新人教版高中必修2生物3-1《DNA是主要的遗传物质》(36张ppt)

(共36张PPT)
第三章
基因的本质
第1节
DNA是主要的遗传物质
19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由
基因
控制的?
20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于
染色体
上。
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由
蛋白质和DNA
（成分）组成。
蛋白质
DNA
染色体
DNA是主要的遗传物质的证据
格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
艾弗里的肺炎双球菌体外转化验
噬菌体侵染细菌的实验
蛋白质和DNA，谁是遗传物质?
20世纪30年代前大多科学家都认为蛋白质是生物体的遗传物质，30年代后人们才意识到DNA的重要性，科学家通过一系列的实验才证明DNA是主要的遗传物质。
实验材料：
两种肺炎双球菌
R型菌
菌落:粗糙，
无荚膜，无毒
多糖类荚膜
S型菌
菌落:光滑，有多糖荚膜，有毒，可致死
一.格里菲思的肺炎双球菌转化实验
活体生物、结构简单、繁殖速度快
实验一、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.将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。
分离出S型活细菌
实验一、格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
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，小鼠患败血症死亡。
分离出S型活细菌和R型活细菌
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”。
①对比A.B组的实验现象，这说明了什么？
④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
由于体内有活的S型细菌的作用。
活的R型细菌变成了活的S型细菌。
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化
②D组小鼠为什么会死亡呢？
③活的S型细菌如何出现？
S型细菌使小鼠死亡。
肺炎双球菌内有DNA、蛋白质、多糖等化学成分，到底哪种成分是转化因子呢？
新问题:
［结论1］
［实验设计］寻找转化因子：
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
多糖
脂类
蛋白质
RNA
DNA
加热杀死的S型细菌
但究竟哪一个才是转化因子呢？
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，才能确定究竟谁是遗传物质。
提出问题
实验方案：
2、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、蛋白质和多糖
等物质)
DNA、蛋白质和其他物质谁是遗传物质?
作出假设:
实施方案
验证预测
预期效果：
DNA是遗传物质
只有加入S型菌的DNA才能使R型菌转变成S型菌
分析结论
实验材料：
两种类型的肺炎双球菌(R型和S型)
R型细菌的培养基
R型菌
R型菌
R型菌
S型菌的DNA
S型菌的蛋白质或S型菌的荚膜多糖
S型菌的DNA+DNA酶
R型菌
S型菌
只长R型菌
只长R型菌
加入物质
思考：
1.对比各组发现只有混合加入了S型菌完整DNA的组才能发生转化，说明了什么？
2.此实验通过什么确定菌体类型?
3.加入DNA水解酶的组有何作用？
［过程探究2］艾弗里的实验分析：
只有加入DNA，R型细菌才能转化为S型细菌
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化
的物质。也就是说DNA才是遗传物质，而蛋白质、
多糖等不是遗传物质。
（菌落形态）
一是起对照作用；
二是说明DNA的组成成分不能实现转化
［结论2］
结论2
DNA（S）+R型菌→S型菌+R型菌
蛋白质+R型菌→R型菌
多糖+R型菌→R型菌
DNA是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，转化因子是DNA，DNA是遗传物质，蛋白质、多糖等不是遗传物质
DNA（S）+DNA酶+R型菌→不转化
新问题
有没有可能是DNA的纯度不够，会不会是0.02%的蛋白质在起作用呢，如何获取单独的DNA或者蛋白质进行实验？有没有比细菌更为
简单的实验材料？
小资料:
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成，头部内含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分,从而进行大量的繁殖。当噬菌体增值到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。
三、
噬菌体侵染细菌的实验
（1）噬菌体的结构模式图
三、
噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体的模式图
资料：
在T2噬菌体的化学组分中，60%是蛋白质，40%是DNA。对蛋白质和DNA的进一步分析表明：
S仅存在于蛋白质分子中，99%的P都存在于DNA分子中。
蛋白质
外壳
DNA
思考：
1、该实验采用了什么实验方法？
2、分别用什么元素标记DNA和蛋白质？为什么选择这两种元素？
3、如何获得含有放射性同位素的噬菌体？
4、实验中搅拌和离心的目的分别是什么？P45
5、该实验的结论是什么？
T2噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA?
?
DNA和蛋白质,应分别标记哪一种元素？
DNA标记P；蛋白质标记S
1952年赫尔希和蔡斯设计了一个巧妙实验：
用放射性同位素标记和测试。
为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA作标记？用14C和18O等同位素可行吗？
在T2噬菌体的组成成分中，S仅存在于T2噬菌体的蛋白质分子中，而99%的P存在于DNA分子中，故选择35S和32P这两种同位素可分别对蛋白质和DNA标记。用14C和18O等同位素是不可行的。因T2噬菌体的蛋白质和DNA都含有这两种元素。
同位素示踪法
如何获得含有放射性同位素的噬菌体？
分别在含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，这样便得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的T2噬菌体。
噬菌体侵染细菌的动态过程：
侵入别的细菌
注入
合成
组装
释放
吸附
注入
合成
组装
释放
吸附
一、噬菌体细菌的实验(动画演示)
噬菌体浸染细菌的过程
合成
组装
原料：细菌提供
注入
吸附
起作用的物质：噬菌体的DNA
要合成的物质：噬菌体的DNA和蛋白质
释放
新噬菌体与原来的一样
噬菌体侵染细菌的实验
在分别含有放射性同位素32p
和35s的培养基中培养细菌。
分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32p
的噬菌体和含35s的噬菌体。
分别用含32p
的噬菌体和含35s的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。
三、
噬菌体侵染细菌的实验
实验过程中搅拌和离心的目的分别是什么？
三、
噬菌体侵染细菌的实验
用含35s的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。
上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。
用含32p
的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。
上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。
亲代
噬菌体
寄主
细胞内
子代
噬菌体
32P标记DNA
35S标记蛋白质
有32P标记DNA
无35S标记蛋白质
DNA有32P标记
外壳蛋白质无35S
赫尔希和蔡斯的实验分析：
①A、B两组实验结果:
A组标记的是蛋白质，侵染时留在外面，产生的子代噬菌体不含放射性物质。
B组标记的是DNA，侵染时进入细菌体内，产生子代噬菌体含有放射性物质。
以上实验表明:噬菌体进入细菌中的是DNA，蛋白质留在外面。在噬菌体中，能复制、能控制蛋白质合成，在亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。也就是说，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传给后代的，因此，DNA才是真正的遗传物质。
新问题
所有生物的遗传物质都是DNA吗？
［结论3］DNA是遗传物质。
②该实验说明什么？
思考：该实验能说明蛋白质不是遗传物质吗？
被病毒感染的烟草叶片
［课堂延伸］
设计实验：
证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
RNA
蛋白质
烟草花叶病毒的重建实验
结论4:
RNA也是遗传物质
设计思路：
将蛋白质与RNA分离，单独观察
+
RNA
蛋白质
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？
3、细菌的遗传物质是什么？
4、一切生物的遗传物质是什么？
5、病毒的遗传物质是什么？
核
酸
思考：生物的遗传物质都是DNA吗？
思考：生物的遗传物质都是DNA吗？
遗传物质是DNA
所有有细胞结构的生物：包括真核和原核生物
部分的非细胞生物:如大多数的病毒（噬菌体、乙肝病毒等）
少数病毒：HIV、SARS、烟草花叶病毒、H1N1、流感病毒、甲肝病毒
遗传物质是RNA：
特殊的：朊病毒是没有核酸的，
其遗传物质可能是蛋白质。
生物的遗传物质是核酸，少数生物的遗传物质是RNA，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质
。
[知识建构5]
大多数生物以
为遗传物质，
少数生物以
为遗传物质，
所以
是一切生物的遗传物质，
是主要的遗传物质。
蛋白质
（是，不是）遗传物质。
DNA
RNA
核酸
DNA
不是
总结归纳
肺炎双球菌转化实验
噬菌体侵染细菌实验
烟草花叶病毒侵染烟草实验
实验
原理
从S型活细菌中提取的DNA、蛋白质和多糖，分别与R型活细菌培养液混合培养
用同位素32P标记DNA，35S标记蛋白质，来证明只有噬菌体的DNA进入细菌体内，完成遗传作用
从烟草花叶病毒中提取RNA和蛋白质，分别感染烟草
实验
结果
只有加入DNA，才能使R型活细菌转化为S型活细菌，用DNA酶处理的DNA失去转化作用
带有同位素32P的DNA进入细菌内完成遗传作用
只有RNA才能感染烟草
实验
结论
DNA是遗传物质,蛋白质等物质不是
DNA是遗传物质
RNA是遗传物质
归纳
核酸是一切生物的遗传物质；具有细胞结构的生物和大多数病毒的遗传物质是DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA,即DNA是主要的遗传物质。