人教版教学课件高中生物人教版必修二第3章第1节：《DNA是主要的遗传物质》课件.ppt

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1、新课标人教版课件系列高中生物必修必修2 2第一节DNA是主要的遗传物质第三章基因的本质 教学目标教学目标v1知识目标知识目标v（1）知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”是研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，也是目前自然科学研究的主要方法。v（2）分析证明DNA是主要的遗传物质的实验思路。v2能力目标能力目标v（1）分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，提高逻辑思维的能力。v（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。v3情感目标情感目标v学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神，

2、激发学生辩证唯物主义世界观的树立。v教学重点：教学重点：（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。（2）噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。v教学难点：教学难点：（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。（2）如何理解DNA是主要的遗传物质 DNA是主要的遗传物质的证据是主要的遗传物质的证据格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验艾弗里确定转化因子的实验艾弗里确定转化因子的实验噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验1.实验目的：实验目的：研究研究DNA和蛋白质谁是遗传物质？和蛋白质谁是遗传物质？2.实验材料：实验材料：两种肺炎双球菌两种肺炎双球菌 多多糖糖类类荚荚膜膜R型菌型菌粗

3、糙，粗糙，无荚膜，无毒无荚膜，无毒S型菌型菌光滑，光滑，有荚膜，有毒，可致死有荚膜，有毒，可致死 一一.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验使小鼠患败血症而死亡使小鼠患败血症而死亡.R型细菌型细菌因为因为:为什么第四组实验将为什么第四组实验将R R型活细型活细菌和加热杀死后的菌和加热杀死后的S S型细菌混合后型细菌混合后注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？S型细菌型细菌转化小鼠死亡小鼠死亡S型加热型加热R型活菌型活菌混合混合思考思考细菌发生转化，性状的转化可以遗传。细菌发生转化，性状的转化可以遗传。S型活菌型活菌S型活菌型活菌S型加热型加热R

4、型活菌型活菌混合混合后代后代转化转化 已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌中，型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性必然含有某种促成这一转化的活性物质物质转化因子转化因子格里菲思实验的结论是什么格里菲思实验的结论是什么?实验结论：实验结论：在在杀死的杀死的S S型细菌中含有哪些物质？型细菌中含有哪些物质？多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA DNARNA DNA加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌但究竟哪一个才是转化因子呢但究竟哪一个才是转化因子呢？在证明在证明DNA还是蛋白质或其他物还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？

5、思路是什么？必须将蛋白质、其他物质与必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。才能确定究竟谁是遗传物质。提出问题：实验方案：2、然后分别将它们加入已经培养了R型细菌的培养基中。观察结果1、从S型活细菌中提取出DNA、蛋白质和多糖 等物质 DNA蛋白质和其他物质谁是遗传蛋白质和其他物质谁是遗传物质物质?作出假设:实施方案 验证预测结果预测：DNA是遗传物质是遗传物质只有加入只有加入S型菌的型菌的DNA才能使才能使R型菌转变成型菌转变成S型菌型菌R型细菌型细菌 二、二、艾弗里确定转化因子的实验艾弗里确定转化因子的实验

6、R型细菌型细菌只长只长R型菌型菌只长只长R型菌型菌R型细菌型细菌S型菌型菌R型细菌型细菌S型菌的型菌的DNAS型菌的型菌的蛋白质或荚膜多糖蛋白质或荚膜多糖S型菌的型菌的DNA+DNA酶酶 DNADNA是使是使R R型细菌产生稳定遗传变化型细菌产生稳定遗传变化的物质，的物质，DNADNA是转化因子。是转化因子。以上转化实验表明：以上转化实验表明：D N A D N A D N A D N A 是是是是 遗遗遗遗 传传传传 物物物物 质质质质 。实验结论：（1）噬菌体的结构模式图）噬菌体的结构模式图T2噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是噬菌体的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA?三、三、噬菌体侵染细菌的

7、实验噬菌体侵染细菌的实验T2 2噬菌体中噬菌体中60%是蛋白质是蛋白质,40%是是DNA.1952年赫尔希和沙斯年赫尔希和沙斯 T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验噬菌体侵染大肠杆菌的实验 实验方法实验方法:同位素标记法同位素标记法 同位素用于追踪物质运行和变化过程同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。人们可以的化合物，化学性质不变。人们可以根据这种化合物的性质，对有关的一根据这种化合物的性质，对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学研系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做同位素标记法。究方法叫做同位素标记法。在在T

8、2 2噬菌体的化学分析中噬菌体的化学分析中,对蛋对蛋白质和白质和DNA的进一步分析表明的进一步分析表明:硫仅存在于蛋白质分子中硫仅存在于蛋白质分子中,99%的磷都存在于的磷都存在于DNA分子中分子中.1.用哪些同位素标记用哪些同位素标记DNA和蛋白质和蛋白质?提示：提示：DNA有，但多数蛋白质没有的有，但多数蛋白质没有的元素是哪种？只有蛋白质有，而元素是哪种？只有蛋白质有，而DNA没有的元素又是哪种？没有的元素又是哪种？用用35S标记部分噬菌体的标记部分噬菌体的蛋白质蛋白质，用用32P标记部分噬菌体的标记部分噬菌体的DNA。怎样用同位素分别标记怎样用同位素分别标记DNA和蛋白质和蛋白质?1.用

9、分别放有用分别放有35S 和和32P的培养基的培养基培养细菌培养细菌2.用噬菌体分别侵染上述细菌用噬菌体分别侵染上述细菌3.制备分离只含制备分离只含35S或只含或只含32P的噬菌体的噬菌体（2）实验过程：）实验过程：蛋白质含蛋白质含35S的噬菌的噬菌体体+细菌细菌(未标记未标记)上清液上清液(T2噬菌体颗粒噬菌体颗粒)-含放射性物质含放射性物质35S沉淀沉淀被感染的细菌和被感染的细菌和新形成的噬菌体新形成的噬菌体-未检测到未检测到35S说明蛋白质外壳并没有进入到细菌内说明蛋白质外壳并没有进入到细菌内离心离心用放射性同位素用放射性同位素35S标记噬菌体外壳蛋白质标记噬菌体外壳蛋白质用放射性同位素

10、用放射性同位素32P标记内部标记内部DNADNA含含32P的噬菌体的噬菌体+细菌细菌(未标记未标记)(T2噬菌体颗粒噬菌体颗粒)-未检测到未检测到32P被感染的细菌和新形成被感染的细菌和新形成的噬菌体中的噬菌体中-检测到检测到32P说明说明DNA进入到细菌内去了进入到细菌内去了离心离心 在噬菌体中在噬菌体中,亲代和子代之间具有亲代和子代之间具有连续性的物质是连续性的物质是DNA,也就是说也就是说,子代子代噬菌体的各种性状是通过亲代的噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的遗传给后代的,因此因此DNA才是真正的才是真正的遗传物质。遗传物质。噬菌体侵染细菌的实验表明噬菌体侵染细菌的实验表明:

11、2.最关键的设计思路是：设法把最关键的设计思路是：设法把DNA与蛋白质与蛋白质分开分开,单独地、直接地去观察单独地、直接地去观察DNA的作用。的作用。思考与讨论思考与讨论:1.（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（2）繁殖快。细菌）繁殖快。细菌2030 min就可繁殖一代，就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。病毒短时间内可大量繁殖。3.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、艾

12、弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等以及物质的提取和分离技术等 目前，已有充分的科学研究资料目前，已有充分的科学研究资料证明，证明，绝大多数生物绝大多数生物都是以都是以DNA作作为遗传物质的。为遗传物质的。DNA主要的遗传物质主要的遗传物质 DNADNA是唯一的遗传物质吗？是唯一的遗传物质吗？RNA（核糖核酸）核糖核酸）有些病毒（如烟草花有些病毒（如烟草花 叶病毒），它叶病毒），它们不含有们不含有D

13、NA,只含有只含有RNA。在这种情在这种情况下，况下，RNA就起着遗传物质的作用。就起着遗传物质的作用。核酸是一切生物的遗传物质，核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（核酸包括脱氧核糖核酸（DNADNA）和和核糖核酸（核糖核酸（RNARNA），），绝大多数生物绝大多数生物都是以都是以DNADNA作为遗传物质的。作为遗传物质的。因此因此DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质。总结总结遗传物质的特点1、分子结构具有相对的稳定性；、分子结构具有相对的稳定性；2、能够自我复制，使前后代保持一定、能够自我复制，使前后代保持一定 的连续性；的连续性；3、能够指导蛋白质的合成，从而控制、能够指导蛋

14、白质的合成，从而控制 新陈代谢过程和性状；新陈代谢过程和性状；4、能够产生可遗传的变异。、能够产生可遗传的变异。遗传物质的特点：例：病毒的遗传物质是（例：病毒的遗传物质是（）人的遗传物质是（人的遗传物质是（）A、DNA B、RNA C、DNA和和RNA D、DNA或或RNADA1注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（）AR型肺炎双球菌B加热杀死后的R型肺炎双球菌C加热杀死后的S型肺炎双球菌D加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合 D 练习练习:2、蛋白质不是遗传物质的原因之一是()：A.它的含量很少 B.它不能自我复制C.C.它与新陈代谢无关 D.D.它的种类很多 B 小资料小资料:T2噬菌

15、体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,T2噬菌体侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,从而进行大量的繁殖.遗传物质的主要载体遗传物质的主要载体染色体染色体噬菌体侵噬菌体侵染细菌染细菌DNA的的结构结构蛋白质的蛋白质的生物合成生物合成染色体、染色体、DNA、基基因的关系因的关系DNA的的复制复制(1).(1).已知已知DNADNA的一条单链中的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,(A+G)/(T+C)=0.4,上述上述比值在其互补链和整个比值在其互补链和整个DNADNA分子中分别是（）分子中分别是（）A.0.4A.0.4和和0.6 B.2.50.6

16、 B.2.5和和1.01.0C.0.4C.0.4和和0.4 D.0.60.4 D.0.6和和1.01.0分析分析:先绘先绘DNADNA简图简图,并标明并标明四中碱基的比例四中碱基的比例.设分母的设分母的值为值为1,1,则分子的值为则分子的值为0.4.0.4.根据碱基互补配对原则推根据碱基互补配对原则推出另一条链的比值出另一条链的比值.BA AT TC CG G0.40.41.01.0G GT TC CA A1.01.00.40.4(2).(2).已知已知DNADNA的一条单链中的一条单链中(A+T)/(G+C)=0.4,(A+T)/(G+C)=0.4,上述上述比值在其互补链和整个比值在其互补链

17、和整个DNADNA分子中分别是（）分子中分别是（）A.0.4A.0.4和和0.6 B.2.50.6 B.2.5和和1.01.0C.0.4C.0.4和和0.4 D.0.60.4 D.0.6和和1.01.0分析分析:先绘先绘DNADNA简图简图,并标明并标明四中碱基的比例四中碱基的比例.设分母的设分母的值为值为1,1,则分子的值为则分子的值为0.4.0.4.根据碱基互补配对原则推根据碱基互补配对原则推出另一条链的比值出另一条链的比值.CA AG GC CT T0.40.41.01.0G GT TA AC C1.01.00.40.4A AT TC CG G0.40.41.01.0G GT TC CA

18、 A1.01.00.40.4A AG GC CT T0.40.41.01.0G GT TA AC C1.01.00.40.4(3).(3).一条双链一条双链DNADNA分子中，分子中，G G和和C C占全部碱基的占全部碱基的4444，其中一条链的碱基中，其中一条链的碱基中，2626是是A A，2020是是C C，那么其互补链中的那么其互补链中的A A和和C C分别占该链全部分别占该链全部碱基的百分比是（）碱基的百分比是（）A.28A.28和和2222 B.30B.30和和2424C.26C.26和和2020 D.24D.24和和3030BA AT TG GT TA AC CG GC C2626

19、Z Z2020Z ZZ Z个个Z Z个个2020Z Z2626Z ZX XZ ZX XZ ZY YZ ZY YZ Z基因的表达基因的表达生物的性状是由蛋白质体现的生物的性状是由蛋白质体现的基因通过控制蛋白质基因通过控制蛋白质的合成从而决定生物的合成从而决定生物的性状的性状（一个（一个DNA分子上有多个基因）分子上有多个基因）基因在染色体基因在染色体(DNA)上呈线性排列。上呈线性排列。1.基因基因有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。遗传物质的遗传物质的两大功能两大功能传递：传递：表达：表达：基

20、因是决定生物性状的单位基因是决定生物性状的单位基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。通过复制，把遗传信息传递给下一代。通过复制，把遗传信息传递给下一代。通过控制蛋白质的合成，表现出一定的性状。通过控制蛋白质的合成，表现出一定的性状。DNA与与RNA成分的比较：成分的比较：脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖C5H10O4C5H10O5TACGH3PO4U脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸构成构成DNA的碱基有几种？的碱基有几种？构成构成DNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种？构成构成RNA的碱基有几种？的碱基有几种？构成构成RNA的核苷酸有几种？的核苷酸有几种

21、？构成核酸的碱基有哪几种？构成核酸的碱基有哪几种？构成核酸的核苷酸有几种？构成核酸的核苷酸有几种？问题问题：4种：种：A、T、C、G4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种：种：A、U、C、G4种核糖核苷酸种核糖核苷酸5种：种：A、T、C、G、U8种核苷酸种核苷酸4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸RNA的合成的合成转录转录转录的时间：转录的时间：有丝分裂间期，减数第一次分裂间期。有丝分裂间期，减数第一次分裂间期。模板：模板：以以DNA的一条链（信息链）为模板，按碱基互补的一条链（信息链）为模板，按碱基互补配对原则，以四种核糖核苷酸为原料，合成核糖配对原则，以四种核糖核苷酸为原料，合成核

22、糖核酸（单链）的过程。核酸（单链）的过程。转录的场所：转录的场所：主要在细胞核内主要在细胞核内（其次在线粒体、叶绿体内也可转录）（其次在线粒体、叶绿体内也可转录）转录的条件：转录的条件：原料：原料：酶：酶：能量：能量：DNA的一条链（信息链）的一条链（信息链）四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶ATPDNAmRNA信息链信息链转录转录多肽链多肽链:甲硫甲硫氨酸氨酸丙氨丙氨酸酸丝氨丝氨酸酸丙氨丙氨酸酸甲硫甲硫氨酸氨酸精氨精氨酸酸起始起始密码密码终止终止密码密码一条多肽链一条多肽链另一条多肽链另一条多肽链无对应无对应氨基酸氨基酸翻译翻译蛋白质的蛋白质的合成动画合成动

23、画TAG GGCAC G T CGAC A T A ATAGGGCAC G U CGAC A U A AUAGUAGCCGTG C A GCTG T A T TATCATC遗传密码遗传密码的发现的发现DNA双链双链片段片段a链链b链链C信使信使RNA转运转运RNA密码子密码子氨基酸氨基酸CA色氨酸色氨酸CATUCAG参照课本密码子表，填写下表：参照课本密码子表，填写下表：GTACCAGTCGTGACTGGGCAGUGGACGCACGUACCAGUCGUGCAGGUUCA丙氨酸丙氨酸丝氨酸丝氨酸丙氨酸丙氨酸判断：判断：a链为信息链链为信息链三种三种RNA：mRNA：携带基因的遗传信息，是翻译的直

24、接模板携带基因的遗传信息，是翻译的直接模板tRNA(转运转运RNA):携带专一的氨基酸，还可识别携带专一的氨基酸，还可识别mRNA上的密码子，即把相应的氨基酸搬运到相应的位置上。上的密码子，即把相应的氨基酸搬运到相应的位置上。rRNA(核糖体核糖体rRNA)：与蛋白质一起构成核糖体与蛋白质一起构成核糖体翻译：以翻译：以mRNA为模板，以为模板，以tRNA为运载工具，在核糖体为运载工具，在核糖体内把氨基酸按内把氨基酸按mRNA上密码子的排列顺序逐个连接起来，上密码子的排列顺序逐个连接起来，合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。mRNA上决定一个氨基酸的三个相

25、邻的碱基叫做一个上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做一个密码子。密码子。实验证明：遗传密码具有相对的通用性！实验证明：遗传密码具有相对的通用性！关于密码子：关于密码子：三个终止密码：三个终止密码：UAA、UAG、UGA二个起始密码：二个起始密码：AUG、GUG大部分氨基酸有多个密码大部分氨基酸有多个密码注意：遗传密码在注意：遗传密码在mRNA上！上！蛋白质的合成蛋白质的合成翻译翻译翻译的时间：翻译的时间：细胞生活过程中细胞生活过程中模板：模板：翻译的场所：翻译的场所：核糖体内核糖体内（在线粒体、叶绿体内也有它们自己的（在线粒体、叶绿体内也有它们自己的核糖体，也能够进行翻译的过程）核糖体，也能够

26、进行翻译的过程）翻译的条件：翻译的条件：原料：原料：酶：酶：“翻译官翻译官”兼兼“搬运工搬运工”：mRNA大约大约20种氨基酸种氨基酸催化氨基酸缩合反应的酶催化氨基酸缩合反应的酶tRNA以以mRNA为模板，以为模板，以tRNA为运载工具，在核糖体内把氨为运载工具，在核糖体内把氨基酸按基酸按mRNA上密码子的排列顺序逐个连接起来，合成上密码子的排列顺序逐个连接起来，合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。能量：能量：ATPDNA复制的模板：复制的模板：转录的模板：转录的模板：翻译的模板：翻译的模板：几种模板：几种模板：（亲代）（亲代）DNA的两条链的两条链DNA中

27、的一条链（信息链）中的一条链（信息链）mRNADNA分子的多样性分子的多样性蛋白质的多样性蛋白质的多样性生物的多样性生物的多样性决定决定体现体现间接控制：间接控制：直接控制：直接控制：基因对性状的控制：基因对性状的控制：某些基因通过控制酶的合成从而控制新陈代谢，某些基因通过控制酶的合成从而控制新陈代谢，实现对生物性状的控制。实现对生物性状的控制。某些基因通过控制蛋白质分子的结构，从而实某些基因通过控制蛋白质分子的结构，从而实现对生物性状的控制。现对生物性状的控制。如：某些基因异常如：某些基因异常不能合成酪氨酸酶不能合成酪氨酸酶不能生成黑色素不能生成黑色素白化病白化病如：某些基因异常如：某些基因

28、异常血红蛋白分子结构异常血红蛋白分子结构异常血液疾病血液疾病调节基因调节基因酶或激素酶或激素细胞代谢细胞代谢性状性状结构基因结构基因结构蛋白结构蛋白细胞结构细胞结构控制合成调节控制合成构成表现出表现出间接调节间接调节直接调节直接调节DNARNA蛋白质蛋白质(性状性状)转录中心法则及其中心法则及其发展发展：翻译复制复制逆转录注意：该表达式是综合生物界的所有生物遗传信注意：该表达式是综合生物界的所有生物遗传信息的复制和表达后得出的。若针对某一具体生物，息的复制和表达后得出的。若针对某一具体生物，该表达式应该有所改动。该表达式应该有所改动。例例1：正常人体内遗传信息的传递和表达应该表示为：正常人体内

29、遗传信息的传递和表达应该表示为：DNARNA蛋白质蛋白质(性状性状)转录翻译复制例例2：TMV(烟草花叶病毒烟草花叶病毒)在烟草叶片细胞内遗传信息的传递和在烟草叶片细胞内遗传信息的传递和表达应该表示为：表达应该表示为：RNA蛋白质蛋白质(性状性状)翻译复制例例3：某些逆转录病毒在宿主细胞内遗传信息的传递和表达应该表：某些逆转录病毒在宿主细胞内遗传信息的传递和表达应该表示为：示为：DNARNA蛋白质蛋白质(性状性状)转录逆转录复制复制翻译染色体、染色体、DNA、基因三者的关系：基因三者的关系：细胞核细胞核染色体染色体蛋白质蛋白质DNA基因基因a基因基因B基因基因a基因基因B2 2、染色体由、染色体由DNADNA和蛋白质构成和蛋白质构成3 3、基因是、基因是DNADNA上上的的一个片段，这一个片段，这个片段有特定的个片段有特定的遗传效应。遗传效应。1 1、染色体主要分、染色体主要分布在细胞核中。布在细胞核中。4 4、一条染色体、一条染色体的的DNADNA上有许多上有许多的基因。基因在的基因。基因在染色体染色体(DNA)上上呈呈线性排列线性排列。