3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)（精講課件）

第1節(jié)

DNA是主要的遺傳物質(zhì)第3章基因的本質(zhì)必修二肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2目錄生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3習(xí)題檢測4一、學(xué)習(xí)目標(biāo)二、重難點(diǎn)1.闡明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的探索過程。2.說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。3.說明自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。4.認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識是不斷深化、不斷完善的過程，認(rèn)同實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是遺傳物質(zhì)中的作用。1.肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過程。2.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1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)可能具有什么特點(diǎn)？①能夠精確的自我復(fù)制；②能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝③能貯存大量的遺傳信息；④結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等。對遺傳物質(zhì)的早期推測①氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。1.20世紀(jì)20年代②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)。①人們認(rèn)識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。2.20世紀(jì)30年代②意識到DNA的重要性，但對DNA結(jié)構(gòu)沒有清晰認(rèn)識。?蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)占主導(dǎo)地位。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1一、肺炎鏈球菌的類型項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落菌體有無莢膜有無毒性表面光滑Smooth表面粗糙Rough有無多糖莢膜有無S型肺炎鏈球菌可以引起人類和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥而死亡。莢膜是什么？有什么作用？

莢膜是某些細(xì)菌的細(xì)胞壁外面包圍的一層膠狀物質(zhì)。無莢膜的肺炎鏈球菌，感染人體或動物體后，容易被吞噬細(xì)胞吞噬并殺滅。有莢膜的肺炎鏈球菌可抵抗吞噬紐胞的吞噬，有利于細(xì)菌在宿主體內(nèi)生活并繁殖。

S型細(xì)菌具有多糖類莢膜，可以抵御吞噬細(xì)胞的吞噬，不能被宿主的正常防御機(jī)制所清除，因而導(dǎo)致宿主感染。

R型細(xì)菌沒有多糖類莢膜，感染細(xì)胞后容易被吞噬并殺滅。一、肺炎鏈球菌的類型肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1二、格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)注射加熱殺死的S型菌+R型活細(xì)菌說明R型菌無毒性說明S型菌有毒性說明加熱殺死的S型菌失去毒性分離出的細(xì)菌大部分是R型菌對照原則、單一變量原則從第四組實(shí)驗(yàn)的小鼠尸體中分離出的有致病性的S型活細(xì)菌，其后代也是有致病性的S型細(xì)菌。由此可以判斷：已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)—“轉(zhuǎn)化因子”。R型菌S型菌轉(zhuǎn)化因子S型菌

后代

【提醒】發(fā)生轉(zhuǎn)化的只是少部分R型細(xì)菌。二、格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化后的S型細(xì)菌后代還是S，說明轉(zhuǎn)化后可以穩(wěn)定遺傳。

格里菲思第四組實(shí)驗(yàn)中，小鼠體內(nèi)S型細(xì)菌、R型細(xì)菌含量的變化情況如圖所示，則：①ab段R型細(xì)菌數(shù)量減少的原因是：②bc段R型細(xì)菌數(shù)量增多的原因是：③后期出現(xiàn)的大量S型細(xì)菌的來源:小鼠進(jìn)行免疫反應(yīng)致使R型細(xì)菌數(shù)量減少。

R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌后，S型細(xì)菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型細(xì)菌大量繁殖。R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌繁殖而來。轉(zhuǎn)化后的S型細(xì)菌可穩(wěn)定遺傳。二、格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1三、艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)多糖

脂類

蛋白質(zhì)

RNA

DNA加熱殺死的S型細(xì)菌在殺死的S型細(xì)菌中含有哪些物質(zhì)？但究竟哪一個(gè)才是轉(zhuǎn)化因子呢？【關(guān)鍵思路】把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開，單獨(dú)的、直接的觀察它們的作用。轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢?有R型細(xì)菌的培養(yǎng)液加熱殺死的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)液加熱殺死的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)液加熱殺死的S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液+混合只長R型細(xì)菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）結(jié)論對照原則、單一變量原則DNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)（DNA是遺傳物質(zhì))三、艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)基因重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的實(shí)質(zhì)：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

DNA具有熱穩(wěn)定性。加熱使蛋白質(zhì)變性失去活性，DNA的結(jié)構(gòu)也會被破壞，但當(dāng)溫度降低到55℃左右時(shí)，DNA的結(jié)構(gòu)會恢復(fù)，但蛋白質(zhì)卻不能恢復(fù)。

三、艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

格里菲思體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里及同事體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)場所巧妙構(gòu)思實(shí)驗(yàn)結(jié)論小鼠體內(nèi)培養(yǎng)基將R型與加熱殺死的S型注入小鼠體內(nèi)作為對照來說明確實(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化將物質(zhì)分離提純后，直接、單獨(dú)的觀察各物質(zhì)的作用存在某種轉(zhuǎn)化因子讓R→SDNA才是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1四、肺炎鏈球菌體內(nèi)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系1.體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，

僅說明S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”；

體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)則是前者的延伸，

進(jìn)一步證明了“轉(zhuǎn)化因子”是DNA。2.所用的材料相同：都巧妙選用R型和S型兩種肺炎鏈球菌。3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都遵循對照原則和單一變量原則。加法原理與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”。在對照實(shí)驗(yàn)中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”。減法原理與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例如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)，這利用了“減法原理”。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2一、實(shí)驗(yàn)材料——T2噬菌體和大腸桿菌1.T2噬菌體的結(jié)構(gòu)及生活方式噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物的病毒的總稱。（1）頭部內(nèi)含有

：含

元素。（填特征元素）DNAP（2）外殼：

，含

元素。（填特征元素）蛋白質(zhì)S（3）生活方式：專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)。2.噬菌體的增殖⑥侵入別的細(xì)菌③合成核酸和蛋白質(zhì)④裝配⑤釋放①吸附②注入核酸一、實(shí)驗(yàn)材料——T2噬菌體和大腸桿菌

T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會在自身遺傳物質(zhì)的作用下，利用大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)來合成自身的組成成分，進(jìn)行大量增殖。當(dāng)噬菌體增殖到一定數(shù)量后，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。2.噬菌體的增殖噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2二、實(shí)驗(yàn)方法放射性同位素標(biāo)記技術(shù)選擇什么元素對DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行放射性標(biāo)記？（1）蛋白質(zhì):（2）DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P可以直接標(biāo)記T2噬菌體嗎？不可以，T2噬菌體是病毒，無法單獨(dú)在培養(yǎng)基上存活，應(yīng)用含

培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。被標(biāo)記的大腸桿菌噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2三、實(shí)驗(yàn)過程1.第一步：先標(biāo)記大腸桿菌大腸桿菌+含35S的培養(yǎng)基→含35S的大腸桿菌大腸桿菌+含32P的培養(yǎng)基→含32P的大腸桿菌2.第二步：再標(biāo)記T2噬菌體T2噬菌體+含35S的大腸桿菌→含35S的T2噬菌體T2噬菌體+含32P的大腸桿菌→含32P的T2噬菌體赫爾希和蔡斯不能用35S、32P標(biāo)記同一噬菌體3.第三步標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記大腸桿菌短時(shí)間保溫后攪拌攪拌使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離。保溫時(shí)間過短，部分噬菌體還未侵染大腸桿菌；保溫時(shí)間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。離心使上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。離心三、實(shí)驗(yàn)過程細(xì)菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌體中無35S不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)上清液放射性很高上清液為噬菌體外殼。沉淀物放射性很低沉淀物主要為包含噬菌體DNA的大腸桿菌。3.第三步：用被標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌35S標(biāo)記的噬菌體用35S標(biāo)記的噬菌體與未標(biāo)記的大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)離心?說明蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入大腸桿菌。32P標(biāo)記的噬菌體用32P標(biāo)記的噬菌體與未標(biāo)記的大腸桿菌混合經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)離心沉淀物為包含噬菌體DNA的大腸桿菌。說明DNA是真正的遺傳物質(zhì)子代噬菌體中含32P細(xì)菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高上清液放射性很低上清液中主要含噬菌體外殼。3.第三步：用被標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論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放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白質(zhì)沒有進(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)不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2五、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”1.用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌2.用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌五、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)——“保溫”與“攪拌”噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)2六、“二看法”判斷子代噬菌體標(biāo)記情況1.艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料，

以細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗(yàn)材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？

個(gè)體小，結(jié)構(gòu)簡單，細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無細(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。

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。習(xí)題鞏固2.從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？

在實(shí)際操作過程中最大的困難是什么？

艾弗里在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中特異性地去除了一種物質(zhì)，然后觀察在沒有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)（如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等）。習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固3.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？

這對于你認(rèn)識科學(xué)與技術(shù)之間的相互關(guān)系有什么啟示？艾弗里采用的主要技術(shù)手段：細(xì)菌的培養(yǎng)技術(shù)、物質(zhì)的提純和鑒定技術(shù)等。赫爾希采用的主要技術(shù)手段：噬菌體培養(yǎng)技術(shù)、同位素標(biāo)記技術(shù)等。啟示：

科學(xué)成果的取得必須有技術(shù)手段作保證，技術(shù)的發(fā)展需要以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，因此，科學(xué)與技術(shù)是相互支持、相互促進(jìn)的。探究遺傳物質(zhì)的方法1.探究思路(1)若探究哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)——設(shè)法將物質(zhì)分開，單獨(dú)看作用。(2)若探究未知病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA——利用酶的專一性或同位素標(biāo)記法。2.探究方法生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3一、煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗(yàn)【結(jié)論】RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(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)患病不患病煙草花葉病毒實(shí)驗(yàn)拓展--重建實(shí)驗(yàn)TMV2RNA2蛋白質(zhì)2蛋白質(zhì)1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白質(zhì)1蛋白質(zhì)2+RNA1TMV1：結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3二、DNA是主要的遺傳物質(zhì)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)生物界來說，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)；但對某些生物體來說，遺傳物質(zhì)只能是DNA或RNA。生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)分析3三、不同生物的遺傳物質(zhì)生物種類核酸種類堿基核苷酸遺傳物質(zhì)實(shí)例細(xì)胞生物病毒DNA病毒RNA病毒2種（DNA和RNA)1種(DNA)1種(RNA)5種4種4種8種4種4種DNADNARNA人、酵母菌、藍(lán)藻等噬菌體等HIV等病毒按宿主按核酸種類動物病毒植物病毒細(xì)菌病毒DNA病毒RNA病毒如天花病毒，肝炎病毒如煙草花葉病毒如噬菌體天花病毒、噬菌體、乙肝病毒SARS病毒、流感病毒、新冠病毒、煙草花葉病毒、HIV、埃博拉病毒三、不同生物的遺傳物質(zhì)格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里及同事的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化因子是什么加熱殺死的S型細(xì)菌中含有轉(zhuǎn)化因子肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質(zhì)RNA是TMV的遺傳物質(zhì)DNA是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)RNA是RNA病毒的遺傳物質(zhì)更多實(shí)驗(yàn)證據(jù)更多實(shí)驗(yàn)證據(jù)DNA是主要的遺傳物質(zhì)課堂總結(jié)習(xí)題檢測41.枯草桿菌具有不同類型，其中一種類型能合成組氨酸。將從這種菌中提取的某種物質(zhì)，加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不能合成組氨酸的枯草桿菌，結(jié)果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質(zhì)可能是