浙科版（2019）必修二 3.1 核酸是遗传物质 课件(共44张PPT)

(共44张PPT)
第一节 核酸是遗传物质
第三章 遗传的分子基础
哪个是遗传物质呢？
蛋白质
染色体
DNA
少量RNA
非组蛋白
组蛋白
肺炎链球菌 菌体 菌落 毒性
R型细菌
S型细菌
区分方法
1.实验材料
粗糙
无荚膜
无毒
光滑
有荚膜
有毒（唯一）
肉眼观察
显微镜下观察
是否引起肺炎或败血症
R型细菌
S型细菌
菌株：细菌或真菌中的类型，类似于“品种”
菌体：单个细菌或真菌
荚膜：多糖类胶状物质，使菌体不易受到宿主正常防护机制的破坏
菌落：肉眼可见的许多菌体的集合体
肺炎链球菌
一、DNA是遗传物质的直接证据
人类肺炎和小鼠败血症的病原体
组1
组2
组3
组4
分析：
1.设置组1和组2的目的是什么？
2.组1和组3对照说明了什么？
3.组4小鼠死亡的原因是什么？
4.组4小鼠体内活S菌的来源？
5.组4小鼠体内是否只有S型菌？
实验结论：加热杀死的S型菌中含有某种“转化因子”，引起R型菌稳定的遗传变异。
说明S型菌有毒性而R型菌无毒性。
体内有活的S型菌
说明加热杀死的S型菌无毒性。
R型菌转化为S型菌
R型菌和S型菌
检测出S型菌
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动1：格里菲思的肺炎链球菌活体转化实验
思考：第4组小鼠体内R、S型菌含量变化情况？
时间
注射
转化起始时间
0
含量
a
b
c
d
S型细菌
R型细菌
小鼠体内还没形成大量抗体，R 型菌数量增多。
小鼠体内形成大量抗体，R 型菌数量减少。
c点之前已有少量R型菌转化为S型菌，S型菌能降低小鼠的免疫力，造成菌大量繁殖。
最初来自R型菌的转化，转化后形成的S型菌快速繁殖，形成大量S型菌。。
ab段：
bc段：
cd段：
S型菌来源：
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动1：格里菲思的肺炎链球菌活体转化实验
“转化因子”到底是什么物质？
格里菲思所说的“转化因子”，
在艾弗里等人看来，就是他们在
寻找的遗传物质。
艾弗里
（美国细菌学家）
？
格里菲思
（英国细菌学家）
格里菲斯，继续研究，突遭炸弹，不幸身亡。
探究：寻找“转化因子”（遗传物质）
实验思路：设法将各成分分离，单独地、直接地去观察各自的作用。
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动2：艾弗里的肺炎链球菌离体转化实验
一、DNA是遗传物质的直接证据
探究：寻找“转化因子”（遗传物质）
活动2：艾弗里的肺炎链球菌离体转化实验
②在体外培养基中分别与R型细菌混合培养，观察其后代是否有S型细菌出现。
①从活的S型细菌中分离、提取出各种成分(DNA、蛋白质、RNA和多糖等物质)； 离心
少部分转化
液体悬浮培养
固体培养基分离培养
DNA被降解后就不能使R型菌发生转化
结论：DNA是遗传物质
②在体外培养基中分别与R型细菌混合培养，观察其后代是否有S型细菌出现。
①从活的S型细菌中分离、提取出各种成分(DNA、蛋白质、RNA和多糖等物质)； 离心
预期结果：只有加入S型菌的DNA才能使R型菌转变成S型菌
一、DNA是遗传物质的直接证据
探究：寻找“转化因子”（遗传物质）
活动2：艾弗里的肺炎链球菌离体转化实验
（1）提出问题：DNA、蛋白质和其他物质谁是转化因子
（2）做出假设：DNA是转化因子
（3）设计实验、预期结果
少部分转化
DNA被降解后就不能使R型菌发生转化
DNA是遗传物质
液体悬浮培养
固体培养基分离培养
一、DNA是遗传物质的直接证据
探究：寻找“转化因子”（遗传物质）
活动2：艾弗里的肺炎链球菌离体转化实验
（4）进行实验
（5）分析结果、得出结论
思考：
影响转化效率高低的因素？
①转化因子即DNA的纯度
②R型菌所处的状态（感受态才能发生转化）
后来的研究不断证实，DNA不仅可以引起细菌的转化，而且纯度越高，转化效率越高。
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动2：艾弗里的肺炎链球菌离体转化实验
转化的本质：基因重组
一、DNA是遗传物质的直接证据
实验缺陷：艾弗里提取的DNA最高时，还含有少量的蛋白质（至少含0.02％）。
肺炎双球菌转化实验
离体细菌
转化实验
活体细菌
转化实验
DNA是转化因子，蛋白质不是转化因子
S型中含有转化因子
结论
结论
人们急于寻找一种方法，可以不用经过人工提纯DNA，就能单独地观察DNA或蛋白质的作用！
1952年赫尔希和蔡斯以噬菌体为材料设计了一个巧妙实验。
一、DNA是遗传物质的直接证据
1.实验材料
T2噬菌体(DNA病毒)是专门寄生在细菌体内的病毒；头部和尾部的外壳由蛋白质构成；在头部内有一个DNA分子；
噬菌体作为实验材料的好处？
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
猜测：进入细胞的是DNA，蛋白质外壳留在细胞外。
噬菌体侵染大肠杆菌时，什么物质进入宿主细胞内？
电子显微镜下的大肠杆菌和噬菌体
2.实验过程
如何追踪物质的去向？
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
2.实验过程
★关键技术
同位素标记法
问题1：分别用什么元素标记噬菌体的成分？为什么？
方法：用32P标记 DNA，用35S标记蛋白质外壳。
原因：P存在于DNA中，而S只存在于蛋白质中。
目的：把DNA与蛋白质分开，单独地去观察它们各自的作用。
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（标记35S）
（标记32P）
DNA
蛋白质
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
能用14C和18O来标记吗？为什么？
实验思路设计思路与体外转化实验相似
2.实验过程
问题2：怎样获得标记的亲代噬菌体？
标记噬菌体：①标记细菌→②用被标记的细菌培养噬菌体。
能不能直接用含有35S和32P的培养基培养噬菌体来标记？为什么？
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
过程：标记噬菌体→混合培养→搅拌→离心→检测放射性
思考：①与噬菌体混合培养的细菌需要标记吗？
②为什么要搅拌和离心？
③离心后的上清液和沉淀物分别是什么？
上清液：亲代噬菌体的未侵入细菌的部分 ; 沉淀物：被侵染的细菌（含子代噬菌体）
2.实验过程
问题3：实验具体怎样进行？
应用未标记的细菌
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
离心：使细菌沉到试管底部，噬菌体残留部分位于上层；
搅拌：把细菌和留在细胞表面的噬菌体残留部分分开；
2.实验过程
第一组：35S标记的噬菌体侵染未标记细菌
结果表明：T2噬菌体蛋白质主要在( )中
上清液
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
2.实验过程
第二组：32P标记的噬菌体侵染未标记细菌
结果表明：T2噬菌体DNA主要在( )中
沉淀物
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
35S标记了壳体蛋白
32P标记了DNA
35S主要在悬浮液中
32P主要在沉淀物中
① ② ③
① ② ③
混合培养 搅拌 离心并检测放射性
噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞，而蛋白质外壳没有进入
新噬菌体中又检测到32P
①两组实验结果放射性的分布情况说明了什么
②子代噬菌体中可以检测到标记的DNA，却检测不到标记的蛋白质。说明：
亲代噬菌体的DNA传递给了子代噬菌体，蛋白质则没有。
得出结论：DNA是遗传物质。
蛋白质主要在悬浮液中
DNA主要在沉淀物中
①
②
③
④
⑤
亲代噬菌体
子代噬菌体
特别注意：噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入宿主细菌体内，而蛋白质外壳则留在外面。
问题4：噬菌体在细菌体内怎样繁殖？
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
特别注意：只有模板由亲代噬菌体提供，所需的原料、酶、能量、场所等均由细菌提供。
例题：用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，用这种噬菌体去感染培养基中有31P和32S的大肠杆菌，则新生的噬菌体内可含有（ ）
A. 均不含有35S，全部含有32P B. 均不含有32P，全部含有32S
C. 部分含有32P，全部含有32S D. 部分含有32S，全部含有31P
问题5：子代噬菌体的元素标记预测？
C
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
例题：用32P标记的噬菌体侵染含35S标记的大肠杆菌,则子代噬菌体的标记情况是(　　)
A.均含32P,均含35S B.均含35S,不含32P
C.部分含32P,均含35S D.均含32P,不含35S
C
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
小结：1、相同点：艾弗里和蔡斯、赫尔希等人的实验都证明
了： 。设计思路基本相同,都是：
且充分运用了 原则和 原则。
2、不同点：他们采用的方法有所不同,在肺炎双球菌转化实验中
采用对物质进行分离提纯的方法将DNA和其他成分分开。在噬菌体侵染细菌的实验中,是采用 间接将DNA和蛋白质分离。
设法把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质各自的作用。
对照
单一变量
同位素标记法
DNA是遗传物质
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
原因：搅拌不充分（未分离）
讨论1：用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但在沉淀物中也检测到少量放射性，为什么？
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
原因：培养时间过短（未注入）或过长（已释放）
讨论2：用32P标记的噬菌体侵染细菌，理论上悬浮液中不含放射性，但实验实际结果悬浮液中也有少量放射性，为什么
一、DNA是遗传物质的直接证据
活动3：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析
例题：肺炎链球菌转化实验是证实DNA作为遗传物质的最早证据，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 肺炎链球菌是导致小鼠患肺炎的病原体
B. 肺炎链球菌的活体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
C. 肺炎链球菌的离体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
D. 粗糙型（R）菌株是唯一能够引起败血症或肺炎的菌株
C
一、DNA是遗传物质的直接证据
例题：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，进行了以下4个实验：
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌　
②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　
④用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌
一段时间后离心，以上4个实验检测到放射性的主要部位是（ ）
A. 沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀和上清液
B. 沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀
C. 沉淀、上清液、沉淀、沉淀和上清液
D. 上清液、上清液、沉淀和上清液、上清液
B
一、DNA是遗传物质的直接证据
例题：噬菌体侵染细菌的部分实验过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.①中噬菌体DNA复制的模板、原料、能量、酶均由细菌提供
B.适当时间保温后进行②操作,使细菌外的噬菌体与细菌分离
C.③后进行放射性检测,悬浮液中有少量放射性属于操作失误
D.细菌最终裂解后释放的子代噬菌体中,大多数含有放射性32P
B
一、DNA是遗传物质的直接证据
一、DNA是遗传物质的直接证据
【例题】病毒根据核酸种类一般可分为 DNA 病毒和 RNA 病毒，某科研小组欲对引起肺炎的某冠状病毒进行探究，确定它的遗传物质是 DNA 还是RNA。
实验材料用具：显微注射器，某冠状病毒核酸提取液，小鼠胚胎干细胞，DNA 水解酶，RNA 水解酶，培养皿等。
(1)实验目的：________________________________________________。
(2)实验步骤
①将该冠状病毒核酸提取液均分为三组，标号为甲、乙、丙，将其进行如下处理：
甲：____________；乙：________________；丙： 加入DNA水解酶 ；
②利用显微注射器把甲、乙、丙三组核酸提取液分别注射到三组相同的小鼠胚胎干细胞中。
③将三组小鼠胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，检测___________________。
探究某冠状病毒的遗传物质是 DNA 还是 RNA
不进行处理
(或加入等量水)
加入RNA水解酶
酶解法
有无该冠状病毒
(3)预测结果与结论
①如果只有甲、乙两组检测出该冠状病毒，则说明___________________。
②如果只有甲、丙两组检测出该冠状病毒，则说明___________________。
(4)实验分析
①本实验设置三组，其中自变量是________________________，甲组作用是________。
②丙组加入 DNA 水解酶的作用是_________________________________。
③能不能把该冠状病毒培养在普通的营养培养基中？________，理由是_________________________________________。
DNA是遗传物质
RNA是遗传物质
处理方法(或酶的种类)
作为对照
破坏DNA结构，使其不能起作用
(或把DNA水解成核苷酸，使其不能起作用)
不能
病毒没有细胞结构，只能寄生在活细胞中
这些病毒只含有RNA和蛋白质
但是，有些病毒不含有DNA，只含有RNA和蛋白质，它们的遗传物质又是什么呢？
HIV病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
二、有些病毒的遗传物质是RNA
TMV
烟草花叶病毒：由蛋白质外壳和一条RNA链组成。
正常
病斑
二、有些病毒的遗传物质是RNA
活动4：烟草花叶病毒的感染和重建实验
(TMV）
蛋 白 质
RNA
感染实验
+RNA酶
结论：RNA是某些病毒的遗传物质。
二、有些病毒的遗传物质是RNA
活动4：烟草花叶病毒的感染和重建实验
TMV A
TMV B
结论：繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系。说明RNA 是遗传物质。
二、有些病毒的遗传物质是RNA
活动4：烟草花叶病毒的感染和重建实验
常见的RNA病毒：劳氏肉瘤病毒、SARS病毒、HIV病毒、
小儿麻痹病毒、脑炎病毒、流感病毒等
新冠肺炎病毒
HIV病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
二、有些病毒的遗传物质是RNA
例题：如图，病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建后形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是（ ）
D
二、有些病毒的遗传物质是RNA
核心思路
通过不同方法，将各成分分开，单独观察其功能
分离提取
分离提取
同位素标记
三、DNA是主要的遗传物质
对“DNA是主要的遗传物质”的理解
生物类型 所含核酸 遗传物质
原核生物 真核生物 DNA病毒 RNA病毒 DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
DNA
DNA
DNA
RNA
RNA
大多数生物的遗传物质都DNA，所以DNA是主要的遗传物质。
三、DNA是主要的遗传物质
例题：下列关于遗传物质的说法，错误的是（ ）
①真核生物的遗传物质是DNA　②原核生物的遗传物质是RNA　③细胞核中的遗传物质是DNA　④细胞质中的遗传物质是RNA　⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
例题：下列有关核酸与遗传物质关系的叙述，不正确的是（ ）
A. DNA是绝大多数生物的遗传物质
B. 有的生物种类的遗传物质是RNA
C. 在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
D. 核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质
C
C
三、DNA是主要的遗传物质
同位素标记法
病毒
重组法
酶解法
探究某未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA
探究病毒中哪类分子起遗传作用
标记DNA、RNA特定碱基，依据其是否被消耗确认该病毒的遗传物质：耗“T”为DNA，耗“U”为RNA
分别标记病毒的组成物质核酸、蛋白质中的特有元素，将核酸和蛋白质分开，单独、直接观察各自作用
将一种病毒的核酸与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到重组病毒，观察重组病毒的侵染结果。
方法
利用酶的专一性，将某种物质水解，如加入DNA酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“是”，其遗传物质不是DNA；若“否”，其遗传物质可能是DNA。
方法
四、探究遗传物质的方法
例：现发现一种新病毒能够引起鸡的瘟疫，但不知道其遗传物质是DNA还是RNA，请根据以下提供的实验材料与用具，提出实验思路、预期实验结果及结论。
材料用具：显微注射器、病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶、生理盐水等。
实验思路：
①取等量病毒的核酸提取物三份和生理盐水，三份病毒的核酸提取物分别用DNA酶处理（甲）、用RNA酶处理（乙）、不作处理。
②取四组发育状态相同的活鸡胚，分别标号为A、B、C、D。
③向ABCD四组分别注射等量的甲处理液、乙处理液、不作处理的病毒核酸提取物、生理盐水。
④在相同且适宜的环境中培养鸡胚，一段时间后检测鸡胚中是否有该病毒产生。
预期结果和结论：
若AC组鸡胚中检测到此病毒，而BD组鸡胚中未检测到此病毒，则该病毒的遗传物质是RNA;
若BC组鸡胚中检测到此病毒，而AD组鸡胚中未检测到此病毒，则该病毒的遗传物质是DNA。
（材料处理）
（分组编号）
（不同处理）
（相同处理）
（观察检测）
四、探究遗传物质的方法