【高中生物】DNA是主要的遗传物质课件 高一下学期生物人教版必修2.pptx

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1、DNA是主要的遗传物质0101对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测主要内容主要内容0202肺炎链球菌的转化实验肺炎链球菌的转化实验0303噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验0404习题巩固习题巩固 对遗传物质的早期推测Part Part 010112345孟德尔通过豌豆实验孟德尔通过豌豆实验证明证明生物生物的性状由的性状由遗传因子遗传因子控制控制伴性遗传伴性遗传摩尔根通过果蝇摩尔根通过果蝇实验实验证明证明基因位于基因位于染色体染色体上上科学家发现：科学家发现：染色体主要染色体主要组成组成成分成分蛋白质和蛋白质和DNA遗传物质是遗传物质是DNA还是还是蛋白质？蛋白质？对对 遗遗 传传

2、物物 质质 的的 早早 期期 推推 测测对对遗遗传传物物质质的的早早期期推推测测 氨基酸氨基酸多种多样的多种多样的排列顺序，可能蕴含着排列顺序，可能蕴含着遗传信息。遗传信息。人们人们认识到认识到 DNA是是由许多脱氧核苷酸聚由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。合而成的生物大分子。20世 纪20年 代20世纪30年代 没没发现其他大分子发现其他大分子有类似的结构特点有类似的结构特点。蛋白质是生物体的遗传物质。意识意识到到DNA的的重性，重性，但但对对DNA结构没有清晰结构没有清晰认识认识。蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种物质

3、中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。问题问题探探讨讨1.你认为遗传物质可能具有什么特点？遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定等等。2.你认为证明某一种物质是遗传物质的 可行方法有哪些?例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。DNA蛋白质蛋白质染色质染色质染色体染色体 肺炎链球菌的转化实验Part Part 0202肺肺 炎炎 链链 球球 菌菌 的的 转转 化化 实实 验验实验材料：R型、S型肺炎链球菌和小白鼠项项目目S型型细细菌菌R型型细细菌菌菌落菌落菌体菌体有无毒性有无毒性表面光滑表面粗糙有无荚膜的化学

4、本质是多糖多糖多糖荚膜荚膜格格 里里 菲菲 斯斯 体体 内内 转转 化化 实实 验验说明说明R型细型细菌菌无毒性无毒性说明说明S型细型细菌菌有毒性有毒性说明说明加热杀加热杀死的死的S型细型细菌菌失去毒性失去毒性R型菌型菌对照原则、单一变量原则探究探究1 1格里菲思的实验：格里菲思的实验：1.在第四组实验中，做了什么处理，为什么小鼠会死亡？在第四组实验中，做了什么处理，为什么小鼠会死亡？2.第四组中小鼠体内存活的第四组中小鼠体内存活的S型活菌从哪里来的？型活菌从哪里来的？将加热杀死的S型菌与R型活菌混合注射到小鼠体内，因为小鼠体内分离出现了S型活菌R型活菌S S型活菌型活菌格里菲斯体内转化实验格

5、里菲斯体内转化实验 从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以推断：已已经经加热致死加热致死的的S型细菌，含有某种促使型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性型活细菌转化为有毒性的的S型活细菌的活性物质型活细菌的活性物质“转化因子转化因子”。R型菌 S型菌转化因子转化因子 S型菌 后代“谁在转化实验中起作用谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质转化因子究竟是什么物质”艾弗里体外转化实验艾弗里体外转化实验多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA加热杀死的S型细菌在杀死的S型细菌中含有哪些物质？但究竟哪一个才是转化因子呢？如何设计实验：如何设

6、计实验：1.1.把把S型细菌的各种物质型细菌的各种物质分开分开，单独的、直接的观察它们的作用。，单独的、直接的观察它们的作用。2.2.用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将R R菌转菌转化。化。实验目的：实验目的：实验材料：实验材料：自变量：自变量：因变量：因变量：转化因子是什么？肺炎链球菌加热杀死的S型细菌中各种物质的成分R型细菌是否被转化艾弗里体外转化实验艾弗里体外转化实验艾弗里艾弗里体外转化实验体外转化实验有有R型细菌型细菌的培的培养基养基S型细菌的型细菌的细胞提取液细胞提取液+S型细菌型细菌R型细菌型细菌有有R型细菌型细菌的

7、培的培养基养基S型细菌的型细菌的细胞提取液细胞提取液+S型细菌型细菌R型细菌型细菌混合混合混合混合有有R型细菌的型细菌的培培养基养基S型细菌的型细菌的细胞提取液细胞提取液+混合混合只长只长R型细菌型细菌DNA酶酶蛋白酶（或蛋白酶（或RNA酶、酯酶）酶、酯酶）实验结论：实验结论：DNA才是使才是使R型菌产生型菌产生稳定遗传变化稳定遗传变化的物质的物质。对照原则、单一变量原则探究探究2 2艾弗里的实验：艾弗里的实验：1.蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶的作用是什么？T体现了酶的什么特性？分别是水解蛋白质、RNA、酯类和DNA；专一性3.哪一组为对照组？2.S型细菌的细胞提取物中已经去除了蛋白质，那

8、么加入蛋白酶的这一组实验是否多余？不多余，并未彻底去除，提取物中去除的是大部分大部分蛋白质、糖类和脂质第一组4.DNA酶处理的第五组，培养基只出现了R型菌，说明什么?DNA酶处理后，细胞提取物失去转化活性，DNA可能是转化因子。体内体内转化实验和体外转化实验的区别转化实验和体外转化实验的区别体内体内转化实验转化实验体外体外转化实验转化实验培养培养场所场所巧妙巧妙构思构思实验实验结论结论小鼠体内培养基将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化将物质分离提纯后，直接、单独的观察各物质的作用存在某种转化因子让RSDNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质与与常常态态相相比比，人人为为

9、去去除除某某种种影影响响因因素素的的称称为为“减减法法原原理理”。例例如如在在艾艾弗弗里里的的肺肺炎炎链链球球菌菌转转化化实实验验中中，每每个个实实验验组组特特异异性性地地去去除除了了一一种种物质，物质，从而鉴定出从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了是遗传物质，这利用了“减法原理减法原理”。加法原理加法原理减减 法法 原原 理理在对照实验中控制自变量，可以采用在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理加法或减法原理”；与与常常态态比比较较，人人为为增增加加某某种种影影响响因因素素的的称称为为“加加法法原原理理”。例例如如在在“比比较较过过氧氧化化氢氢在在不不同同条条件件下下的的分分解解”

10、实实验验中中，与与对对照照组组相相比比，实实验验组组分分别别作加温、滴加作加温、滴加FeCl3溶液溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理加法原理”；艾弗里实验的巧艾弗里实验的巧妙之处是什么妙之处是什么？噬菌体侵染细菌的实验Part Part 0303T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体是一种噬菌体是一种专门专门寄生寄生在在大肠杆菌大肠杆菌体内的体内的病毒病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有的，头部内含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体侵

11、染大肠杆菌后，后，就会就会在自身遗传物质的作用下在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体利用大肠杆菌体内的物质内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。放出大量的噬菌体。T2噬菌体T2T2噬菌体侵染细菌的过程噬菌体侵染细菌的过程侵入别的细菌合成组装释放吸附注入吸附，注入，吸附，注入，合成合成，组装，组装，释放释放T2T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体噬菌体不是整个进入不是整个进入大肠杆菌体内大肠杆菌体内。研究表明：。研究表明：空壳噬菌体能吸

12、附但不能空壳噬菌体能吸附但不能产生子代噬菌体，因此空产生子代噬菌体，因此空壳噬菌体不含遗传物质，壳噬菌体不含遗传物质，遗传物质在侵染时注入了遗传物质在侵染时注入了大肠杆菌体内大肠杆菌体内。T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验哪一种物质进入哪一种物质进入了大肠杆菌体内了大肠杆菌体内？DNA和蛋白质不能和蛋白质不能直接看到，怎么办直接看到，怎么办？放射性分别标记放射性分别标记DNA和蛋白质和蛋白质选择什么元素进选择什么元素进行放射性标记行放射性标记放射性同位素标记放射性同位素标记组成元素蛋白质:DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P可以直接在35S、32P的培养基中标记噬

13、菌体吗？不不可以，噬菌体是病毒，无法单可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体大肠杆菌培养基培养噬菌体T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验实验过程先标记大肠杆菌大肠杆大肠杆菌菌+含含35S的的培养基培养基含含35S的的大肠杆大肠杆菌菌大肠杆大肠杆菌菌+含含32P的的培养基培养基含含32P的的大肠杆大肠杆菌菌再标记T2噬菌体T2噬菌体噬菌体+含含35S的大肠杆的大肠杆菌菌含含35S的的T2噬菌体噬菌体T2噬菌体噬菌体+含含32P的大肠杆的大肠杆菌菌含含32P的的T2噬菌体噬菌体赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯如何获得带有如

14、何获得带有3535S S、3232P P标记的噬菌体？标记的噬菌体？T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验标记的噬菌体标记的噬菌体侵染大肠杆菌侵染大肠杆菌短短时间保温时间保温后后搅拌搅拌离心离心搅拌使吸附在细菌上的搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离噬菌体与细菌分离离心的目的是让离心的目的是让上清液中析上清液中析出重量较轻的出重量较轻的T2噬菌体噬菌体颗粒颗粒，而而离心管的沉淀物中留下被离心管的沉淀物中留下被感染的感染的大肠杆菌。大肠杆菌。搅拌、离心的搅拌、离心的目的？目的？T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验35S标记的标记的噬菌体噬菌体用用35S标记标记的的噬菌体噬菌体与大肠

15、杆菌与大肠杆菌混合混合经短时间保温后经短时间保温后用搅拌器用搅拌器搅拌搅拌离心离心检测上清液检测上清液和和沉淀物沉淀物中的放射性物质中的放射性物质细菌裂解后检测细菌裂解后检测子代子代噬菌体噬菌体的放射性的放射性上清液放射性很上清液放射性很高高沉淀物放射性很低沉淀物放射性很低子代噬菌子代噬菌体中无体中无35S不能证明蛋白质不是遗传物质。不能证明蛋白质不是遗传物质。上清液放射性很上清液放射性很高高说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验32P标记的标记的噬菌体噬菌体说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。说明说明DNA是真正的遗传物质是真正的遗传物质子

16、代噬菌子代噬菌体中含体中含32P用用32P标记标记的的噬菌体噬菌体与大肠杆菌与大肠杆菌混合混合经短时间保温后经短时间保温后用搅拌器用搅拌器搅拌搅拌离心离心检测上清液检测上清液和和沉淀物沉淀物中的放射性物质中的放射性物质细菌裂解后检测细菌裂解后检测子代子代噬菌体噬菌体的放射性的放射性上清液放射性很低上清液放射性很低沉淀物放射性很沉淀物放射性很高高沉淀物放射性很沉淀物放射性很高高T2噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体结论放射性高放射性低无放射性放射性高放射性低有放射性蛋白质没有进入细菌细胞DNA进入到细菌的细胞中DNA才是噬菌体的遗传

17、物质1、用含35S 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌后，经搅拌、离心后，上清液中的放射性很高，而沉淀物为什么仍然有很低的放射性？2、用含 32 P 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌后，经搅拌、离心后，沉淀物中的放射性很高，而为什么上清液仍然有很低的放射性？搅拌不充分，少量噬菌体仍吸附于大肠杆菌上保温时间过短，少量噬菌体还未来得及侵染大肠杆菌上保温时间过长，子代噬菌体已经从大肠杆菌中释放出来【问题探讨【问题探讨【问题探讨【问题探讨】搅拌不充分搅拌不充分理论上理论上上清液上清液沉淀物沉淀物其中一个其中一个大肠杆菌大肠杆菌实际上实际上35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？保温时间长保温时间长理

18、论上上清液上清液沉淀物沉淀物若该大肠杆菌有若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入一个噬菌体侵入实际上部分释部分释放出来放出来释放释放未来及未来及侵染侵染实际上保温时间短保温时间短32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（赫尔希和蔡斯）噬菌体侵染大肠杆菌的实验（加热致死的S型细菌含有某种促使R型活细菌的活性物质转化因子）艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明DNA是遗传物质（转化因子）能证明蛋白质不是遗传物质证明DNA是遗传物质不能证明蛋白质不是遗传物质【知识总结【知识总结【知识总结【知识总结】思考思考讨论讨论1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒

19、作为实验材料具有哪些优点？个体小，结构简单个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，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，易于观察因遗传物质改变导致的结构只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。和功能的变化。繁殖快，繁殖快，细菌细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。繁殖。思考思考讨论讨论2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物

20、质的情况下，实验结果会有什么变化。没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）脂质、蛋白质等）思考思考讨论讨论3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技同位素标记技术术、

21、物质的提纯和分离技术等。、物质的提纯和分离技术等。启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。两个经典实验的比较两个经典实验的比较艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验处理方式对照原则实验结论设计思路直接分离直接分离同位素标记法同位素标记法S型细菌的分离物质分别型细菌的分离物质分别与与R型细菌混合培养相互对照型细菌混合培养相互对照分别标记噬菌体分别标记噬菌体DNA和蛋白质和蛋白质的两组实验相互对照的两组实验相互对照设法将设

22、法将DNA与其他物质分开与其他物质分开，单独单独地直接研究各自不同的遗传功能地直接研究各自不同的遗传功能证明证明DNA是遗传物质，是遗传物质，蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质证明证明DNA是遗传物质，但不能是遗传物质，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内）（蛋白质没有进入细菌体内）RNARNA是遗传物质的实验证明是遗传物质的实验证明结论：结论：RNA是烟草花叶病毒的是烟草花叶病毒的遗传物质遗传物质蛋白质蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株分别侵染健康烟草植株得到全新病毒得到全新病毒不能得到病毒不能得到病毒：RNA蛋白质蛋白质烟草花叶病毒（TMV）只

23、含蛋白质和RNA患病患病不患病不患病小结小结格里菲斯的体内转化实验艾弗里的体外转化实验转化因子是什么加热杀死的S型细菌中含有转化因子肺炎链球菌的转化实验T2噬菌体侵染大肠杆菌实验DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质RNA是TMV的遗传物质DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质RNA是RNA病毒的遗传物质更多实验证据更多实验证据DNA是主要的遗传物质DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质这句话的含义是：这句话的含义是：绝大多数绝大多数绝大多数绝大多数生物以生物以生物以生物以DNADNA为为为为遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质凡是有凡是有凡是有凡是有DNADNA的生物的生物的生物的生物凡

24、是细胞结构的生物凡是细胞结构的生物凡是细胞结构的生物凡是细胞结构的生物极少数生物没有极少数生物没有极少数生物没有极少数生物没有DNADNA，只有只有只有只有RNARNA一种核酸一种核酸一种核酸一种核酸，则，则，则，则RNARNA是遗传物质是遗传物质是遗传物质是遗传物质，如如如如烟草花叶病毒、艾滋病病毒烟草花叶病毒、艾滋病病毒烟草花叶病毒、艾滋病病毒烟草花叶病毒、艾滋病病毒HIVHIV、大多数流感病毒等、大多数流感病毒等、大多数流感病毒等、大多数流感病毒等 就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。DNA

25、DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 习题巩固Part Part 0404习题巩固习题巩固1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中 提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结 果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（）A.多肽B.多糖C.组氨酸D.DNAD2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（）A.DNA是遗传物质C.病毒中有DNA，但没有蛋白质AB.遗传物质包括蛋白质和DNAD.细菌中有DNA，但没有蛋白质习题巩固习题巩固3.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解

26、后，释放出的大量 噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。试分析子代噬菌体 的蛋白质外壳的来源。实验实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。因，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌利用亲代噬菌体的遗传信息，体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外来合成蛋白质外壳的。壳的。习题巩固习题巩固4.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌休侵染细菌的实验。分析DNA作为遗传物质所具备的特点。肺炎肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精能够精确地复制自己确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力具有贮存遗传信息的能力；结构比较结构比较稳定等稳定等。