3.1+DNA是主要的遺傳物質(zhì) 高一生物 課件（人教版2019必修2）

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)

授課人：工作單位教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.闡述格里菲斯、艾弗里肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗的過程。2.闡述噬菌體侵染細(xì)菌實驗的方法、過程。3.舉例說明證明遺傳物質(zhì)的實驗思路。素養(yǎng)目標(biāo)1.生命觀念：理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)，認(rèn)識生命的共性及差異。2.科學(xué)思維：感悟科學(xué)技術(shù)在生命科學(xué)探索過程中的作用。問題探討孟德爾通過豌豆雜交實驗，揭示了遺傳規(guī)律，提出遺傳因子概念。1866年約翰遜1903年通過觀察蝗蟲細(xì)胞減數(shù)分裂提出假說：基因（遺傳因子）位于染色體上。薩頓命名“遺傳因子”為基因。1909年摩爾根1909-1933年通過果蠅雜交實驗證明：基因位于染色體上。問題探討討論：你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點？①儲存大量的遺傳信息。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。

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？這個問題曾引起生物界激烈的討論。一、對遺傳物質(zhì)的早期猜測1.20世紀(jì)20年代：（蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序多種多樣，可能蘊(yùn)含著遺傳信息）蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)一、對遺傳物質(zhì)的早期猜測2.20世紀(jì)30年代：（不了解DNA的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點仍占主導(dǎo)地位）科學(xué)家本可以意識到DNA的重要性腺嘌呤（A）P脫氧核糖鳥嘌呤（G）P脫氧核糖胸腺嘧啶（T）P脫氧核糖胞嘧啶（C）P脫氧核糖實驗探究階段肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗1噬菌體侵染細(xì)菌的實驗2煙草花葉病毒的侵染實驗31.1格里菲思的肺炎鏈球菌體的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗1.2艾佛里的肺炎鏈球菌體的體外轉(zhuǎn)化實驗二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗1、格里菲斯的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗種類S型細(xì)菌R型細(xì)菌菌落表面光滑Smooth表面粗糙Rough菌體

有多糖類的莢膜無多糖類的莢膜致病性有致病性，可使小鼠患病死亡無致病性①肺炎鏈球菌的特點注射R型活細(xì)菌第一組二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗②實驗過程與現(xiàn)象1、格里菲斯的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗R型菌+加熱殺死的S型細(xì)菌第四組注射S型活細(xì)菌第二組注射加熱殺死的S型細(xì)菌第三組二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗②實驗過程與現(xiàn)象1、格里菲斯的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗注射不死亡死亡，分離出S型活細(xì)菌不死亡死亡，分離出S型活細(xì)菌R型活細(xì)菌S型活細(xì)菌加熱致死的S型細(xì)菌R型活細(xì)菌+加熱致死的S型細(xì)菌小鼠注射注射注射結(jié)果結(jié)果結(jié)果結(jié)果思考：1.第一組與第二組的實驗現(xiàn)象，說明了什么？R型活細(xì)菌不會使小鼠死亡，S型活細(xì)菌會使小鼠死亡2.第四組小鼠為什么會死亡？體內(nèi)有S型活細(xì)菌，會使小鼠死亡二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗3.第四組S型活細(xì)菌怎么出現(xiàn)的？R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型活細(xì)菌4.什么使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型活細(xì)菌？加熱殺死的S型細(xì)菌使R型活細(xì)菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化加熱致死的S型細(xì)菌，含有某種促使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。

③結(jié)論二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗探究“轉(zhuǎn)化因子”究竟是什么？你有什么樣的設(shè)計思路，關(guān)鍵是什么？

RNA脂質(zhì)多糖S型細(xì)菌組分圖將DNA與蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)分開，單獨、直接地觀察它們的作用。DNA蛋白質(zhì)關(guān)鍵思路：2.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+R型細(xì)菌S型細(xì)菌混合a.本實驗說明什么問題？S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中含有該轉(zhuǎn)化因子b.本實驗起什么作用？對照作用c.本實驗?zāi)艽_定轉(zhuǎn)化因子是哪種物質(zhì)嗎？不能d.接下來怎么繼續(xù)實驗？二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗2.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+R型細(xì)菌S型細(xì)菌混合蛋白酶（或RNA酶、酯酶）a.加蛋白酶的作用是什么？去除S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中的蛋白質(zhì)，其他物質(zhì)都有b.加蛋白酶后R型菌還是被轉(zhuǎn)化說明

什么問題？說明轉(zhuǎn)化因子不是蛋白質(zhì)c.同樣加RNA酶、酯酶什么作用？去除S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中的RNA或脂肪等物質(zhì)二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗2.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+R型細(xì)菌S型細(xì)菌混合蛋白酶（或RNA酶、酯酶）d.這些組實驗說明什么問題說明蛋白質(zhì)、RNA和脂肪等都不是轉(zhuǎn)化因子e.本實驗采用的原理是什么？減法原理①與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素。②在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出哪種物質(zhì)在發(fā)揮作用。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗2.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+R型細(xì)菌S型細(xì)菌混合蛋白酶（或RNA酶、酯酶）拓展：加法原理①與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。②在”比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加熱、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗2.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+只長R型細(xì)菌混合DNA酶a.加DNA酶的作用是什么？去除S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中的DNAb.加DNA酶后只長R型菌說明什么問題？說明細(xì)胞提取物中的轉(zhuǎn)化因子很可能就是DNA。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗2.艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物+只長R型細(xì)菌混合DNA酶艾弗里等人進(jìn)一步分析了細(xì)胞提取物的理化特性，發(fā)現(xiàn)這些特性都與DNA的極為相似，于是得出結(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)。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物第一組第二組第三組第四組第五組細(xì)胞提取物細(xì)胞提取物十蛋白酶.細(xì)胞提取物十RNA酶.細(xì)胞提取物十酯酶細(xì)胞提取物十DNA酶.分別加入有R型活細(xì)菌的培養(yǎng)基中出現(xiàn)了S型活細(xì)菌出現(xiàn)了S型活細(xì)菌不出現(xiàn)S型活細(xì)菌二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗項目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗培養(yǎng)細(xì)菌在小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基實驗對照R型細(xì)菌與S型細(xì)菌的致病性對照S型細(xì)菌各組成成分的作用進(jìn)行對照巧妙構(gòu)思用加熱殺死的S型細(xì)菌和R型活細(xì)菌混合注入小鼠體內(nèi)，與用加熱殺死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實驗，說明確實發(fā)生了轉(zhuǎn)化每個實驗組用酶解法特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)實驗結(jié)論S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”S型細(xì)菌的DNA是遺傳物質(zhì)聯(lián)系①所用材料相同②體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是體外轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實驗是體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的延伸③兩實驗都遵循對照原則、單一變量原則二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗科學(xué)方法自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”加法原理與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素例：“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，與對照組相比，實驗組分別做了加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利用了“加法原理”；減法原理與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素例：在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，每個實驗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”。請從以下角度來說明肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗與體外轉(zhuǎn)化實驗的關(guān)系：(1)區(qū)別(2)聯(lián)系①體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗是體外轉(zhuǎn)化實驗的基礎(chǔ)，體外轉(zhuǎn)化實驗則是前者的延伸。②實驗設(shè)計都遵循

和

原則。對照單一變量項目體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗體外轉(zhuǎn)化實驗科學(xué)家細(xì)菌培養(yǎng)實驗構(gòu)思觀察指標(biāo)實驗結(jié)論格里菲思艾弗里小鼠體內(nèi)體外培養(yǎng)基用加熱致死的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)作為對照實驗說明發(fā)生轉(zhuǎn)化在S型細(xì)菌的提取物中，分別去除某種物質(zhì)，觀察能否使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化小鼠是否死亡培養(yǎng)基中菌落類型已經(jīng)加熱致死的S型細(xì)菌體內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子轉(zhuǎn)化因子是DNA二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗有的人獲得諾貝爾獎，是為自己增輝，有的人獲獎卻是為諾貝爾獎增輝。艾弗里沒有獲得諾貝爾獎，是諾貝爾獎的遺憾，不是艾弗里的遺憾。三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗專門寄生于__________內(nèi)的病毒。

大腸桿菌DNA蛋白質(zhì)外殼C、H、O、N、SC、H、O、N、P(2)噬菌體的成分：

(3)噬菌體的復(fù)制與增殖增殖需要的條件內(nèi)容模板________的DNA合成噬菌體DNA原料__________提供的4種脫氧核苷酸合成T2噬菌體蛋白質(zhì)原料_____________________場所大腸桿菌的核糖體T2噬菌體大腸桿菌大腸桿菌的氨基酸噬菌體的結(jié)構(gòu)(1)生活方式：1、實驗材料：三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗2、噬菌體的繁殖過程：→→→→T2噬菌體侵染細(xì)菌（大腸桿菌）時，DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼留在外面吸附注入合成組裝釋放4、實驗方法：__________________，用____標(biāo)記噬菌體蛋白質(zhì)，____標(biāo)記噬菌體的

DNA。三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗3、實驗思路：將______與蛋白質(zhì)等分開，______、______去觀察它們各

自的作用。放射性同位素標(biāo)記法35S

32P

DNA

單獨地直接地主要組成元素C、H、O、N、P主要組成元素C、H、O、N、S35S標(biāo)記的噬菌體32P標(biāo)記的噬菌體三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗5、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗過程：（1）標(biāo)記T2噬菌體：含35S的噬菌體含32P的噬菌體思路：先標(biāo)記細(xì)菌（大腸桿菌）→再用標(biāo)記后的大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體→

進(jìn)而標(biāo)記T2噬菌體大腸桿菌含35S的細(xì)菌培養(yǎng)基→含32P的細(xì)菌培養(yǎng)基→含35S的細(xì)菌（大腸桿菌）含32P的細(xì)菌（大腸桿菌）培養(yǎng)培養(yǎng)T2噬菌體得到得到（2）再用已標(biāo)記的含35S、32P的噬菌體分別侵染細(xì)菌：三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗在攪拌器中攪拌、離心后，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)用標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌噬菌體被35S標(biāo)記在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S細(xì)菌裂解沉淀物的放射性很低上清液的放射性很高離心后攪拌后離心35S標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合35S標(biāo)記的噬菌體①

35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌：【思考】

實驗中攪拌、離心的目的是什么？三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗②

32P標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌：在攪拌器中攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)用標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌噬菌體被35P標(biāo)記在新形成的噬菌體中檢測到32P細(xì)菌裂解沉淀物的放射性很高上清液的放射性很低離心后攪拌后離心32P標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合32P標(biāo)記的噬菌體三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗分組結(jié)果結(jié)果分析對比實驗（相互對照）35S標(biāo)記的噬菌體+細(xì)菌32P標(biāo)記的噬菌體+細(xì)菌宿主細(xì)胞內(nèi)無35S，35S主要分布在上清液中上清液中幾乎無32P，32P主要分布在宿主細(xì)胞內(nèi)，35S—蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)32P—DNA進(jìn)入了宿主細(xì)胞內(nèi)實驗結(jié)論：子代噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳給后代的,

因此_______是T2噬菌體遺傳物質(zhì)。DNA6、實驗結(jié)果分析：三、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗7、實驗誤差分析：（1）用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，沉淀物中有放射性的原因？由于攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼仍吸附在細(xì)菌表面，隨細(xì)菌離心到沉淀物中。①保溫時間過短，有一部分噬菌體還沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中，導(dǎo)致上清液中出現(xiàn)放射性。②保溫時間過長，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放子代，經(jīng)離心后分布于上清液，導(dǎo)致上清液中出現(xiàn)放射性。（2）用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，上清液中含放射性的原因？三個經(jīng)典實驗的對比肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細(xì)菌實驗實驗者思路分離方式結(jié)論設(shè)法將DNA與蛋白質(zhì)等分開，單獨地研究它們的功能。證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)等不是。酶解法:分別加入到R型菌中放射性同位素標(biāo)記法：分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)證明DNA是遺傳物質(zhì),但不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)格里菲思艾弗里及其同事赫爾希和蔡斯加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？四、DNA是主要的遺傳物質(zhì)冠狀病毒因其形態(tài)在電鏡下觀察類似“王冠”而得名。2019新型冠狀病毒(2019-nCoV)和2003年非典期間致病的冠狀病毒(SARS-CoV)以及2012年中東沙特發(fā)現(xiàn)的中東呼吸綜合征(MERS)致病的冠狀病毒(MERS-CoV)均屬于冠狀病毒。冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，此外小兒麻痹病毒、腦炎病毒、流感病毒和艾滋病病毒等的遺傳物質(zhì)都是RNA。四、DNA是主要的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒：結(jié)論：只有RNA而沒有DNA的病毒中，________是遺傳物質(zhì)RNA煙草花葉病毒侵染實驗四、DNA是主要的遺傳物質(zhì)總結(jié)：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)更多實驗證據(jù)更多實驗證據(jù)DNA是主要的遺傳物質(zhì)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)化實驗T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗轉(zhuǎn)化因子是什么四、DNA是主要的遺傳物質(zhì)生物類型核酸種類遺傳物質(zhì)實例有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物真核生物DNA和RNADNA玉米、小麥、人、酵母菌原核生物乳酸菌、藍(lán)藻、細(xì)菌無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物DNA病毒DNADNAT2噬菌體RNA病毒RNARNA煙草花葉病毒SARS病毒艾滋病病毒絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

，只有少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是

。所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。DNARNA拓展：生物的遺傳物質(zhì)四、DNA是主要的遺傳物質(zhì)項目核酸遺傳物質(zhì)類型核苷酸種類堿基種類類型核苷酸種類堿基種類細(xì)胞生物真核細(xì)胞DNA和RNA_______DNA44原核生物DNA和RNA85___________非細(xì)胞生物(病毒)DNA