【課件】3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)-2021-2022學(xué)年高一生物課件（人教版2019必修2）

1、第3章基因的本質(zhì)第第1 1節(jié)節(jié) DNADNA是主要的遺傳物質(zhì)是主要的遺傳物質(zhì)孟德爾通過豌豆實(shí)驗(yàn)證明生物的性狀由遺傳因子控制摩爾根通過果蠅實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上問題探討20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要由蛋白質(zhì)和DNA組成。這兩種物質(zhì)，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個(gè)問題曾引起生物界激烈的討論你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？P421.儲(chǔ)存大量的遺傳信息2.可以準(zhǔn)確地復(fù)制，并傳遞給下一代3.結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等01對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。人們認(rèn)識(shí)到 DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。2 0 世 紀(jì) 2 0 代20世紀(jì)30年代沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結(jié)

2、構(gòu)特點(diǎn)。蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)對(duì)DNA結(jié)構(gòu)沒有清晰認(rèn)識(shí)。 蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè) DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)赫爾希和蔡斯噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思艾弗里赫爾希蔡斯02肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1.科學(xué)家：格里菲斯【英】2.實(shí)驗(yàn)材料： 肺炎鏈球菌、小鼠項(xiàng)目S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落菌體有無毒性表面光滑 表面粗糙 可致病，使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡無多糖類的莢膜格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)不死亡不死亡死亡死亡不死亡不死亡死亡死亡注射注射R R型型活細(xì)菌活細(xì)菌注射注射S S型型活細(xì)菌活細(xì)菌注射加熱注射加熱

3、致死的致死的S S型細(xì)菌型細(xì)菌將將R R型活細(xì)菌與型活細(xì)菌與加熱致死的加熱致死的S S型型細(xì)菌混合后注射細(xì)菌混合后注射格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說明加熱致死的S型細(xì)菌無毒說明S型細(xì)菌有毒說明R型細(xì)菌無毒說明R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成了S型細(xì)菌格里菲思推論： 已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化成為S型活細(xì)菌的活性物質(zhì)-轉(zhuǎn)化因子 R型菌 S型菌 S型菌轉(zhuǎn)化因子 S型菌 后代 轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)？格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)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)？究竟哪一個(gè)才是轉(zhuǎn)化因子呢？實(shí)驗(yàn)思路：把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開，單獨(dú)、直接地觀

4、察它們的作用。思考： 艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)“酶解法”，將物質(zhì)一個(gè)個(gè)排除，通過觀察剩余提取物的轉(zhuǎn)化活性來尋找轉(zhuǎn)化因子 實(shí)驗(yàn)過程：破碎加熱殺死的S S型細(xì)菌，設(shè)法去除絕大部分的糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程歸納結(jié)論：DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)2.被轉(zhuǎn)化的R型菌只是少量，在培養(yǎng)后既有R型細(xì)菌又有S型細(xì)菌的培養(yǎng)基中，R型菌的菌落占多數(shù)；1.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明了蛋白質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)；艾弗里肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)基因重組R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的本質(zhì)：S型細(xì)菌莢膜控制莢膜形成的X基因

5、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03噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)者： 赫爾希和蔡斯2. 實(shí)驗(yàn)材料： T2噬菌體噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。侵入別的細(xì)菌合成組裝釋放吸附注入噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)?zāi)囊环N物質(zhì)進(jìn)入了大腸桿菌體內(nèi)？DNA和蛋白質(zhì)不能直接看到，怎么辦？放射性分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)選擇什么元素進(jìn)行放射性標(biāo)記3.實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記法組成元素蛋白質(zhì):DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P怎樣標(biāo)記噬菌體呢？噬菌體是病毒，無法單獨(dú)在培養(yǎng)基上存活，應(yīng)用含被標(biāo)記的大腸桿菌培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌

6、體噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn) 培養(yǎng)帶標(biāo)記的噬菌體：4.實(shí)驗(yàn)過程含放射性同位素35S培養(yǎng)大腸桿菌大腸桿菌35ST2噬菌體35S培養(yǎng)噬菌體含放射性同位素32P培養(yǎng)大腸桿菌大腸桿菌32PT2噬菌體32P培養(yǎng)噬菌體噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)過程:噬菌體侵染大腸桿菌標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌離心并檢測(cè)放射性使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離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。短時(shí)間保溫噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)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。35S標(biāo)記的噬菌體大腸桿菌經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后

7、檢測(cè)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噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)說明蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入大腸桿菌；子代噬菌體不具有親代噬菌體的蛋白質(zhì)。32P標(biāo)記的噬菌體子代噬菌體中含32P大腸桿菌經(jīng)短時(shí)間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后檢測(cè)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結(jié)論：DNA是真正的遺傳物質(zhì)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)注意：不能說蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。說明DNA進(jìn)入大腸桿菌； 子代噬菌體具有親代噬菌體提供的DNA。l35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？ 攪拌不充分導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，離心時(shí)隨細(xì)菌到沉淀物中

8、。l32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？保溫時(shí)間過短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；保溫時(shí)間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。 思考：不能，因?yàn)榉派湫詸z測(cè)時(shí)只能檢測(cè)到放射部位，不能確定是哪種元素的放射性；若用32P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體，則上清液和沉淀物中均會(huì)具有放射性，無法判斷噬菌體遺傳物質(zhì)的成分。思考：l 實(shí)驗(yàn)?zāi)懿荒苡?2P和35S同時(shí)標(biāo)記噬菌體？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-

9、30min就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。思考討論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(huì)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）思考討論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(duì)于你認(rèn)識(shí)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。思考討論啟示：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

10、技術(shù)是相互支持、相互促進(jìn)的。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)、物質(zhì)的提純和分離技術(shù)等。艾弗里實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)處理方式對(duì)照原則實(shí)驗(yàn)結(jié)論設(shè)計(jì)思路直接分離同位素標(biāo)記法S型細(xì)菌的分離物質(zhì)分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng)相互對(duì)照分別標(biāo)記噬菌體DNA和蛋白質(zhì)的兩組實(shí)驗(yàn)相互對(duì)照設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開，單獨(dú)地直接研究各自不同的遺傳功能證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)證明DNA是遺傳物質(zhì)，但不能有效證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)（蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)）兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的比較RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)煙草花葉病毒 左：正常煙葉 右：病葉1.煙草花葉病毒侵染煙草實(shí)驗(yàn)如果讓你設(shè)計(jì)證明RNA也是遺傳物質(zhì)，你會(huì)怎么做？結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(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侵染煙草實(shí)驗(yàn)DNA是主要的遺傳物質(zhì)細(xì)胞生物含有DNA和RNA病毒含有DNA或RNADNA病毒RNA病毒遺傳物質(zhì)是DNA遺傳物質(zhì)是RNA絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA你還能說出運(yùn)用”減法原理“的實(shí)驗(yàn)嗎？煙草花葉病