【課件】DNA是主要的遺傳物質(zhì)第1課時(shí)課件2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

第3章基因的本質(zhì)第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)（一）01科學(xué)家是怎樣證明DNA是遺傳物質(zhì)的？02為什么說DNA是主要的遺傳物質(zhì)？03什么是“加法原理”和“減法原理”？04你對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟?問題探討20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個(gè)問題曾引起生物學(xué)界激烈的爭論。1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)應(yīng)該具有什么特點(diǎn)？2.你認(rèn)為要想說明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些？①儲(chǔ)存大量的遺傳信息②結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定③可以準(zhǔn)確地復(fù)制并傳遞給下一代等例如，將待定的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)等。P42遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)？一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)染色體主要組成成分蛋白質(zhì)和DNA

染色體能連續(xù)和穩(wěn)定的遺傳孟德爾提出性狀由遺傳因子控制摩爾根證明基因位于染色體上請(qǐng)預(yù)習(xí)教材P42-46相關(guān)內(nèi)容，并完成金榜新學(xué)案P47-P48基礎(chǔ)知識(shí)梳理及概念檢測(cè)9876543210543210秒：43210000500000一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。人們認(rèn)識(shí)到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子20世紀(jì)20年代20世紀(jì)30年代沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)對(duì)DNA結(jié)構(gòu)沒有清晰認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位蛋白質(zhì)形成過程示意圖一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)“我們表示懷疑！”艾弗里赫爾希格里菲思蔡斯首先向“遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)”提出挑戰(zhàn)的是誰？他做了什么實(shí)驗(yàn)？二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思實(shí)驗(yàn)材料：小鼠肺炎鏈球菌肺炎鏈球菌特點(diǎn)多糖莢膜菌落表面特征毒性S型細(xì)菌R型細(xì)菌有光滑（Smooth）有無粗糙（Rough）無S型菌電鏡圖S型光滑菌落R型粗糙菌落二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思小鼠死亡分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出小鼠之死的可能假說，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說假說：①R型活細(xì)菌導(dǎo)致小鼠死亡。②加熱殺死的S型菌導(dǎo)致小鼠死亡。③R型活細(xì)菌與加熱致死的S型共同起作用導(dǎo)致小鼠死亡。驗(yàn)證：用R型活細(xì)菌或熱殺死的S型菌分別注射小鼠，觀察現(xiàn)象。將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射加熱致死的原理：蛋白質(zhì)和核酸對(duì)于高溫的耐受力是不同的。在80~100℃的溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)失活，DNA雙鏈解開;當(dāng)溫度降至55℃以下時(shí)，DNA雙鏈能夠重新恢復(fù)，但蛋白質(zhì)的活性不能恢復(fù)。將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活菌第四組加熱致死的S型細(xì)菌小鼠不死亡第三組S型活細(xì)菌小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌第二組R型活細(xì)菌小鼠不死亡第一組二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活菌第四組加熱致死的S型細(xì)菌小鼠不死亡第三組S型活細(xì)菌小鼠死亡，從小鼠體內(nèi)分離出S型活細(xì)菌第二組R型活細(xì)菌小鼠不死亡第一組二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思無毒性的R型活細(xì)菌與被加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌，而且這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以遺傳的。（1）前兩組實(shí)驗(yàn)的作用？（2）第3組實(shí)驗(yàn)與哪一組形成對(duì)照？說明什么問題？（3）第4組實(shí)驗(yàn)與哪一組結(jié)果相同？說明什么，如何驗(yàn)證？（4）第4組結(jié)果出現(xiàn)的原因是什么？對(duì)照。與第二組，說明只有活的S型細(xì)菌可以使小鼠患敗血癥死亡。與第二組，說明第四組產(chǎn)生活的S型細(xì)菌，可以在尸體中分離到S型細(xì)菌從格里菲思的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有什么啟示？實(shí)驗(yàn)中要控制單一變量和設(shè)置對(duì)照組二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)推論：格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)加熱殺死S型菌加熱殺死的S型菌含有促成轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)—“轉(zhuǎn)化因子”R型活菌S型活菌轉(zhuǎn)化多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)RNADNA……多糖蛋白質(zhì)RNADNA脂質(zhì)加熱殺死的S型菌體內(nèi)含有多種物質(zhì)，究竟誰是轉(zhuǎn)化因子？二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：肺炎鏈球菌細(xì)菌培養(yǎng)基艾弗里究竟誰是轉(zhuǎn)化因子？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明？實(shí)驗(yàn)思路分析：如果你是艾弗里，想知道轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)，你有什么思路嗎?如果能夠獲得S型菌的各組分獲得純凈物，你又如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖解。實(shí)際上由于技術(shù)手段的限制，很難人為得到S型菌各組分的純凈物，又該怎么辦呢？將S型菌各種組分提純后，再分別去研究它們的作用采用控制單一變量法，分別研究他們各自的作用減法原理，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組利用酶解法特異性的去除某種物質(zhì)，研究去除的這種物質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響（加法原理）二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法P46自變量控制中的”加法原理”和“減法原理”1.加法原理與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。在”比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組分別作加熱、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。2.減法原理與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素。在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)。二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵思路：設(shè)法去除S型細(xì)菌的各組分后分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，觀察是否具有轉(zhuǎn)化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：①只有提取物中含有DNA才發(fā)生轉(zhuǎn)化②DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率越高③用DNA酶處理DNA后，停止轉(zhuǎn)化二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：①只有提取物中含有DNA才發(fā)生轉(zhuǎn)化②DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率越高③用DNA酶處理DNA后，停止轉(zhuǎn)化艾弗里等人進(jìn)一步分析細(xì)胞提取物的理化特性（如N/P比值，酶學(xué)分析、電泳分析等），發(fā)現(xiàn)這些特性都與DNA的極為相似，于是得出結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。艾弗里的肺炎鏈球菌實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為什么S型菌的DNA能使Ｒ型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化?這種轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是什么?實(shí)驗(yàn)過程歸納：S型菌的基因整合到了Ｒ型菌的DNA中，并且表達(dá)出來。

轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基因重組。S型細(xì)菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型細(xì)菌X基因吸附在R型細(xì)菌表面X基因進(jìn)入R型細(xì)菌重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌艾弗里的實(shí)驗(yàn)不被人接受主要有以下幾方面的原因：受技術(shù)手段限制，提取的DNA純度不高。當(dāng)時(shí)科學(xué)界深信蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。20世紀(jì)初，生物化學(xué)家列文提出“四核苷酸假說”，認(rèn)為DNA是單調(diào)重復(fù)的分子（如ATCGATCG……），這一結(jié)構(gòu)很難承載復(fù)雜的遺傳信息，由21種氨基酸為基本單位構(gòu)成的蛋白質(zhì)似乎含有無數(shù)復(fù)雜且不重復(fù)的遺傳信息。而艾弗里的實(shí)驗(yàn)中含有微量的蛋白質(zhì)，因此，很多科學(xué)家不接受艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。二、肺炎鏈球菌菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)O.Avery艾弗里等人不僅揭開“格里菲思之謎”，并且在世界上第一次用實(shí)驗(yàn)結(jié)果確切地證明遺傳基因就在DNA上，具有劃時(shí)代的意義。但遺憾的是，由于種種原因，艾弗里未獲得諾貝爾獎(jiǎng)。這不是艾弗里的遺憾，而是諾貝爾獎(jiǎng)的遺憾。準(zhǔn)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者項(xiàng)目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者培養(yǎng)細(xì)菌實(shí)驗(yàn)對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論兩個(gè)實(shí)驗(yàn)

的聯(lián)系格里菲思艾弗里及其同事用小鼠(體內(nèi)）用培養(yǎng)基(體外）R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的致病性對(duì)照加熱致死的S型細(xì)菌能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌加熱致死的S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子S型細(xì)菌各成分作用的相互對(duì)照S型細(xì)菌的DNA使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是①所用材料相同,都是肺炎鏈球菌(R型和S型）

②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ),僅說明加熱致死的S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子,體

外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明轉(zhuǎn)化因子是DNA

③兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則拓展訓(xùn)練在肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中,將加熱致死的S型細(xì)菌與R型細(xì)菌混合后,注射到小鼠體內(nèi),小鼠死亡,則小鼠體內(nèi)S型、R型細(xì)菌含量變化情況最可能是()B拓展訓(xùn)練下列關(guān)于肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的說法,正確的是