【課件】DNA是主要的遺傳物質課件高一下學期生物人教版必修2

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質第3章基因的本質S型細菌R型細菌龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會打洞。奇妙的遺傳DNA蛋白質染色體在生物的遺傳中起著重要作用。遺傳物質是蛋白質，還是DNA？

遺傳物質必須具備哪些特點？①能夠儲存大量的遺傳信息；②可以準確地復制，并傳遞給下一代；③結構比較穩(wěn)定等。在特殊情況下可發(fā)生突變

早期推測蛋白質是生物體的遺傳物質，這是因為：

①蛋白質中氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息；

②對DNA的結構沒有清晰的了解。一、對遺傳物質的早期推測——艾弗里是誰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)?二、肺炎鏈球菌的轉化實驗1.格里菲思肺炎鏈球菌體內轉化實驗實驗材料肺炎鏈球菌小鼠肺炎鏈球菌S型R型細菌結構菌落表面致病性肺炎鏈球菌的種類多糖類的莢膜粗糙rough無光滑smooth有抵抗吞噬細胞的吞噬，有利于細菌在宿主體內生活并繁殖肺炎鏈球菌的種類R型菌（菌落粗糙）S型菌（菌落光滑）活R型活S型加熱致死的S型分離活S型分離活S型活R型+死S型活R型①②③④第①、②組實驗說明：R型細菌無毒，S型細菌有毒。單一變量原則對照原則①②③④第②、③組實驗說明：被加熱殺死的S型細菌無毒。原因：蛋白質變性失活①②③④第②、③、④組實驗說明：已經加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型細菌轉化為S型活細菌的活性物質——轉化因子。

已經加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型細菌轉化為S型活細菌的活性物質——轉化因子。二、肺炎鏈球菌的轉化實驗1.格里菲思肺炎鏈球菌體內轉化實驗實驗結論

如果你是科學家，你將如何設計體外實驗證明轉化因子是什么物質？二、肺炎鏈球菌的轉化實驗艾弗里看看我實驗的基本思路：2.艾弗里肺炎鏈球菌體外轉化實驗

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。二、肺炎鏈球菌的轉化實驗2.艾弗里肺炎鏈球菌體外轉化實驗實驗過程二、肺炎鏈球菌的轉化實驗2.艾弗里肺炎鏈球菌體外轉化實驗組別S型細菌細胞提取物的處理方法實驗結果1不做處理

將細胞提取物加入有R型活細菌的培養(yǎng)基中2蛋白酶3RNA酶4酯酶5DNA酶實驗結論R型+S型R型+S型R型+S型R型+S型R型

DNA才是使R型細菌產生穩(wěn)定性遺傳變化的物質。科學方法S型細菌莢膜控制莢膜形成的X基因加熱X基因吸附進入R型細菌重組R型細菌轉化成S型細菌二、肺炎鏈球菌的轉化實驗2.艾弗里肺炎鏈球菌體外轉化實驗轉化的本質：基因重組少數(shù)轉化成功例1.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D例2.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C遺憾

由于當時分離技術有限，艾弗里實驗中提取的DNA純度最高時還有0.02%的蛋白質。

是否有更好的實驗材料，可以不用經過人工分離，就能單純地去觀察DNA或蛋白質呢？“噬菌體小組”的赫爾希和蔡斯對艾弗里的實驗結果持保留態(tài)度，他們對于艾弗里采用的生化分析有著深入到骨髓中的排斥。三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗材料T2噬菌體大腸桿菌三、噬菌體侵染細菌的實驗DNA蛋白質

T2噬菌體侵染大腸桿菌后，就會在自身遺傳物質的作用下，利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分，進行大量增殖。當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。脫氧核苷酸、氨基酸、酶、能量等噬菌體侵染大腸桿菌的過程：

吸附

注入

合成

組裝

釋放三、噬菌體侵染細菌的實驗作出假設假設一：噬菌體的蛋白質外殼進入細菌，DNA未進入假設二：噬菌體的DNA進入細菌，蛋白質外殼未進入假設三：噬菌體的DNA和蛋白質外殼都進入了細菌如何知道噬菌體的DNA和蛋白質外殼有沒有進入細菌？噬菌體是如何侵染大腸桿菌的？同位素標記法三、噬菌體侵染細菌的實驗研究方法DNA35S32P蛋白質三、噬菌體侵染細菌的實驗能不能同時用32P和35S標記噬菌體？DNA35S32P蛋白質不能。放射性檢測時，只能檢測到存在部位，不能確定是何種元素的放射性。三、噬菌體侵染細菌的實驗如何用35S標記噬菌體的蛋白質分子？某同學提出的實驗方案：直接標記噬菌體：含35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體×病毒沒有細胞結構，不能再培養(yǎng)基上獨立生存正確實驗方案：標記大腸桿菌：在含有放射性同位素35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌標記噬菌體：用上述的大腸桿菌噬菌體培養(yǎng)T2噬菌體35S35S35S三、噬菌體侵染細菌的實驗標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌攪拌三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗思路標記大腸桿菌標記噬菌體離心檢測上清液、沉淀物、子代噬菌體的放射性使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離使上清液析出質量較輕的T2噬菌體，沉淀物留下被侵染的大腸桿菌三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗思路標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌攪拌標記大腸桿菌標記噬菌體離心檢測上清液、沉淀物、子代噬菌體的放射性上清液：噬菌體未注入部分沉淀物：細菌（含噬菌體注入部分）三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗思路標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌攪拌標記大腸桿菌標記噬菌體離心檢測上清液、沉淀物、子代噬菌體的放射性保溫時間控制在噬菌體

侵入細菌

，

細菌裂解

。之后之前

第一組實驗（35S標記蛋白質）第二組實驗（32P標記DNA）假設1：蛋白質進入，DNA未進入上清液：上清液：沉淀物：沉淀物：假設2：DNA進入，蛋白質未進入上清液：上清液：沉淀物：沉淀物：假設3：DNA和蛋白質都進入上清液：上清液：沉淀物：沉淀物：放射性很高無放射性放射性很高無放射性放射性很高無放射性放射性很高無放射性放射性很高無放射性放射性很高無放射性三、噬菌體侵染細菌的實驗預期結果三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗結果結果：上清液的放射性

，沉淀物的放射性

；在新形成的噬菌體中

檢測到35S。很高很低沒有35S標記的噬菌體三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗結果沉淀物中有少量放射性的原因：攪拌不充分導致部分蛋白質外殼吸附在細菌上，離心時隨細菌到沉淀物中。35S標記的噬菌體三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗結果32P標記的噬菌體結果：上清液的放射性

，沉淀物的放射性

；在新形成的噬菌體中

檢測到32P。很低很高有三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗結果32P標記的噬菌體上清液中有少量放射性的原因：

保溫時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；

保溫時間過長，部分子代噬菌體已經釋放。二、拓展應用1.T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只有噬菌體的DNA進入細菌的細胞中，噬菌體的蛋白質外殼留在細胞外。大腸桿菌裂解后，釋放出的大量噬菌體卻同原來的噬菌體一樣具有蛋白質外殼。請分析子代噬菌體的蛋白質外殼的來源。

實驗表明噬菌體在侵染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內的主要是DNA，而大多數(shù)蛋白質卻留在大腸桿菌外面。因此，大腸桿菌裂解后，釋放出的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料來合成蛋白質外殼的。二、拓展應用2.結合肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗，分析DNA作為遺傳物質所具備的特點。

肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染大腸桿菌的實驗證明，作為遺傳物質至少要具備以下幾個特點：

①能夠儲存大量的遺傳信息；

②可以準確地復制，并傳遞給下一代；

③結構比較穩(wěn)定；④能夠指導蛋白質合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝的過程，等等。三、噬菌體侵染細菌的實驗實驗結論

噬菌體侵染細菌時,

進入細菌的細胞中，而

仍留在細胞外。因此,子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的

遺傳的。

才是噬菌體的遺傳物質。DNADNADNA蛋白質外殼思考·討論1.艾弗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？（1）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。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，病毒短時間內可大量繁殖。思考·討論2.從控制自變量的角度，艾弗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？

基本思路：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。

最大的困難：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）。思考·討論3.艾弗里和赫爾希等人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？

艾弗里：主要有細菌的培養(yǎng)技術、物質的提純和鑒定技術等。

赫爾希：主要有噬菌體的培養(yǎng)技術、同位素標記技術，以及物質的提取和分離技術等。

科學成果的取得必須有技術手段作保證，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。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RNA？四、RNA用作RNA病毒遺傳物質的實驗證據1.煙草花葉病毒的感染實驗四、RNA用作RNA病毒遺傳物質的實驗證據侵染侵染結果結果RNA蛋白質用煙草花葉病毒的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________?；疾〔换疾?.煙草花葉病毒的重建實驗四、RNA用作RNA病毒遺傳物質的實驗證據A型TMVB型TMV侵染侵染B型TMVA型TMV兩個實驗都表明：煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。四、DNA是主要的遺傳物質生物類型核酸種類遺傳物質實例細胞生物原核生物真核生物非細胞生物DNA病毒RNA病毒

因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質。DNA和RNADNARNADNADNARNA動植物、細菌、真菌等T2噬菌體、乙肝病毒等流感病毒、煙草花葉病毒