人教版（2019）高中生物必修二 3.1 DNA是主要的遗传物质 课件(共41张PPT)

(共41张PPT)
DNA是主要的遗传物质
课程导引
01 大概念聚焦：遗传信息控制生物性状
02 对遗传物质的早期推测
04 RNA病毒的遗传物质是RNA
03 DNA是遗传物质的实验证据
（1）肺炎双球菌转化实验
（2）噬菌体侵染细菌实验
05 小结：生物界DNA是主要的遗传物质
01 聚焦大概念：遗传信息控制生物性状
遗传信息控制生物性状，并代代相传
1.“遗传学之父”孟德尔通过做豌豆杂交实验发现了生物性状遗传的分离定律和自由组合定律，在个体水平提出生物性状是由遗传因子（1909，约翰逊命名为基因）决定的。
2.基因在哪里？随着生殖细胞的形成——减数分裂过程的发现，明确了染色体的数量和行为可发生规律性变化，萨顿提出基因在染色体上的假说，摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因在染色体上。从而在细胞水平分析出基因遗传规律的实质。
3.基因是什么？从分子水平探究控制生物性状的基本单位——基因的本质。
第3章 基因的本质
第1节DNA是主要的遗传物质
学习目标
3.社会责任
（1）通过生物遗传物质的探索历程的学习，认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，培养勇于批判和挑战既有理论的探索精神，树立生命科学发展观。
1.生命观念
（1）说出遗传物质的主要载体—染色体的组成，并推测其可能的遗传物质成分。
（2）通过肺炎链球菌体内和体外转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，归纳DNA是遗传物质。
（3）通过课堂拓展资料分析，归纳DNA是生物界主要的遗传物质。
2.科学思维与科学探究
（1）分析格里菲斯、艾弗里肺炎链球菌体内和体外转化实验及赫尔希、蔡斯T2噬菌体侵染
大肠杆菌实验的对照实验思想，学会实验设计的加法原理和减法原理。
（2）通过学习T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的探究方法，学会采用同位素标记法探究物质转移途径。
（3）通过分析T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中放射性的分布情况，养成系统分析实验误差的能力。
（4）通过遗传物质的经典探索实验，培养归纳推理、演绎推理的能力。
蛋白质
ＤＮＡ
遗传物质究竟是DNA，还是蛋白质,还是DNA和蛋白质？
染色体的
主要成分
蛋白质
DNA
猜想与推理
1.结构稳定，且能够储存大量的遗传信息；
2.能够自我复制，在前后代保持连续性、稳定性；
3.能够控制生物的性状和代谢过程；
4.能够产生可遗传的变异。
遗传物质应具有的特点？
02 对遗传物质的早期推测
探究活动一
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代：认为蛋白质是生物体的遗传物质
遗传信息的多样性与蛋白质的多样性相对应
20世纪30年代：认识到DNA由四种脱氧核苷酸组成，认识到DNA的重要性
但认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
脱氧
核糖
碱基
磷酸
（A、G、C、T）
根据蛋白质的组成与结构猜想其推断依据是什么？
艾弗里
赫尔希
致敬挑战“蛋白质是遗传物质”观点的代表性学者！
格里菲思
03 DNA是遗传物质的实验证据
探究活动二
二、肺炎双球菌的转化实验
实验材料：两种肺炎双球菌
多糖类荚膜
R型菌
菌落:粗糙
无荚膜，
无毒
S型菌
菌落:光滑(Smooth)
有荚膜，
有毒
(Rough)
（一）格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。
2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡，体内分离出S型活细菌。
3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。
？
4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠死亡，体内分离出S型活细菌。
合作讨论
（1）格里菲思实验是如何设计对照的？
1组和2组是空白对照组，1、2、3组又可作为4组的对照组
（2）格里菲思实验的结论是什么
已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子
“转化因子”是什么？
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
加热杀死的S型细菌
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
寻找转化因子：
但究竟哪一个才是转化因子呢？
议一议
在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？
必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用
任何科学发现都是后人站在前人的肩膀上，前赴后继、持之以恒、逐步完成的！
实
验
设
计
针对自变量设计对照实验的原理有哪些？并举例说明。
减法原理
加法原理
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：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”
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：“艾弗里的肺炎链球菌转化实验”每个实验组特异性去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质。
对照组
实验组
实验组
实验组
对照组
实验组
实验组
（二）艾弗里确定转化因子的(体外转化实验）
探究活动三
R+S型细菌
只长R型菌
R+S型细菌
R型细菌
S型菌的细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶 、酯酶处理
R型细菌
S型菌的细胞提取物+DNA酶
实验过程：
R型细菌
加热致死的S型菌破碎，去除糖类、蛋白质和脂质，获得细胞提取物
思考
实验结论：“转化因子”是DNA，DNA才是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质。（纠正了一个生物界错误的普遍共识）
1. 做“细胞提取物加DNA酶”组的意图何在？
他们团队也用蛋白酶、RNA酶和酯酶分别处理了S型活细菌的提取物，然后与R型细菌做转化实验，其目的又是什么？
2. 分析实验结果，能得出什么结论？你对现有的科学结论应该秉持一种什么样的积极态度？
DNA纯度越高，转化越有效
思维碰撞
艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。
有没有比细菌更为简单的实验材料？
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的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验。
探究活动四
1.实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌
噬
菌
体
的
结
构
模
式
图
T2噬菌体中60%是蛋白质,
40%是DNA..
三.噬菌体侵染细菌的实验
T2 噬菌体的特点
① 是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
② 头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA
③在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌
④ 子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。
噬菌体侵染细菌的动态过程：
吸附
注入核酸
合成
组装
释放
侵入别的细菌
2.实验设计思路：
把蛋白质和DNA分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用
3.实验方法：放射性同位素标记法
蛋白质的组成元素：
D N A 的组成元素：
C、H、O、N、S
C、H、O、N 、P
（标记35s ）
（标记32p）
讨论：如何标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA分子呢？
(1)标记细菌
细菌+含35S的培养基
细菌+含32P的培养基
含35S的细菌
含32P的细菌
(2)标记噬菌体
噬菌体+含35S的细菌
噬菌体+含32P的细菌
含35S的噬菌体
含32P的噬菌体
思考：用35S和32P同时标记同一个亲代噬菌体可以吗？
标记噬菌体
搅拌离心　
观察放射性的分布
离心的目的：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
标记的噬菌体侵染
未标记的细菌（短时间保温）
4.实验过程：
被35S标记的噬菌体
被32P标记的噬菌体
被35S标记的噬菌体与细菌混合
被32P标记的噬菌体与细菌混合
搅拌离心
放射性很高
放射性很低
放射性很低
放射性很高
在新形成的噬菌体中没有检测到35S
在新形成的部分噬菌体中检测到32P
搅拌离心
5.噬菌体侵染细菌实验的检测结果：
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
蛋白质
DNA
很高 很低
很低 很高
实验结果表明：
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。
实验结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代DNA遗传的，DNA才是真正的是遗传物质。
思考：噬菌体侵染细菌的实验能不能证明蛋白质不是遗传物质？
6.实验误差分析：噬菌体侵染细菌的实验在实际操作中出现误差的原因？
(1)32P标记噬菌体时，上清液中出现少量放射性原因：
A:保温时间过短
（一部分噬菌体没有浸染到细菌内部，离心后分布有上清液中）
B:保温时间过长
(噬菌体在细菌内部增殖后被释放到细胞外，离心后分布于上清液）
（2）35S标记噬菌体时，沉淀物中出现少量放射性原因：搅拌不充分，少量蛋白质外壳留在细菌表面。
课
题
研
究
根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
请利用放射性同位素标记的方法，自拟课题设计实验来确定新型冠状病毒是DNA病毒还是RNA病毒。
烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，如何确定其遗传物质是什么？
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质
①仅RNA能使烟草产生原样病斑
②仅蛋白质能使烟草产生原样病斑
③RNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑
若出现①结果则仅RNA是遗传物质；
若出现②结果则仅蛋白质是遗传物质；
若出现③结果则RNA和蛋白质都是遗传物质
预测结果：
（现象）
提出问题：
作出假设：
设计实验：
课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么
得出结论：
RNA是其遗传物质
实验证据
1928年 格里菲思 —肺炎双球菌体内转化实验
1944年 艾弗里—肺炎双球菌体外转化实验
1952年 赫尔希、蔡斯——噬菌体侵染细菌实验
DNA
是遗传物质
DNA是唯一的遗传物质吗？
04 RNA病毒的遗传物质是RNA
知识整合
流感病毒
SARS病毒
下面这些病毒生物的遗传物质是什么？
烟草花叶病毒
背景知识：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。
请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
经典实验
蛋白质
RNA
分
离
感染
烟草
感染
烟草
实验
结果
出现病斑
不出现病斑
实验
结果
结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
拓展经典实验：TMV和HRV病毒重组实验
05 小结：生物界DNA是主要的遗传物质
小结
细胞结构生物
原核生物
真核生物
遗传物质是DNA
非细胞结构生物
遗传物质是RNA
只含DNA的病毒
只含RNA的病毒
生物
3. 由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
2. 在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。
1. 凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA
4. 现在公认的生物的遗传物质都是核酸
达标练习
1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ）
A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA
D
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ）
A.DNA是遗传物质 B.遗传物质包括蛋白质和DNA
C.病毒中有DNA，但没有蛋白质 D.细菌中有DNA，但没有蛋白质
A
3．若 1 个35S 标记的大肠杆菌被 1 个32P 标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体（ ）
A. 一定有35S，可能有32P B. 只有35S
C. 一定有32P，可能有35S D. 只有32P
A
4.所有细胞生物的遗传物质是（ ）
A．是 DNA 或 RNA B.是 DNA 和 RNA C.都是 DNA D.都是 RNA
C
下课啦！