卵细胞
受精
作用
受精卵
有丝
分裂
子代
(2N)
(N)
(2N)
(2N)
(2N)
(N)
(2N)
染色体在生物的遗传中起非常重要的作用。
遗传物质的探索
孟德尔
约翰逊
萨顿
摩尔根
提出“遗传因子“，并总结遗传规律
把“遗传因子”命名为基因
提出基因在染色体上的假说
实验证明:
基因位于染色体上
科学家发现：染色体的主要组成成分的DNA和蛋白质
思考：DNA和蛋白质哪个是遗传物质呢？
肺炎链球菌有哪些主要特征？
积极思维
思考：
1.分析 科学家为什么常用细菌作为实验材料？
2.推理 为什么有的肺炎链球菌可以使人患病，而多数肺炎链球菌并不具有致病性？
一、格里菲斯的肺炎链球菌实验
1、肺炎链球菌（又称肺炎双球菌）是一种细菌，它结构简单、繁殖速度快，是生物学研究常用的实验材料。
肺炎链球菌作为实验材料，主要特征包括：
2、肺炎链球菌多数不致病，致病菌株在菌体外一般有多糖构成的荚膜，可引起人患肺炎，鼠患败血病。
S型
R型
菌落光滑
有多糖荚膜
有毒性
菌落粗糙
无多糖荚膜
无毒性
粗糙(Rough)
光滑(Smooth)
肺炎链球菌类型
那么，是荚膜导致了病症吗？
有荚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.格里菲斯的肺炎链球菌实验
注射
R型
活细菌
注射
S型
活细菌
死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
正常生活
患败血症而死亡
格里菲斯的肺炎链球菌转化实验说明了什么？
说明：
不是荚膜而是S型活细菌导致了小鼠死亡
说明有部分R型活细菌转化为S型活细菌导致了小鼠死亡，而且转化后的S型活细菌的后代也是有致病性的。
2.格里菲斯的肺炎链球菌转化实验
注射加热致死的S型细菌
死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
也有R型活菌
患败血症而死亡
正常生活
——体内转化
被加热杀死的S型活细菌中可能含有某种转化因子，使R型细菌转化为S型细菌，而且这种转化是可以遗传的。
格里菲斯实验结论
R
+
S
活R
死S
小鼠死亡
S
活S
S中的转化因子
？
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
思考：“谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质”
格里菲斯实验结论
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
要确定“转化因子”是什么，关键思路是什么？
关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
艾弗里的肺炎链球菌转化实验说明了什么？
S 型+R型
R 型
R型
R 型
多糖
蛋白质
DNA
S型菌
RNA
脂质
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
R 型
积极思维
二、艾弗里的肺炎链球菌转化实验
思 考
1.概括 分别概括几组实验的结论。
2.分析 上述几组实验结果能说明DNA是转化因子吗？
在构成S型活细菌的DNA RNA 蛋白质中，只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌。
多糖+多糖酶
蛋白质+蛋白酶
DNA+DNA酶
S型菌
RNA+RNA酶
脂质+酯酶
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
+R 型
R型
R 型
R型
R 型
R 型
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
DNA具有热稳定性。加热使蛋白质变性失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。
请从以下角度来说明肺炎链球菌的体内转化实验与体外转化实验的关系：
(1)区别
(2)联系
①体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验则是前者的延伸。
②实验设计都遵循 和 原则。
对照
单一变量
项目 体内转化实验 体外转化实验
科学家
细菌培养
实验构思
观察指标
实验结论
格里菲思
艾弗里
小鼠体内
体外培养基
用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验说明发生转化
在S型细菌的提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化
小鼠是否死亡
培养基中菌落类型
已经加热致死的S型细菌体内有转化因子
转化因子是DNA
艾弗里的实验引起了人们的注意。虽然该实验证明DNA酶破坏了转化作用，但是仍有人提出质疑，认为提纯的DNA中含有极少量的蛋白质，因此实验不能说明DNA一定就是遗传物质。。
那么，有没有比细菌更为简单的实验材料，还能够把蛋白质和DNA彻底分开？
1952年，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，完成了另一个有说服力的实验。
赫尔希 蔡斯
三、噬菌体侵染大肠杆菌的实验
1.T2噬菌体的结构
专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
(2)代谢:
(1)组成:
头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。
思考：DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
1.T2噬菌体的结构
分别选择什么标记T2噬菌体的DNA和蛋白质呢
DNA
(C、H、O、N、P)
（C、H、O、N、S等）
蛋白质
头部
尾部
2.T2噬菌体的标记
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
如何获得分别含35S、32P标记的噬菌体？请您用最简要的语言描述!
先分别用含有32p和35S的培养基来培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体
(2)标记步骤：
(1)标记方法：
放射性同位素标记法
32p培养基
35s培养基
标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌
搅拌
离心并检测放射性
检测子代噬菌体的放射性
短时间保温
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
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。
搅拌的目的
离心的目的：
3.噬菌体侵染细菌的实验
35S标记的噬菌体
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很高
上清液放射性很高说明？
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌,留在外面
沉淀物出现放射性原因？
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。
用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
32P标记的噬菌体
子代噬菌体中含32P
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
沉淀物放射性很高说明？
上清液出现放射性原因？
用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和
沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
(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。
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液
沉淀物
有无放射性原因
蛋白质
很高
DNA
很低
蛋白质未进入细菌中
DNA进入细菌中
很高
很低
实验结果：
实验结论：
子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是真正的遗传物质。
用35S标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
实验中采用搅拌和离心等手段，目的是：
仅有图上的实验过程， (能或不能)说明蛋白质不是遗传物质，原因是 。
让噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离。
不能
蛋白质外壳没有进入细菌体内
噬菌体侵染细菌的实验拓展
35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？
搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？
培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
用35S标记噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
4.T2噬菌体的繁殖
T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
吸附
侵入
增殖（合成）
成熟（组装）
裂解
（释放）
T2 噬菌体的繁殖一般分为吸附、侵入、增殖、成熟和裂解等阶段。
(1)合成子代病毒的模板：
亲代噬菌体病毒的DNA
(2)合成子代病毒DNA的原料：
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
(3)合成子代病毒蛋白质外壳的原料及场所：
原料：大肠杆菌的氨基酸
场所：大肠杆菌的核糖体
想一想？
噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。可见，在噬菌体的生活史中，只有DNA是在亲、子代间具有连续性的物质。
为什么说噬菌体侵染细菌的实验更有说服力？
能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？
有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含有DNA, 只含有蛋白质和RNA。 在这种情况下，RNA就起着遗传物质的作用。
流感病毒
艾滋病病毒
SARS病毒
四、RNA是某些病毒的的遗传物质
1.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
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
TMV
HRV
降解
降解
病毒重建
TMV
HRV
病毒后代类型
实验结论：RNA是烟草花叶病毒及车前草病毒的遗传物质。
真核生物
原核生物
病毒
DNA病毒（只含DNA）
RNA病毒（只含RNA）
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
2.生物的遗传物质
DNA和RNA
例：T2噬菌体，乙肝病毒等
例：流感病毒、脑炎病毒，新冠病毒等
含有：
DNA或RNA
DNA
DNA
2、烟草的遗传物质是什么？
DNA
1、动物和人体的遗传物质是什么？
4、细菌的遗传物质是什么？
5、一切生物的遗传物质是什么？
6、病毒的遗传物质是什么？
核酸
3、烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
RNA
DNA
是主要的遗传物质
格里菲斯 ——肺炎链球菌体内转化实验
艾弗里—肺炎链球菌体外转化实验
烟草花病毒侵染烟草实验
对遗传物质的早期探索
赫尔希、蔡斯—噬菌体侵染细菌实验
1.将下列各种细菌注射到小鼠体内，能使小鼠死亡的是( )
① R型活细菌 ② S型活细菌 ③ 加热杀死后的R型细菌
④ 加热杀死后的S型细菌 ⑤ R型活细菌+加热杀死后的S型细菌 ⑥ S型活细菌+加热杀死后的R型细菌
A.①③⑤ B. ②⑤⑥ C.①⑤⑥ D ②④⑥
B
2.格里菲斯和艾弗里所进行的肺炎链球菌的转化实验，证实了( )
①DNA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
3.噬菌体在细菌体中合成自己的蛋白质需要（ ）
A.噬菌体的DNA和氨基酸
B.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
C.细菌的DNA和氨基酸
D.细菌的DNA和噬菌体的氨基酸
B