3.1DNA是主要的遗传物质（第一课时）课件(共28张PPT1个视频) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共28张PPT)
§3-1 DNA是主要的遗传物质（第一课时）
基因的本质
1.背景——问题探讨
　　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。
你认为遗传物质可能具有什么特点？
你认为要想说明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
讨论
蛋白质
DNA
①应能够储存大量的遗传信息；
②可以准确地复制，可以传递给下一代；
③可以控制生物的性状；
④结构比较稳定。
2.对遗传物质的早期预测
20世纪20年代
多种氨基酸
蛋白质
(生物大分子)
不同排列顺序
不同蛋白质
可能蕴含着遗传信息
蛋白质是生物体的遗传物质
连接
形成
推测
20世纪30年代
脱氧核苷酸的化学组成
DNA
聚合
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位
对DNA结构了解不清晰
2.对遗传物质的早期预测
类型 S型细菌 R型细菌
图解
3.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
体内转化实验
1928年
时 间
英国科学家格里菲思
科学家
小鼠
肺炎链球菌
实验材料
肺炎链球菌的类型
菌体有无多糖类荚膜
有
无
菌落特点
菌落表面光滑
菌落表面粗糙
有无致病性
有
无
荚膜
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。
（1）无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。
（2）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。
无致病性
有致病性
3.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
荚膜本质：多糖
第一组 第二组 第三组 第四组
小鼠不死亡
从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠不死亡
方法
体内转化实验
现象
？
注射R型活细菌+加热致死的S型菌
注射加热致死的S型细菌
注射S型活细菌
注射R型活细菌
从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌
3.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
体内转化实验
3.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
第一组 第二组 第三组 第四组
方法 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 注射R型活细菌+加热致死的S型菌
现象 小鼠不死亡 小鼠死亡 从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡
从死亡的小鼠体内分离出S型活细菌
作用
对照组
实验组
实验组
实验组
思考1：
第一、二组对照，说明：
第二组从死亡小鼠体内分离出S型活细菌，说明：
第二、三组对照，说明：
第三、四组对照，说明：
综合分析，得到什么结论：
R型细菌无毒性，S型细菌有毒性　
加热致死的S型细菌无致病性
加热致死的S型细菌可以R型细菌转化为S型细菌
使小鼠死亡的确实是S型活细菌
已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——转化因子
3.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
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
3.肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验
例1.格里菲思用肺炎链球菌感染小鼠进行了著名的转化实验，关于实验的结论错误的是( )。
A.说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B.说明了 型活细菌在一定条件下能够转化为 型活细菌
C.说明了 型活细菌不具有致病性， 型活细菌具有致病性
D.说明了加热致死的 型细菌不具有致病性
A
思考
Thinking
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
思考2：转化只能发生在小鼠体内吗？
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
转化只能发生在小鼠体内吗？
体外转化实验
格里菲斯的体外转化实验失败
1931年艾弗里团队的体外转化实验成功
转化要依赖于小鼠才能实现
否定
转化不需要依赖小鼠，完全源自加
热杀死的S型细菌中含有转化因子
思考3：格里菲思提出的“转化因子”到底是什么呢？
思考
Thinking
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
思考4：怎么设计实验寻找“转化因子”？
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
怎么设计实验寻找“转化因子”？
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
S型细菌
但是由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质，因此可通过酶解法，将物质一个个的排除，通过观察剩余的细胞提取物的转化活性来寻找转化因子。
关键思路：
把S型细菌的各种物质分开，直接的、单独的观察它们的作用。
20世纪40年代
时 间
美国微生物学家
艾弗里和他的同事
科学家
体外转化实验
艾弗里（O.Avery，1877-1955）
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
第一组 第二～四组 第五组
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
体外转化实验
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
S型细菌
死亡的S型细菌
S型细菌的细胞提取物
制备S型细菌的细胞提取物
加热致死
破碎，除去绝大部分糖类、蛋白质、脂质
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
第一组 第二～四组 第五组
混合
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
体外转化实验
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
加入有R型细菌的培养基中
S型细菌的细胞提取物与R型细菌的培养基混合
混合、接种
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
第一组 第二～四组 第五组
R型细菌
S型细菌
混合
R型细菌
S型细菌
混合
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
混合
DNA酶
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
R型细菌
体外转化实验
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
体外转化实验
第一组 第二至第四组 第五组
方法 加入“有R型细菌的培养基” “S型细菌的细胞提取物”不做处理 “S型细菌的细胞提取物”用蛋白酶（或RNA酶、酯酶）处理 “S型细菌的细胞提取物”用DNA酶处理
两种细菌的培养基混合，并培养 现象 R型细菌+S型细菌 R型细菌+S型细菌 R型细菌
方法 对照组
实验组
思考5：
各种酶处理的作用是：
第二至四组和第一组对照，说明：
第五组和第一组对照，说明：
综合分析，得到什么结论：
使S型细菌的细胞提取物中的特定物质被水解
蛋白质、RNA、酯均不是“转化因子”
DNA可能是“转化因子”
转化因子很可能是DNA，
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
思考6：艾弗里的转化实验中，实验的设计遵循了那些原则和原理？
思考
Thinking
3.肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验
原则：遵循了对照原则、单一变量原则.
原理：减法原理。
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”（p46）
适应范围：在对照实验中，控制自变量可以采用。
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”。
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”。
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
3.肺炎链球菌的转化实验——科学方法
3.肺炎链球菌的转化实验——科学方法
例2. 在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。下列实验设计中采用了“加法原理”的是( )。
A.“验证 是植物生活的必需元素”实验中，完全培养液作为对照,实验组是缺 培养液
B.“验证光是光合作用的条件”实验中，对照组在光下进行实验,实验组做遮光处理
C.格里菲思将 型活细菌和加热致死的 型细菌混合后注射到小鼠体内，观察小鼠是否存活
D.在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，几个实验组分别添加蛋白酶、酯酶或DNA酶等
C
3.肺炎链球菌的转化实验——小结
体内转化实验 体外转化实验
培养场所
巧妙构思
实验结论
联系 体内转化实验和体外转化实验区别
小鼠体内
培养基（体外）
将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化
观察利用酶解法去除某物质后，细胞提取物是否还具有转化效应。
存在某种转化因子让R→S
DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质
体内转化实验是体外转化实验的基础
3.肺炎链球菌的转化实验——小结
肺炎链球菌转化实验
1928年，格里菲斯肺炎链球菌小鼠体内转化实验
体内转化实验
加热杀死的S型细菌有某种转化因子促使R型活细菌转化为S型活细菌
20世纪40年代，艾弗里
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
体外转化实验
本课学习结束