3.1DNA是主要的遺傳物質（精美課件）-高一生物下學期精美課件（2019人教版必修2）

必修2第3章第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質DNAgeneticmaterial導入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界激烈的討論。你認為遺傳物質應具有什么特點?①能夠精準地自我復制，使得前后代具有一定的連續(xù)性②能夠指導蛋白質合成，從而控制生物體的性狀和新陳代謝③能夠儲存大量遺傳信息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，并遺傳給后代對遺傳物質的早期推測20世紀20年代大多數(shù)科學家認為蛋白質是生物體的遺傳物質蛋白質是多種氨基酸連接而成的生物大分子；氨基酸按不同順序排列形成不同蛋白質。氨基酸多種多樣的排列順序可能蘊含著遺傳信息20世紀30年代認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位。DNA由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子；脫氧核苷酸有4種，每一種有一個特定堿基。但對DNA的結構沒有清晰的了解oHHHHHOHCH2APoooHoH腺嘌呤脫氧（核糖）核苷酸脫氧核糖磷酸oHHHHHOHCH2TPoooHoH胸腺嘧啶脫氧（核糖）核苷酸脫氧核糖磷酸oHHHHHOHCH2GPoooHoH鳥嘌呤脫氧（核糖）核苷酸脫氧核糖磷酸oHHHHHOHCH2CPoooHoH胞嘧啶脫氧（核糖）核苷酸脫氧核糖磷酸1.格里菲斯的肺炎鏈球菌的轉化實驗（體內(nèi)實驗）（1）科學家：格里菲斯（2）實驗材料：肺炎鏈球菌、小鼠DNA是遺傳物質的證明思考：細菌是科學研究中經(jīng)常用到的一種實驗材料，科學家為什么用細菌作為實驗材料？①個體很小，結構簡單：細菌是單細胞生物，易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。

②繁殖快：細菌20～30min就可繁殖一代。類型R型細菌S型細菌菌落莢膜毒性粗糙（rough）光滑（smooth）無有無有無莢膜有莢膜莢膜是某些細菌的細胞壁外面包圍的一層膠狀物質，主要成分為多糖。莢膜本身無毒性，但在動物體內(nèi)能夠幫助細菌抵抗免疫細胞的吞噬消化。無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物體后，容易被吞噬細胞吞噬并殺滅。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(nèi)生活并繁殖。補充知識：為什么R型菌沒有莢膜表現(xiàn)為有毒性，而S型菌有莢膜表現(xiàn)為無毒性，莢膜本身有毒嗎？（3）實驗過程：G1:R型菌G2:S型菌G3:活的S型細菌有毒，R型菌無毒加熱殺死的S型菌加熱可殺死S型菌G4:R型+加熱殺死的S型分離出了活的S型菌思考1.S型的活細菌哪里來的？S型菌是如何“死而復生”的？死亡S型細菌+活的R型細菌轉化S型活細菌可遺傳后代S型活細菌結論：加熱殺死的S型細菌中含有“轉化因子”將R型活細菌轉化為S型活細菌2.“轉化因子”到底是什么？加熱殺死的S型菌中含有的物質3.致死的S型細菌中含有哪些物質？根據(jù)遺傳物質的特點猜一猜哪一個才是轉化因子呢？多糖、脂質、蛋白質、RNA、DNA4.怎樣通過實驗證明誰是肺炎鏈球菌的遺傳物質呢？把S型細菌的各種物質分開，單獨的、直接的觀察它們的作用。5.肺炎鏈球菌的轉化實質：S型菌的DNA片段整合到了R型菌的DNA中，使受體細胞獲得了新的遺傳信息，即發(fā)生了基因重組。兩個思路：①直接分離S型菌各種物質②通過“酶解法”，將物質一個個排除，通過觀察剩余提取物的轉化活性來尋找轉化因子。6.通過什么方法將蛋白質、DNA等物質分開？科學方法：“加法原理”和“減法原理”與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。如“比較過氧化氫在不同條件下的分解”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。如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。“加法原理”：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素?！皽p法原理”：判斷：(1)向瓊脂塊噴灑生長素(2)向水中泵入空氣(3)減少水中的空氣2.艾弗里的肺炎鏈球菌的轉化實驗（體外實驗）＋G1:含R型菌S型菌細胞提取物G2:＋含R型菌S型菌細胞提取物R型菌S型菌R型菌S型菌混合混合+RNA酶G3:＋含R型菌S型菌細胞提取物R型菌S型菌混合+蛋白酶G4:＋含R型菌S型菌細胞提取物R型菌S型菌混合+脂酶G5:＋含R型菌S型菌細胞提取物R型菌混合+DNA酶思考2.第2、3、4組結果說明了什么？說明：RNA、脂質、蛋白質不是“轉化因子”3.第5組結果說明了什么？說明：DNA是“轉化因子”4.轉化形成的S型菌可以增殖產(chǎn)生新的S型菌嗎？可以1.加入酶的作用是什么？去除特定的物質5.加熱會破壞S型菌的蛋白質和DNA嗎？6.如果把S型細菌的DNA提取出來，直接注射到小鼠體內(nèi)，能否從小鼠體內(nèi)分離得到S型菌？R型菌轉化為S型菌的前提是S型菌DNA整合至R型菌的DNA中，直接注入會導致DNA被小鼠體內(nèi)的DNA酶分解蛋白質和核酸對于高溫的耐受力不同。溫度在80-100℃時，蛋白質失活，DNA雙鏈解開；當溫度恢復至室溫后，DNA雙鏈能夠重新恢復，但蛋白質的活性無法恢復。7.R型菌轉化為S型菌的比例如何？R型菌只是少數(shù)轉化成了S型菌8.R型菌轉化為S型菌的實質是什么？基因重組提醒：S型活細菌才具毒性，切不可認為S型細菌的DNA使小鼠致死。S型細菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱殺死被破壞的S型細菌[補充知識]R型菌轉化為S型菌時，發(fā)生基因重組的過程X基因吸附在R型細菌表面X基因進入R型細菌重組R型細菌轉化成S型細菌體內(nèi)轉化實驗中，小鼠體內(nèi)S型細菌和R型細菌的含量變化曲線如下圖所示：（1）ab段：將加熱致死的S型細菌與R型細菌混合后注射到小鼠體內(nèi)，ab時間段內(nèi)，小鼠體內(nèi)還沒形成大量的R型細菌的抗體，故該時間段內(nèi)R型細菌數(shù)量增多。（2）bc段：小鼠體內(nèi)形成大量的抗R型細菌的抗體，致使R型細菌數(shù)量減少。（3）cd段：c點對應的時間點之前，已有少量R型細菌轉化為S型細菌，S型細菌能降低小鼠的免疫力，導致R型細菌大量繁殖，所以cd段R型細菌數(shù)量增多。[補充知識]體內(nèi)轉化實驗中細菌數(shù)量變化曲線分析體內(nèi)轉化實驗VS體外轉化實驗項目體體內(nèi)轉化實驗內(nèi)轉化實驗體外轉化實驗科學家細菌培養(yǎng)實驗構思實驗對照觀察指標實驗結論聯(lián)系格里菲思艾弗里小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基小鼠是否死亡培養(yǎng)基中菌落類型已經(jīng)加熱致死的S型細菌體內(nèi)有轉化因子轉化因子是DNA，DNA是S型細菌的遺傳物質①所用材料相同②體內(nèi)轉化實驗是體外轉化實驗的基礎，體外轉化實驗是體內(nèi)轉化實驗的延伸③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則用加熱殺死的S型細菌和R型活細菌混合注入小鼠體內(nèi)，與用加熱殺死的S型細菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實驗，說明確實發(fā)生了轉化每個實驗組用酶解法特異性地去除S型細菌一種物質，觀察能否使R型細菌發(fā)生轉化，從而鑒定出DNA是遺傳物質R型細菌與S型細菌的致病性對照S型細菌各組成成分的作用進行對照練一練1．艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗與赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗具有重要意義。下列關于兩個實驗的敘述，正確的是（）A．噬菌體侵染細菌實驗運用了同位素標記法B．兩個實驗的實驗思路是不同的C．肺炎鏈球菌體外轉化實驗運用了加法原理D．兩個實驗最終證明了DNA是主要的遺傳物質A、T2噬菌體侵染細菌的實驗采用了放射性同位素標記法，即用32P標記DNA或用35S標記蛋白質，A正確；B、“噬菌體侵染細菌的實驗”與艾弗里的“肺炎鏈球菌轉化實驗”都是設法把DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地去觀察DNA或蛋白質的作用，增加了實驗的說服力，因此上述兩個實驗的思路是相同的，B錯誤；C、肺炎鏈球菌體外轉化實驗運用了減法原理，通過加入相應的酶去除某種物質來研究被去除物質的作用，C錯誤；D、兩個實驗最終證明了DNA是遺傳物質，而不能證明DNA是主要的遺傳物質，D錯誤。2．如圖為艾弗里肺炎雙球菌體外轉化實驗的部分過程，下列相關敘述錯誤的是（

）A．要控制好過程①酶處理時間，確保底物完全水解B．過程②甲或乙的加入量直接影響到R型細菌的轉化率C．若用DNA酶分解從S型活細菌中提取的DNA，可使R型細菌發(fā)生轉化D．過程⑤中，通過觀察菌落形態(tài)可以得到實驗結果A、過程①中，酶處理時間要足夠長，以使底物完全水解，A正確；B、一定范圍內(nèi)，甲或乙加入量越大，R型細菌的轉化率越高，故過程②甲或乙的加入量直接影響到R型細菌的轉化率，B正確；C、若用DNA酶分解從S型活細菌中提取的DNA，會使S型活細菌的DNA水解掉，R型細菌不會發(fā)生轉化，C錯誤；D、S型細菌的菌落表面光滑，R型細菌的菌落表面粗糙；通過觀察菌落形態(tài)可以判斷是否有S型細菌產(chǎn)生，故過程⑤中，通過觀察菌落形態(tài)可以得到實驗結果，D正確。3．下列關于肺炎雙球菌轉化實驗的敘述，錯誤的是（）A．格里菲思的轉化實驗證明了DNA是轉化因子B．加熱殺死的S型菌能促使R型菌轉化為S型菌C．S型細菌的菌落表面光滑，毒性較強，可致小鼠死亡D．艾弗里實驗中轉化的有效性與提取的DNA的純度有密切關系A、能證明DNA是轉化因子的實驗是艾弗里的體外轉化實驗，A錯誤；B、加熱殺死的S型菌中的DNA能促使R型菌轉化為S型菌，B正確；C、S型細菌有莢膜，菌落表面光滑，S型細菌的毒性較強，可致小鼠死亡，C正確；D、艾弗里實驗中轉化的有效性與提取的DNA的純度有密切關系，DNA的純度越高，轉化就越有效，D正確。4．肺炎鏈球菌的轉化實驗是探究生物遺傳物質的經(jīng)典實驗，如圖表示體內(nèi)轉化實驗和體外轉化實驗中R型細菌和S型細菌的數(shù)量變化曲線。下列敘述錯誤的是（

）A．圖①中的乙和圖②中的甲表示兩實驗中R型細菌的數(shù)量變化B．圖①中乙曲線對應的細菌數(shù)量先下降后上升與小鼠免疫力的改變相關C．圖②的變化曲線是R型細菌培養(yǎng)液與加入蛋白酶的S型細菌提取物混合后培養(yǎng)的結果D．圖②中兩種細菌達到一定數(shù)量后不再增加與培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質的量有關A、分析圖可知，圖①中甲最開始數(shù)量為0，所以甲表示S型細菌的數(shù)量變化曲線，乙表示R型細菌的數(shù)量變化曲線，同理圖②中，甲表示R型細菌的數(shù)量變化曲線，A正確；B、圖①中乙曲線表示R型細菌的數(shù)量變化，其數(shù)量先下降后上升與小鼠免疫力的改變相關，B正確；C、圖②的變化曲線中包括R型和S型兩種細菌的變化曲線，說明分解S型細菌中的某種物質后沒有影響轉化，可以是R型細菌培養(yǎng)液與加入蛋白酶的S型細菌提取物混合后培養(yǎng)的結果，還可以是加入RNA酶、酯酶的結果，C錯誤；D、圖②中兩種細菌達到一定數(shù)量后不再增加與培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質有限有關，D正確。必修2第3章第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質DNA匯報人:第一PPT第二課時geneticmaterial3.噬菌體侵染細菌的實驗T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，頭部和尾部的外殼由蛋白質構成，頭部含有DNA。（1）科學家：赫爾希和蔡斯（2）實驗材料：T2噬菌體、大腸桿菌T2噬菌體的模式圖頭部尾部DNA蛋白質大腸桿菌的模式圖（3）實驗思路：將DNA和蛋白分隔開，單獨的觀察他們的作用⑴個體很小，結構簡單。細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼。⑵繁殖快。細菌20~30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。(3)T2噬菌體在侵染大腸桿菌時，只有遺傳物質進入大腸桿菌。思考1.選擇T2噬菌體和大腸桿菌的原因？寄生在大腸桿菌體內(nèi)2.

T2噬菌體既然是病毒，其生活方式是什么？模板

的DNA合成T2噬菌體DNA原料

提供的4種脫氧核苷酸合成T2噬菌體蛋白質原料_________________場所_________________T2噬菌體大腸桿菌大腸桿菌的氨基酸大腸桿菌的核糖體3.

T2噬菌體的復制方式是：自我復制4.

T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程分為：吸附→注入→合成→組裝→釋放核心問題：什么物質進入了大腸桿菌指導合成噬菌體子代？三種情況：第一種：蛋白質外殼進入大腸桿菌，DNA未進入第二種：DNA進入大腸桿菌，蛋白質外殼未進入第三種：DNA、蛋白質均進入大腸桿菌Q：怎樣才能知道噬菌體的DNA和蛋白質外殼有沒有進入大腸桿菌？放射性同位素標記法Q：蛋白質和DNA應該分別用什么元素標記呢？[資料]T2噬菌體中60%是蛋白質，40%是DNA。僅蛋白質中含有硫，磷幾乎都存在于DNA中DNA:C、H、O、N、P蛋白質:C、H、O、N、S35S32P注意：不能同時用35S、32P進行標記，說不清放射性到底是蛋白質還是DNA，只能檢測放射性的部位，不能檢測放射性的種類CRHCOOHH2N放射性所在的部位：35S32PQ：可以用C/H/O/N元素進行標記嗎？不行；無法區(qū)分DNA與蛋白質Q：如何用35S、32P分別標記噬菌體的蛋白質和DNA？能否直接將其分別放在含35S、32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)？T2噬菌體營寄生生活、無法獨立生存。應先培養(yǎng)細菌，再用細菌培養(yǎng)噬菌體。（4）實驗步驟：①先用帶有放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，分別得到35S和32P標記的大腸桿菌。②再用未被標記的T2噬菌體分別侵染35S和32P標記的大腸桿菌，分別得到了蛋白質含有35S標記或DNA含有32P標記的T2噬菌體。③再用蛋白質被35S標記或DNA被32P標記的T2噬菌體分別侵染未標記的大腸桿菌，保溫、攪拌、離心，檢測四個環(huán)節(jié)，就能判斷T2噬菌體的遺傳物質。G1：大腸桿菌＋含35S的培養(yǎng)基→含35S的大腸桿菌G2：大腸桿菌＋含32P的培養(yǎng)基→含32P的大腸桿菌G1：

T2噬菌體＋含35S的大腸桿菌→含35S的T2噬菌體G2：T2噬菌體＋含32P的大腸桿菌→含32P的T2噬菌體G1：攪拌保溫離心檢測上清液放射性很高沉淀物放射性很低在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S細菌裂解環(huán)節(jié)一：保溫讓蛋白質被35S標記的T2噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌環(huán)節(jié)二：攪拌使吸附在大腸桿菌上的噬菌體顆粒與之分離環(huán)節(jié)三：離心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環(huán)節(jié)四：檢測檢測上清液和沉淀物中的放射性，以及釋放出的子代噬菌體中的放射性，確定被標記的蛋白質是否是遺傳物質被標記的35S蛋白質外殼沒有進入大腸桿菌也未參與噬菌體的形成G2：攪拌保溫上清液放射性很低沉淀物放射性很高在新形成的噬菌體中部分檢測到32P細菌裂解環(huán)節(jié)一：保溫讓DNA被32P標記的T2噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌環(huán)節(jié)二：攪拌使吸附在大腸桿菌上的噬菌體顆粒與之分離環(huán)節(jié)三：離心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環(huán)節(jié)四：檢測檢測上清液和沉淀物中的放射性，以及釋放出的子代噬菌體中的放射性，確定被標記的蛋白質是否是遺傳物質離心檢測被標記的32PDNA進入大腸桿菌參與噬菌體成1.35S標記蛋白質的一組，為什么在沉淀物中也出現(xiàn)了少量放射性？思考噬菌體（有放射性）大腸桿菌（無放射性）理想狀態(tài)下實際情況攪拌不充分導致個別噬菌體未與大腸桿菌分開2.35S標記蛋白質的一組，如果保溫時間過長會影響放射性的分布嗎？理想狀態(tài)下保溫時間合適，噬菌體注入遺傳物質，但子代噬菌體未釋放出來時間過長保溫時間過長，噬菌體將遺傳物質注入大腸桿菌，大腸桿菌裂解，子代噬菌體釋放出來離心后子代噬菌體進入上清液Q：子代噬菌體具有放射性嗎?子代噬菌體不具有放射性，因為子代噬菌體是以未被標記的大腸桿菌中的物質為原料合成的。3.35S標記蛋白質的一組，如果保溫時間過短會影響放射性的分布嗎？理想狀態(tài)下保溫時間合適，噬菌體注入遺傳物質，但子代噬菌體未釋放出來時間過短保溫時間過短，噬菌體未將遺傳物質注入大腸桿菌，攪拌后，噬菌體與大腸桿菌分開Q：35S標記蛋白質的一組，DNA具有放射性嗎?DNA