DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件【高效備課精研+知識(shí)精講提升】高一下學(xué)期生物人教版必修2

必修二遺傳與進(jìn)化第三章基因的本質(zhì)第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)11866年孟德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)遺傳定律遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)還是DNA?21891年科學(xué)家描述減數(shù)分裂全過(guò)程31903年薩頓假說(shuō)：基因和染色體存在平行關(guān)系520世紀(jì)中葉染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成1909年4摩爾根證明：基因在染色體上科學(xué)家的足跡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(wèn)題曾引起生物學(xué)界激烈的爭(zhēng)論。問(wèn)題探討1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？遺傳物質(zhì)應(yīng)能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，可以準(zhǔn)確地復(fù)制，并傳遞給下一代，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等等。2.你認(rèn)為證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的

可行方法有哪些?例如，將特定的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)等。DNA蛋白質(zhì)染色質(zhì)

染色體由于對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)沒(méi)有清晰的了解，人們認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。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年代氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。沒(méi)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)。20世紀(jì)30年代一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)或是其他物質(zhì)，最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是什么？

必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開(kāi)，單獨(dú)、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰(shuí)是遺傳物質(zhì)。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思艾弗里艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲斯的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（一）了解肺炎鏈球菌1.肺炎鏈球菌是一種能引起人的肺炎和呼吸系統(tǒng)疾病的細(xì)菌。對(duì)小鼠也有極大的殺傷力，使小鼠患肺炎，并發(fā)敗血癥死亡。20世紀(jì)初，肺炎大爆發(fā)，美國(guó)每年有5萬(wàn)人因肺炎去世。而引發(fā)肺炎的罪魁禍?zhǔn)资欠窝祖溓蚓?。肺炎鏈球?.肺炎鏈球菌的種類項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落菌體毒性表面光滑

（Smooth）表面粗糙（rough）小鼠不致死可使小鼠致死多糖類的莢膜（二）格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)第二組注射R型活細(xì)菌小鼠不死亡第一組小鼠死亡，分離出S型活細(xì)菌注射S型活細(xì)菌小鼠不死亡第三組注射加熱致死的S型細(xì)菌小鼠死亡，分離出S型活細(xì)菌第四組R型活細(xì)菌+加熱致死S型細(xì)菌對(duì)照原則、單一變量原則1.對(duì)比第一、第二組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說(shuō)明了什么？R型活細(xì)菌不會(huì)使小鼠死亡，而S型活細(xì)菌可使小鼠死亡。2.對(duì)比第二、第三組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說(shuō)明了什么？加熱致死的S型細(xì)菌不會(huì)使小鼠死亡。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析3.

第四組小鼠為什么會(huì)死亡？體內(nèi)分離出的S型細(xì)菌從哪里來(lái)？可能有某種物質(zhì)使S型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了致病的R型細(xì)菌。4.

這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的S型活細(xì)菌的后代也是有毒性的S型細(xì)菌，又說(shuō)明了什么？轉(zhuǎn)化的性狀可以穩(wěn)定遺傳加熱致死的S型細(xì)菌使部分活的R型細(xì)菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化，變成了活的S型細(xì)菌，使小鼠死亡。體內(nèi)分離出的S型細(xì)菌由R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化而來(lái)。R型菌S型菌

轉(zhuǎn)化因子S型菌

后代5.在殺死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？哪一個(gè)才是轉(zhuǎn)化因子呢？如何才能在這些物質(zhì)中將它找出來(lái)呢？多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)RNADNA……多糖蛋白質(zhì)RNADNA脂質(zhì)S型細(xì)菌把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)地、直接地觀察它們的作用。艾弗里體外轉(zhuǎn)化（三）艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

實(shí)驗(yàn)材料：

自變量：

因變量：

找到轉(zhuǎn)化因子是什么？培養(yǎng)基、R型活細(xì)菌、S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物、各種酶加熱殺死的S型細(xì)菌中各種物質(zhì)的成分R型細(xì)菌是否被轉(zhuǎn)化（三）艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.制備S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液S型細(xì)菌死亡的S型細(xì)菌S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液加熱致死破碎，使用酶除去絕大部分糖類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)提取物中含有少量蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA、DNA。

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(kāi)；當(dāng)溫度恢復(fù)至室溫后，DNA雙鏈能夠重新恢復(fù)，但蛋白質(zhì)的活性無(wú)法恢復(fù)。用酶解法分別去除細(xì)胞提取液中各種成分后，觀察S細(xì)菌提取液能否將R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路（三）艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+S型細(xì)菌R型細(xì)菌有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+S型細(xì)菌R型細(xì)菌混合混合有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+混合只長(zhǎng)R型細(xì)菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。對(duì)照原則、單一變量原則①第一組中加熱致死后的S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是培養(yǎng)皿中長(zhǎng)出了S型活細(xì)菌。這說(shuō)明什么？

S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物（蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA、DNA）中含有某種促使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)-轉(zhuǎn)化因子。②實(shí)驗(yàn)中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？加入蛋白酶是為了證明實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的不是蛋白質(zhì)；加入RNA酶是為了證明實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的不是RNA；加入酯酶是為了證明實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的不是酯類物質(zhì)。③第一至四組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為什么既有R型細(xì)菌，又有S型細(xì)菌？

S型細(xì)菌中的轉(zhuǎn)化因子只能使部分R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析④第五組，用DNA酶處理S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液之后再與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，為什么培養(yǎng)皿中只有R型細(xì)菌？DNA酶能水解DNA，從而破壞了DNA分子的結(jié)構(gòu)，使其喪失轉(zhuǎn)化功能。DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)結(jié)

論⑤S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中已經(jīng)去除了蛋白質(zhì)，那么加入蛋白酶的這一組實(shí)驗(yàn)是否多余？不多余，并未徹底去除，提取物中去除的是大部分蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)。后面再加入酶，可以保證與R型細(xì)菌反應(yīng)的S型細(xì)菌提取液中不含有S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)等物質(zhì)?；蛑亟MR型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的原理：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X基因控制R型細(xì)菌形成莢膜注意：只是少數(shù)R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌知識(shí)拓展轉(zhuǎn)化率極低減法原理加法原理含義：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。舉例：在“比較過(guò)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)組分別作加溫、滴加FeC13溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就利用了“加法原理”。含義：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。舉例：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)，就利用了“減法原理”。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)組科學(xué)方法——自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”項(xiàng)目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)細(xì)菌在小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn)對(duì)照R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的致病性對(duì)照S型細(xì)菌各組成成分的作用進(jìn)行對(duì)照巧妙構(gòu)思用加熱殺死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌混合注入小鼠體內(nèi)，與用加熱殺死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明確實(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)化每個(gè)實(shí)驗(yàn)組用酶解法特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)聯(lián)系①所用材料相同②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的延伸③兩實(shí)驗(yàn)都遵循對(duì)照原則、單一變量原則肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的比較1.格里菲思用肺炎鏈球菌在小鼠身上進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，關(guān)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)論錯(cuò)誤的是(

)A.說(shuō)明了肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNAB.說(shuō)明了R型活細(xì)菌在一定條件下能夠轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌C.說(shuō)明了R型活細(xì)菌是無(wú)毒性的D.說(shuō)明了加熱致死的S型細(xì)菌是無(wú)毒性的A2.如圖表示某生物興趣小組做的肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)BA.DNA酶的作用是水解S型細(xì)菌的DNAB.結(jié)果1中S型肺炎鏈球菌占絕大多數(shù)C.該實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)D.結(jié)果2中全部為R型肺炎鏈球菌

但是，仍有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑。因?yàn)榘ダ飳?shí)驗(yàn)中無(wú)法真正去除蛋白質(zhì)，可能仍存在少量的蛋白質(zhì)。有沒(méi)有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)去觀察它們的作用呢？三、噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)（一）了解噬菌體①成分只有蛋白質(zhì)和DNA②一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，僅能在大腸桿菌內(nèi)繁殖。③繁殖時(shí)，僅將遺傳物質(zhì)導(dǎo)入大腸桿菌，其他物質(zhì)保留在體外。侵入別的細(xì)菌合成組裝釋放吸附注入吸附，注入，合成，組裝，釋放1.T2噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程2.為什么選擇T2噬菌體來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？選材的原因：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。②繁殖快。細(xì)菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。③便于實(shí)驗(yàn)控制變量。T2噬菌體在繁殖時(shí)，僅將遺傳物質(zhì)導(dǎo)入大腸桿菌，其他物質(zhì)保留在體外。三、噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)（二）赫爾希與蔡斯的實(shí)驗(yàn)赫爾希蔡斯阿弗雷德·赫希與另外兩位科學(xué)家獲得1969年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，理由是“發(fā)現(xiàn)確認(rèn)病毒的遺傳結(jié)構(gòu)”。不過(guò)，瑪莎·蔡斯卻無(wú)緣獲得此獎(jiǎng)項(xiàng)。哪一種物質(zhì)進(jìn)入了大腸桿菌體內(nèi)？DNA和蛋白質(zhì)不能直接看到，怎么辦？放射性元素分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)選擇什么元素進(jìn)行放射性標(biāo)記實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記法組成元素蛋白質(zhì):DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P可以直接在35S、32P的培養(yǎng)基中標(biāo)記噬菌體嗎？不可以，噬菌體是病毒，無(wú)法單獨(dú)在培養(yǎng)基上存活，應(yīng)用含被標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體（二）赫爾希與蔡斯的實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌離心并檢測(cè)放射性檢測(cè)子代噬菌體的放射性短時(shí)間保溫?zé)o放射性標(biāo)記的細(xì)菌使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果35S標(biāo)記的噬菌體上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌體中無(wú)35S甲組說(shuō)明：T2噬菌體中的蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入大腸桿菌。用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性也較高，可能是什么原因造成的？（1）保溫時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒(méi)有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)；（2）保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代。32P標(biāo)記的噬菌體上清液放射性很低沉淀物放射性很高子代噬菌體中含有32P乙組說(shuō)明DNA是真正的遺傳物質(zhì)2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)35S標(biāo)記的噬菌體32P標(biāo)記的噬菌體上清液沉淀物子代噬菌體結(jié)論放射性高放射性低無(wú)放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞

DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中

DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株得到全新病毒不能得到病毒：RNA蛋白質(zhì)煙草花葉病毒（TMV）只含蛋白質(zhì)和RNA患病不患病四、RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證明五、DNA是主要的遺傳物質(zhì)這句話的含義是：①絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質(zhì)凡是有DNA的生物凡是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物②極少數(shù)生物沒(méi)有DNA，只有RNA一種核酸，則RNA是遺傳物質(zhì)，

如煙草花葉病毒、艾滋病病毒HIV、大多數(shù)流感病毒等

就整個(gè)生物界來(lái)說(shuō)，絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)；但對(duì)某些生物體來(lái)說(shuō)，遺傳物質(zhì)只能是DNA或RNA。1.下圖是T2噬菌體侵