【上課用】DNA是主要的遺傳物質 課件 高一下學期 生物人教版（2019）必修2

3.1DNA是主要的遺傳物質-11.科學家是怎樣證明DNA是遺傳物質的?2.肺炎鏈球菌體內轉化實驗3.肺炎鏈球菌體外轉化實驗魏斯曼：預測減數(shù)分裂的存在薩頓：提出基因在染色體上的假說摩爾根：證明基因在染色體上并呈線性排列孟德爾：提出遺傳因子約翰遜：將遺傳因子改為“基因”提出基因摩爾根說:“我們仍然很難放棄這個可愛的假設:基因之所以穩(wěn)定，是因為它代表著一個有機的化學實體?！边@個假設能成立嗎?基因在哪兒？基因是什么？第3章基因的本質第3章基因的本質對基因的本質的探索揭秘基因化學本質解析DNA優(yōu)美螺旋驗證DNA精巧復制測讀ATGC生命長卷回響著不同觀點的爭論傳頌著合作探究的典范問題探討20世紀中葉，科學家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質和DNA組成的。在這兩種物質中，究竟哪一種是遺傳物質呢?這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。討論1.你認為遺傳物質可能具有什么特點?2.你認為證明某一種物質是遺傳物質的可行方法有哪些?問題探討討論1.你認為遺傳物質可能具有什么特點?①在細胞生長和繁殖的過程中能夠精確地自我復制，使得前后代具有一定的連續(xù)性。②能夠指導蛋白質的合成，從而控制生物體的性狀和新陳代謝的過程。③具有儲存大量遺傳信息的潛在能力④結構比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后還能繼續(xù)復制，并能遺傳給后代。問題探討討論2.你認為證明某一種物質是遺傳物質的可行方法有哪些?例如：將待定的物質轉移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)等等。對遺傳物質的早期推測1.20世紀20年代認為蛋白質是生物體的遺傳物質①蛋白質中_____________________________，可能蘊含著遺傳信息②當時沒有發(fā)現(xiàn)其他生物大分子有類似的結構特點③蛋白質可以直接“控制”生物的性狀和代謝。氨基酸多種多樣的排列順序2.20世紀30年代人們認識了DNA的組成①只是認識到了DNA的分子的組成DNA是由許多____________聚合而成的生物大分子。脫氧核苷酸組成DNA的四種脫氧核苷酸②由于對_______的結構不清楚，認為________是遺傳物質的觀點仍占主導地位。蛋白質不能作為遺傳物質的證據：a.蛋白質不能進行自我復制b.蛋白質在染色體中的含量往往是不固定的，分子結構也不穩(wěn)定c.蛋白質不能遺傳給后代2.20世紀30年代人們認識了DNA的組成DNA蛋白質有些科學家對蛋白質作為遺傳物質提出質疑之后，科學家們通過確鑿的實驗證據向遺傳物質是蛋白質的觀點提出挑戰(zhàn)，并最終證明蛋白質不是遺傳物質。一、肺炎鏈球菌的轉化實驗肺炎鏈球菌

菌落莢膜致病性R型細菌菌落S型細菌菌落粗糙光滑無有無有菌落是指由單個微生物細胞在適宜固體培養(yǎng)基表面或內部生長繁殖到一定程度，形成以母細胞為中心的一團肉眼可見的、有一定形態(tài)、構造等特征的子細胞集團?？茖W家們對遺傳物質的探索過程1.格里菲思：肺炎鏈球菌體內轉化實驗①兩種肺炎鏈球菌的比較肺炎鏈球菌

菌落莢膜致病性R型細菌菌落S型細菌菌落粗糙光滑無有無有莢膜某些細菌的細胞壁外面包圍的一層膠狀物質，主要成分是多糖。①兩種肺炎鏈球菌的比較無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物后，容易被吞噬細胞吞噬消滅，有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬細胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內生活并繁殖。毒性S型細菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡；肺炎鏈球菌

菌落莢膜致病性R型細菌菌落S型細菌菌落粗糙光滑無有無有①兩種肺炎鏈球菌的比較R型細菌不會使人或小鼠患病，因此無致病性。小鼠不死亡小鼠死亡，從小鼠體內分離出S型活細菌小鼠死亡，從小鼠體內分離出S型活細菌小鼠不死亡注射R型活細菌注射S型活細菌注射加熱致死的S型細菌將R型活細菌與加熱致死的S型細菌混合后注射②實驗過程第一組第二組第三組第四組步驟方

法現(xiàn)象(結果)結論1R菌活菌注射老鼠存活2S菌活菌注射老鼠死亡3S菌高溫滅活注射老鼠存活4高溫滅活S菌+R活菌注射老鼠死亡③實驗結論實驗結論：已經被加熱殺死的_____細菌中，必然含有某種促成這一轉化的活性物質（轉化因子）。R型細菌無毒S型細菌有毒死的S型細菌無毒部分R型活細菌轉化為S型活細菌S型這種轉化因子究竟是什么物質呢?2.艾弗里：肺炎鏈球菌體外轉化實驗①實驗思路：設法逐步去除S型細菌的各組分后分別與R型活細菌混合培養(yǎng)，觀察是否具有轉化活性。思考：如何去除細菌各組分？蛋白酶——去除蛋白質RNA酶——去除RNA酯酶——去除脂質DNA酶——去除DNA②過程：肺炎鏈球菌的(體外)轉化實驗示意圖艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗過程和結論組別處理步驟結果結論1S型細菌的細胞提取物，不做處理加入R型活細菌的培養(yǎng)基中，混合后培養(yǎng)2S型細菌的細胞提取物+蛋白酶3S型細菌的細胞提取物+RNA酶4S型細菌的細胞提取物+酯酶5S型細菌的細胞提取物+DNA酶R+SR+SR+SR+SRDNA是遺傳物質，蛋白質等其他物質不是遺傳物質?？茖W方法自變量控制中的”加法原理”和“減法原理”1.加法原理①與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。②在”比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加熱、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。2.減法原理①與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素。②在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質。1.某研究人員模擬肺炎雙球菌轉化實驗，進行了以下4個實驗：①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠③R型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入S型菌的DNA→注射入小鼠④S型菌＋DNA酶→高溫加熱后冷卻→加入R型菌的DNA→注射入小鼠以上4個實驗中小鼠存活的情況依次是（）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D2.利用兩種類型的肺炎雙球菌進行相關轉化實驗。各組肺炎雙球菌先進行圖示處理,再培養(yǎng)一段時間后注射到不同小鼠體內。下列說法不正確的是(

)A.通過E、F對照,能說明轉化因子是DNA而不是蛋白質B.F組可以分離出S型和R型兩種肺炎雙球菌C.C組只能分離出S型肺炎雙球菌D.能導致小鼠死亡的是A、B、C、D四組DD3.肺炎雙球菌轉化實驗的部分過程如圖所示。下列敘述正確的是(

)A.S型肺炎雙球菌的菌落為粗糙的,R型肺炎雙球菌的菌落為光滑的B.S型菌的DNA經加熱后失活,因而注射加熱殺死的S型菌的小鼠仍存活C.從病死小鼠中分離得到的肺炎雙球菌只有S型菌而無R型菌D.該實驗未證明R型菌轉化為S型菌是由S型菌的DNA引起的3.肺炎雙球菌轉化實驗的部分過程如圖所示。下列敘述正確的是(

)D4.在對照實驗中，與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”；而與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。下列實驗設計中采用“加法原理”的是()A.“驗證Mg是植物生活的必需元素”實驗中，完全培養(yǎng)液作為對照，實驗組是缺Mg培養(yǎng)液B.“驗證光是光合作用的條件”實驗中，對照組在光下進行實驗，實驗組做遮光處理C.格里菲思將R型活菌和加熱殺死的S型菌混合后向小鼠注射，觀察小鼠是否存活D.艾弗里的肺炎雙球菌轉化實驗的一組實驗組中，添加DNA和DNA酶溶液C5.某研究小組在南極冰層中發(fā)現(xiàn)一種全新的病毒,為探究該病毒的遺傳物質是DNA還是RNA,做了如下實驗?；卮鹣铝袉栴}:(1)材料用具:該病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等滲生理鹽水、注射器等。(2)實驗步驟:①取健康且生長狀況基本一致的小白鼠若干,隨機均分成四組,編號分別為A、B、C、D。②補充完整下表,并將配制溶液分別注射入小白鼠體內組別ABCD注射溶液該病毒核酸提取物和RNA酶該病毒核酸提取物和______該病毒核酸提取物______③相同條件下培養(yǎng)一段時間后,觀察比較各組小白鼠的發(fā)病情況。(3)結果預測及結論:①A、C組發(fā)病,

,說明DNA是該病毒的遺傳物質;②

,說明___________________________。B、D組未發(fā)病B、C組發(fā)病,A、D組未發(fā)病RNA是該病毒的遺傳物質組別ABCD注射溶液該病毒核酸提取物和RNA酶該病毒核酸提取物和______該病毒核酸提取物______DNA酶生理鹽水組別ABCD注射溶液該病毒核酸提取物和RNA酶該病毒核酸提取物和DNA酶該病毒核酸提取物生理鹽水

(4)從注射的物質看,該探究實驗所依據的生物學原理是

;從實驗現(xiàn)象預測和相關判斷看,該實驗依據的生物學原理是

。

(5)若該病毒的遺物物質為DNA,則其徹底水解產物有___種。酶具有專一性核酸控制生物的性狀63.1DNA是主要的遺傳物質-21.噬菌體侵染細菌的實驗2.煙草花葉病毒的侵染與重建實驗3.為什么DNA是主要的遺傳物質第3章基因的本質對基因的本質的探索揭秘基因化學本質解析DNA優(yōu)美螺旋驗證DNA精巧復制測讀ATGC生命長卷回響著不同觀點的爭論傳頌著合作探究的典范溫故早期認為蛋白質是遺傳物質R型細菌S型細菌S型細菌中轉化因子轉化因子是什么？R型細菌S型細菌S型細菌的DNA艾弗里肺炎鏈球菌體內轉化實驗肺炎鏈球菌體外轉化實驗對遺傳物質的探索格里菲思新課赫爾希和蔡斯噬菌體侵染細菌的實驗更具說服力的實驗噬菌體侵染細菌的實驗1.T2噬菌體尾部頭部①T2噬菌體是一種專門寄生在___________體內的病毒。大腸桿菌1.T2噬菌體尾部頭部DNA蛋白質②T2噬菌體的化學成分DNA和蛋白質1.T2噬菌體尾部頭部DNA蛋白質思考：如何將噬菌體的DNA和蛋白質分開分別觀察其作用？(C、H、O、N、P)(C、H、O、N、S)(放射性)同位素標記323535S標記的噬菌體35S標記的噬菌體與細菌混合上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S①用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌2.實驗過程及結果32P標記的噬菌體32P標記的噬菌體與細菌混合上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高在新形成的噬菌體中檢測到32P②用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌總結：

①35S標記的噬菌體→侵染細菌→攪拌→離心→放射性檢測②

32P標記的噬菌體→侵染細菌→攪拌→離心→放射性檢測上清液沉淀物上清液沉淀物強弱弱強3.實驗結論35S標記的實驗32P標記的實驗標記部位放射性情況上清液很高很低沉淀物很低很高說明蛋白質DNA蛋白質未進入細菌中DNA進入細菌中子代噬菌體的各種性狀,是通過親代的DNA遺傳的。DNA才是噬菌體的遺傳物質。??討論①艾佛里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些優(yōu)點？細菌和病毒作為實驗材料，具有以下優(yōu)點：個體很小，結構簡單，細菌是單細胞生物，病毒細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼。易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能變化。繁殖快，細菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。??討論②從控制自變量的角度，艾佛里實驗的基本思路是什么？在實際操作過程中最大的困難是什么？從控制自變量的角度，艾佛里在每個實驗組中特異性地去除了一種物質，然后觀察在沒有這種物質的情況下，實驗結果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細胞中含有的某種物質(如：糖類、脂質、蛋白質等)。??討論③艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術手段來實現(xiàn)他們的實驗設計？這對于你認識科學與技術之間的相互關系有什么啟示？啟示：科學成果的取得必須有技術手段作為保證，技術的發(fā)展需要以科學原理為基礎。因此，科學與技術是相互支持、相互促進的。艾弗里實驗細菌的培養(yǎng)技術、物質的提純與鑒定技術等赫爾希實驗噬菌體培養(yǎng)技術、同位素標記技術、物質的提取與分離技術等④實驗中短時間保溫的目的是什么？攪拌的目的是什么？⑤實驗中離心的目的是什么？讓上清液中析出較輕的T2噬菌體顆粒，而沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌；保溫：保持細菌活性，讓噬菌體充分侵染細菌；攪拌：使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離；??討論⑥蔡斯和赫爾希的實驗中如何標記噬菌體？先把細菌分別培養(yǎng)在含32P或35S的培養(yǎng)基上,然后用噬菌體去侵染分別被32P或35S標記的細菌。因為噬菌體營寄生生活，因此，不能將直接培養(yǎng)在32P或35S的培養(yǎng)基上進行標記。??討論⑦能否同時用35S和32P標記噬菌體去侵染大腸桿菌？答：不能，因為放射性檢測時，只能檢測到放射性的強弱，而不能區(qū)分放射性的種類。??討論4.實驗誤差分析：①35S標記的噬菌體侵染細菌時，發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？攪拌不充分導致部分蛋白質外殼還吸附在細菌上，離心時隨細菌到沉淀物中。培養(yǎng)時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；或培養(yǎng)時間過長，部分子代噬菌體已經釋放。②32P標記的噬菌體侵染細菌時，發(fā)現(xiàn)上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？1.放射性同位素3H標記亮氨酸，研究分泌蛋白的合成與運輸過程。14C標記CO2，研究暗反應中碳的轉移途徑。標記DNA3H14C32P35S標記蛋白質探究噬菌體的遺傳物質同位素標記法(同位素示蹤法)用物理性質特殊的同位素來標記化學反應中原子的去向，從而示蹤物質的運行規(guī)律和變化規(guī)律?？茖W方法——檢測放射性2.穩(wěn)定同位素18O標記H2O、CO2研究光合產物O2中氧原子的來源。同位素標記法(同位素示蹤法)用物理性質特殊的同位素來標記化學反應中原子的去向，從而示蹤物質的運行規(guī)律和變化規(guī)律?？茖W方法——檢測密度或相對分子質量15N標記DNA研究DNA復制方式。(后面學習)只有DNA是遺傳物質嗎？煙草花葉病毒示意圖圖(左)和電鏡照片(右)RNA蛋白質外殼思考：如何證明煙草花葉病毒(TMV)的遺傳物質是RNA1.煙草花葉病毒的感染實驗侵染侵染結果結果RNA蛋白質A型TMVB型TMV侵染侵染2.煙草花葉病毒的重建實驗B型TMVA型TMV1、侵染實驗：用煙草花葉病毒的RNA單獨去侵染，煙草______，用煙草花葉病毒的蛋白質單獨去侵染煙草，煙草________。2、重組侵染實驗：用a型煙草花葉病毒的DNA和b型煙草花葉病毒的蛋白質組成的新病毒侵染煙草，產生的后代為：_______煙草花葉病毒；用a型煙草花葉病毒的蛋白質和b型煙草花葉病毒的RNA組成的新病毒侵染煙草，產生的后代為：_______煙草花葉病毒；3、結論：________是遺傳物質，________不是遺傳物質患病不患病a型b型RNA蛋白質總結：煙草花葉病毒侵染和重建實驗細胞生物含有DNA和RNA病毒含有DNA或RNADNA病毒RNA病毒遺傳物質是DNA遺傳物質是RNA絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNADNA是主要的遺傳物質總結提醒：具體某種生物的遺傳物質是DNA或RNA，不能加“主要”二字。1.T2噬菌體侵染細菌的部分實驗如下圖所示。下列敘述正確的是()A.①中噬菌體為子代DNA復制提供了模板和逆轉錄酶B.適當時間保溫后進行②操作,使細菌外的噬菌體外殼與細菌分離C.由該圖分析可知,實驗結果可說明DNA是主要的遺傳物質D.該實驗得到的子代噬菌體中,大多數(shù)含有放射性32PB2.赫爾希和蔡斯分別用35S和32P標記T2噬菌體的蛋白質和DNA，下列被標記的部分組合是（）A.①②B.①③C.①④D.③④A3.下列有關生物體遺傳物質的敘述，正確的是（）A.豌豆的遺傳物質主要是DNAB.酵母菌的遺傳物質主要分布在染色體上C.T2噬菌體的遺傳物質含有硫元素D.HIV的遺傳物質水解產生4種脫氧核苷酸B4.用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，經培養(yǎng)、攪拌、離心、檢測，上清液的放射性占15%，沉淀物的放射性占85%.上清液帶有放射性的原因可能是（）A.離心時間過長，上清液中析出較重的大腸桿菌B.攪拌不充分，吸附在大腸桿菌上的噬菌體未與細菌分離C.噬菌體侵染大腸桿菌后，大腸桿菌裂解釋放出子代噬菌體D.32P標記了噬菌體蛋白質外殼，離心后存在于上清液中C5.如圖甲表示將殺死的S型細菌與R型活菌混