高中生物人教版必修2 第三章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质（65张PPT）

(共65张PPT)
新课导入
第一章和第二章所涉及到的四位科学家：
→性状由遗传因子决定； →提出遗传因子位于染色体上的假说； →把遗传因子改为基因； →证实基因位于染色体上。但是基因到底是什么？通过第三章——基因的本质的学习，就可以解决这个问题。
孟德尔
萨顿
约翰逊
摩尔根
DNA是主要的遗传物质
变形虫
花
老虎
海葵
无论是高等的、复杂的生物，还是低等的、简单的生物，它们共同具有的物质基础是什么？
（答：是蛋白质和核酸。）
在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢
？
实验成功的关键是选择合适的实验材料。
在探索遗传物质的实验中，是选择结构复杂，成分多的生物呢？还是选择结构简单，成分少的生物呢？为什么？
可以选择哪些生物？
第1节 DNA是主要的遗传物质
一、对遗传物质的早期推测
二、肺炎双球菌的转化实验
三、噬菌体侵染细菌的实验
教学目标
知识目标
1.对遗传物质的早期推测。
2.“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。
(1)肺炎双球菌的转化实验;
(2)噬菌体侵染细菌实验。
能力目标
1.分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。
2.探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。
情感态度与价值观目标
1.通过模拟科学发现的过程，培养实事求是的科学态度和不断探究的精神。
2.通过对感性图文资料的学习，培养信息处理能力。
3.进一步激发学生唯物辩证观的树立 。
重点
难点
教学重难点
肺炎双球菌的转化实验和噬菌体的侵染细菌实验的原理、过程及结论。
肺炎双球菌转化实验的原理和过程 。
1.蛋白质的特点
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。由于构成蛋白质的氨基酸的数量、种类和排列顺序不同而形成了各种各样的蛋白质。那么氨基酸多种多样的排列顺序是不是蕴含着遗传信息呢？
2.核酸的特点
DNA的基本单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。组成DNA分子的脱氧核糖有四种，每一种有一个特定的碱基,分别为腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）。

脱氧核苷酸的化学组成
二、肺炎双球菌的转化实验
1.肺炎双球菌是一种什么样的生物？
（1）概念
肺炎双球菌属于原核生物，有R型和S型,其中S型在人体内引起肺炎，在小白鼠体内导致败血症，使小白鼠死亡。

2.何为荚膜？
荚膜：只是某些细菌在一定条件下或生长发育到某一阶段时，在细胞壁外一层厚度不均的胶状物。具有保护细菌免受干旱损伤，可以贮藏养料，堆积代谢产物，与细菌致病性有关。产生荚膜细菌在固体培养基上形成表面湿润、有光泽、粘液状的光滑型，即S型菌落。不产生荚膜的细菌表面干燥、粗糙型，即R型菌落。
? ? 单个或少数的同种细菌被接种在固体培养基上后，在培养基上生长繁殖时，受培养基表面或深层的限制，会形成肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，称菌落。
3.何为菌落？
（2）肺炎双球菌的特点
注：S型菌可以导致人患肺炎，导致小鼠死亡。R型菌则不会。
R型（无荚膜）
S型(有荚膜)
（3）体内转化实验的过程
（1）R型活菌

小鼠不死亡
说明R型细菌无毒性
（2）S型活菌

小鼠死亡
说明S型细菌毒性
（3）S型活菌，加热杀死

小鼠不死亡
说明加热杀死S型细菌失去毒性
（4）加热杀死S型细菌+R型活菌

老鼠死亡

从中分离出了S型活菌
实验过程
注射
注射
注射
注射
思考
1.对比分析（1）、（2）说明什么？
2.在（3）中被加热杀死的S型细菌还有没有毒性？
S型细菌有毒使小鼠致死，R型细菌无毒不能使小鼠致死。
没有
4.在（4）中是谁导致小鼠死亡?
5.在（4）中小鼠体内能分离出S型活细菌，它是开始注射进去的，还是混合后重新出现的？
S型活细菌
混合后重新出现的
3.对比分析（2）、（3）组说明什么？
加热杀死S型细菌，就会使其失去毒性。
7.实验先进行（1）、（2），与（3）、（4）相比，起________作用。
对照
6.对比分析（3）、（4）又说明什么？
R型活菌与S型死细菌混合后，S型死细菌可以利用R型活细菌体内的物质产生S型活细菌，使小鼠致死。
8. S型活细菌的后代也具有毒性，又说明了什么？
由R型细菌转化成了S型细菌,且这种转化是可以遗传的。
——转化因子
实验结论：
已经被加热杀死的S型细菌，必然含有某种促成这一转化的活性物质。
讨论
在S型细菌的成分：DNA、蛋白质、多糖等同时存在的情况下，究竟哪一种物质是转化因子？假如你是当时的科学家，你认为下一步关键的设计思路是什么？又应该怎样去做？
（4）体外转化实验的过程
艾弗里证明遗传物质是DNA
只长R型菌
只长R型菌
R型菌
R型菌
R型菌
R型菌
R型菌
S型菌的DNA
S型菌的蛋白质
S型菌的DNA +DNA酶
与R型活菌混合培养
S活菌
蛋白质
脂类
多糖
RNA
DNA
DNA水解物
（4）实验结论
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质, DNA是转化因子。
以上实验表明：
DNA是遗传物质。
? ? 把DNA溶液加热到沸点，就可以使氢键断开，双螺旋解体，DNA分子急剧变性，转化活性也急剧下降，但如果将其缓慢冷却，分离了的DNA单链，就可以得以重聚。恢复其双螺旋结构，即DNA的“复性”。这样，学生就能理解为什么加热杀死肺炎双球菌后，只要将其逐渐冷却与R型活菌混合在一起，就能使R型向S型转化，因而杀死小鼠。
S型菌的DNA经过高温为什么不会失活？
思考
无荚膜的R型有非常重要的“感受态”，保证了S型的DNA可以进入，而S型有荚膜，无“感受态”，在自然情况下很难接收外源DNA分子，不能作用受体菌，故不能转化。在自然情况下，R型变成S型是通过基因突变来实现的。
如果将加热杀死的R型菌与S型菌混合，能否出现发生转化？
SDNA和R型活菌混合培养分离出S型活菌的实质是什么？
加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA再加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。当R型活菌忠侵入了S型细菌的DNA片段。这些S型细菌的DNA片段与R型细菌的DNA发生重组，从而使其获得了能表达多糖荚膜的基因，即转化为S型细菌，转化率与供体DNA的纯度有关。
三、噬菌体侵染细菌的实验
（1）T2噬菌体的结构
T2噬菌体是在大肠杆菌细胞内增殖的一种病毒。它由蛋白质外壳和内部的DNA组成。
噬菌体结构简图
核酸
外壳蛋白
Ⅰ噬菌体
Ⅱ细菌
Ⅲ吸附
Ⅳ侵入
Ⅴ复制
Ⅵ组装
Ⅶ释放
噬菌体侵染细菌
噬菌体侵染宿主细胞的第一步是“吸附”，即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上，然后进行“侵入”。噬菌体的DNA巧妙地利用宿主细胞的“机器”，大量复制子代噬菌体的DNA和蛋白质 ，并形成完整的噬菌体颗粒。噬菌体增加溶菌酶的释放，用以溶解宿主细胞壁，促使细胞裂解，从而释放出成熟的子代噬菌体。
（2）实验过程
A.用同位素标记噬菌体
在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培养基中培养大肠杆菌,再用这些大肠杆菌培养T2噬菌体。
B.用同位素标记噬菌体
用同位素标记的噬菌体侵染细菌
C.对被标记物质进行放射性测试
分别用32P 和35S标记的噬菌体去感染未标记的大肠杆菌细胞。
测试结果显示:用32P标记的DNA进入细菌体内,用35S标记的蛋白质未进入细菌体内。
亲代噬菌体 寄主细胞内 合成的子代噬菌体 结论
用32P标记DNA的噬菌体 无32P标记的DNA 有32P标记的DNA 噬菌体内的DNA注入到了细菌体内
用35S标记蛋白质的噬菌体 无35S标记的蛋白质 无35S标记的蛋白质外壳 噬菌体蛋白质外壳没有进入细菌体内
噬菌体侵染细菌的实验
遗传物质是DNA,而不是蛋白质。
为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记？用14C和18O同位素标记可以吗？
结论:
思考
DNA是唯一的遗传物质吗？
思考
不是
烟草花叶病毒是一种植物性病毒，它有一圆筒状的蛋白质外壳，内有一单链RNA分子（即它的体内不含DNA，只含核糖核酸RNA ）。
资 料
正常叶片
感染烟草花叶病素的叶片
在RNA病毒中（只含RNA和蛋白质）， RNA是遗传物质。
烟草感染烟草花叶病毒图
结论:
因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
1.证明是遗传物质的最关键的设计思路。
设法把DNA与蛋白质分开，直接地、单独地去观察DNA的作用。
2.证明DNA是遗传物质的直接证据。
(1)肺炎双球菌的转化实验
(2)噬菌体侵染细菌的实验
课堂小结
3.通过以上的实验和分析证明了:
绝大多数生物以DNA作为遗传物质(如真核生物、原核生物、病毒等），少数病毒以RNA作为遗传物质（如烟草花叶病毒、艾滋病毒等）。所以说， DNA是主要的遗传物质。
针对练习
1、 下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是（ ）
A.豌豆的遗传物质主要是DNA B. 酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C.T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D. HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
B
解析：豌豆的遗传物质只有DNA，A项错；酵母菌是真核生物，其遗传物质是DNA，主要分布在染色体上，B项正确。T2噬菌体的遗传物质是DNA，DNA中并不含有硫元素，C项错；HIV的遗传物质是RNA，RNA水解产生4种核糖核苷酸，D错。
2、艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是（ ）
A.重组DNA片段，研究其表型效应
B.诱发DNA突变，研究其表型效应
C.设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
D.应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
C
解析：艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验这两个实验方法尽管不同，实验设计思路上却有共同之处----设法把蛋白质与DNA分开，单独地、直接地去观察DNA的作用。故选C。
3、某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4 个实验：
① S 型菌的DNA + DNA 酶→加入R 型菌→注射入小鼠
② R 型菌的DNA +DNA 酶→加入S 型菌→注射入小鼠
③ R 型菌＋DNA 酶→高温加热后冷却→加入S 型菌的DNA→注射入小鼠
④ S 型菌＋DNA 酶→高温加热后冷却→加入R 型菌的DNA→注射入小鼠
以上4 个实验中小鼠存活的情况依次是（ ）
A.存活，存活，存活，死亡
B.存活，死亡，存活，死亡
C.死亡，死亡，存活，存活
D.存活，死亡，存活，存活
解析： 只有活的S型细菌才能使小鼠死亡。 ①中，在DNA酶的作用下，S型细菌的DNA不能使R型细菌发生转化，不能产生S型菌； ③ ④中，高温均会使微生物死亡、酶失活，单纯的S或R型菌的DNA均不会使小鼠死亡。
D
1.对遗传物质的最确切地描述是
（ ）　　
A. 生物体内由单核苷酸组成的一类物质
　　B. 细胞内核糖核酸和脱氧核糖核酸的总称
　　C. 能够控制生物性状遗传的物质
　　D. 具有传递、表达和改变遗传信息功能的物质
D
课堂练习
2.认为DNA是主要遗传物质的理由是
（ ）
A. DNA几乎是所有生物遗传信息的携带者
　　B. DNA是绝大多数生物体内含有的遗传物质
　　C. 只有DNA能够进行自我复制
　　D. 只有DNA能够指导蛋白质的生物合成
A
3.T4噬菌体侵染细菌的过程中，具有决定性作用的步骤是 （ ）
　　A.噬菌体DNA注入活菌细胞内
　　B.借助细菌设备，噬菌体DNA多次复制
　　C.借助细菌设备，合成噬菌体外壳蛋白质
　　D.子代噬菌体的组装和成熟释放
B
4.从肺炎双球菌的S型活菌中提取DNA，将S型菌的DNA与R型活菌混合养时，R型活菌繁殖的后代中有少量S型菌体，这些S型菌体的后代均为S型菌体。这个实验表明DNA （ ）
　 A.分子结构相对稳定　　
B.能够自我复制
　　C.能够指导蛋白质合成　
D.能引起可遗传的变异
D
5.Leber遗传性视神经病是一种遗传病，此病是由线粒体DNA基因突变所致。某女士的母亲患有此病，如果该女士结婚生育，下列预测正确的是 （ ）
　　A.如果生男孩，孩子不会携带致病基因
　　B.如果生女孩，孩子不会携带致病基因
　　C.不管生男或生女，孩子都会携带致病基因
　　D.必须经过基因检测，才能确定
C
6.噬菌体侵染细菌的实验中,对噬菌体蛋白质合成的正确叙述是 （ ）
A.原料、模板和酶均来自细菌
B.模板和酶来自细菌,核糖体和氨基酸原料来自噬菌体
C.指导蛋白质合成的DNA来自细菌,氨基酸来自噬菌体
D.指导蛋白质合成的DNA来自噬菌体,核糖体、酶和氨基酸原料来自细菌
D
7.肺炎双球菌中的S型菌具有多糖类荚膜,R型菌则不具有。下列叙述错误的是
（ ）
A.培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质,能产生一些具荚膜的细菌
B.培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物,不能产生具荚膜的细菌
C.培养R型活细菌时加S型细菌的DNA,能产生具荚膜的细菌
D.培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质,不能产生具荚膜的细菌
A
思维拓展
（1）分子结构具有相对的稳定性；
（2）能够自我复制，使前后代保持一定的连续性；
（3）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状；
（4）能够产生可遗传的变异。
1.遗传物质应该具备的四项特点
细胞中DNA主要分布在细胞核里，与蛋白质构成染色体。细胞中DNA行为与染色体行为一致，但细胞核中DNA分子数目和染色体数目不一致（呈1：1或2：1比例）。
2.DNA与染色体
3.DNA在细胞中的分布
DNA主要分布在细胞核，在线粒体和叶绿体中也有少量分布，但不构成染色体。
（1）具有细胞结构的生物，包括原核生物在内，其遗传物质为DNA。
（2）细胞核和细胞质遗传物质均为DNA。
（3）病毒的遗传物质为DNA或RNA。
4.生物的遗传物质