【生物】DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

3.1

DNA是主要的遺傳物質(zhì)第三章基因的本質(zhì)遺傳物質(zhì)的探索1提出“遺傳因子”，并總結(jié)遺傳規(guī)律孟德?tīng)?把“遺傳因子”命名為基因約翰遜3提出基因在染色體上的假說(shuō)薩頓4實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上摩爾根染色體的主要組成成分是DNA和蛋白質(zhì)5科學(xué)家發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個(gè)問(wèn)題曾引起生物學(xué)界激烈的爭(zhēng)論。1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？問(wèn)題探討遺傳物質(zhì)應(yīng)能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，可以準(zhǔn)確地復(fù)制，并傳遞給下一代，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，等等。20世紀(jì)中葉，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。在這兩種物質(zhì)中，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？這個(gè)問(wèn)題曾引起生物學(xué)界激烈的爭(zhēng)論。2.你認(rèn)為證明某一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可行方法有哪些?問(wèn)題探討例如，將待定的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移給其他生物，觀察后代的性狀表現(xiàn)，等等。一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)20世紀(jì)20年代，人們認(rèn)識(shí)到人體內(nèi)的蛋白質(zhì)是由多種氨基酸通過(guò)脫水縮合而來(lái)，而且氨基酸多種多樣的排列順序中可能蘊(yùn)藏著遺傳信息。1、對(duì)蛋白質(zhì)的認(rèn)識(shí)20世紀(jì)30年代：DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。但由于對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)沒(méi)有清晰的了解，人們認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)地位。2、對(duì)DNA的認(rèn)識(shí)1、肺炎鏈球菌類型R型S型菌體無(wú)莢膜有莢膜菌落表面粗糙表面光滑毒性/原理無(wú)致病性有致病性，使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡二、肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)2、體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（格里菲思）（1）過(guò)程：分析：①②對(duì)照：②③對(duì)照：R活無(wú)毒S活有毒S活有毒S死無(wú)毒拓展—加熱致死的作用原理1、蛋白質(zhì)和核酸對(duì)于高溫的耐受力是不同的。2、在80~100℃的溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)變性失活，這種失活是不可逆的。由于蛋白質(zhì)失活，酶等生命體系失去其相應(yīng)功能，細(xì)菌死亡。3、在80~100℃的溫度范圍內(nèi)，DNA雙鏈解開(kāi)；當(dāng)溫度降至55℃以下時(shí)，DNA雙鏈能夠重新恢復(fù)，進(jìn)而恢復(fù)活性。但蛋白質(zhì)活性不能恢復(fù)?！裁词够頡型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成活的S型細(xì)菌？加熱殺死的S型細(xì)菌中，含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)——“轉(zhuǎn)化因子”，使活的R型細(xì)菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化▲這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的S型活細(xì)菌的后代也是有致病性的S型細(xì)菌，這說(shuō)明什么？說(shuō)明轉(zhuǎn)化的性狀可以遺傳▲第四組小鼠為什么會(huì)死亡呢？體內(nèi)有活的S型細(xì)菌的作用▲第四組活的S型細(xì)菌如何出現(xiàn)？部分活的R型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成了活的S型細(xì)菌（2）結(jié)論格里菲思推斷

:已經(jīng)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)菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。多糖加熱殺死的S型細(xì)菌脂類蛋白質(zhì)RNADNA加熱殺死的S型菌體內(nèi)含有多種物質(zhì)，究竟轉(zhuǎn)化因子是什么？思考討論:三、肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)20世紀(jì)40年代，艾弗里和他的同事消化糖的酶破碎加熱致死的S型細(xì)菌有機(jī)試劑去除部分蛋白質(zhì)、脂類等去除分解糖類的酶有機(jī)試劑分解糖類物質(zhì)1、制備S型細(xì)菌的細(xì)胞提取液S型細(xì)菌的提取物與含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基混合培養(yǎng)基中出現(xiàn)兩種菌落與含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基混合添加蛋白酶培養(yǎng)基中出現(xiàn)兩種菌落與含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基混合培養(yǎng)基中出現(xiàn)兩種菌落與含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基混合培養(yǎng)基中出現(xiàn)兩種菌落添加RNA酶添加酯酶與含有R型細(xì)菌的培養(yǎng)基混合培養(yǎng)基中沒(méi)有出現(xiàn)S型菌落添加DNA酶未處理2、過(guò)程從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗(yàn)的基本思路是什么？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(méi)有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么變化?！谝唤M的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明什么？說(shuō)明S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中含有轉(zhuǎn)化因子▲實(shí)驗(yàn)中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？分別除去S型細(xì)菌細(xì)胞提取物中的蛋白質(zhì)、RNA和酯類物質(zhì)，以明確這些物質(zhì)是不是轉(zhuǎn)化因子▲第一至第四組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為什么既有R型細(xì)菌，又有S型細(xì)菌？S型細(xì)菌中的轉(zhuǎn)化因子只能使部分R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化▲第五組用DNA酶處理S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物之后再與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，為什么培養(yǎng)皿中只有R型細(xì)菌？DNA酶能水解DNA，從而破壞了DNA分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使其喪失轉(zhuǎn)化功能4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論三、肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1）DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。2）蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。注意：

該實(shí)驗(yàn)不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。科學(xué)方法與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如：“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組分別作加熱、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。例如：艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。1.S型細(xì)菌的DNA可使小鼠死亡。(

)2.艾弗里實(shí)驗(yàn)中自變量的控制采取了減法原理。(

)3.格里菲思的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有具體證明哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。(

)4.艾弗里的實(shí)驗(yàn)證明轉(zhuǎn)化因子是DNA。(

)×正誤判斷√√√肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)一些科學(xué)家質(zhì)疑的主要是轉(zhuǎn)化因子究竟是DNA還是和DNA混在一起的少量蛋白質(zhì)。他們選擇質(zhì)疑，既與“細(xì)胞提取物不夠純”的實(shí)際情況有關(guān)，還與當(dāng)時(shí)科學(xué)界深信蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)密不可分。艾弗里的結(jié)論一經(jīng)發(fā)表就引發(fā)質(zhì)疑有沒(méi)有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)去觀察它們的作用呢？DNA蛋白質(zhì)外殼1、實(shí)驗(yàn)材料：T2噬菌體（病毒）四、噬菌體侵染細(xì)菌的實(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,它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，頭部含有DNA。（赫爾希與蔡斯）T2噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程吸附注入合成組裝釋放（1）T2噬菌體只提供遺傳物質(zhì)(DNA)作為模板，脫氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大腸桿菌提供。（2）噬菌體不是整個(gè)進(jìn)入大腸桿菌體內(nèi)。（3）研究表明：空殼噬菌體能吸附但不能產(chǎn)生子代噬菌體，因此空殼噬菌體不含遺傳物質(zhì)，遺傳物質(zhì)在侵染時(shí)注入了大腸桿菌體內(nèi)。把DNA注入到細(xì)菌細(xì)胞利用細(xì)菌的化學(xué)成分、酶系統(tǒng)和核糖體合成出噬菌體的DNA、蛋白質(zhì)新合成的DNA、蛋白質(zhì)組裝成很多噬菌體細(xì)菌解體，釋放出噬菌體噬菌體借尾絲吸附在細(xì)菌細(xì)胞壁同位素標(biāo)記法哪一種物質(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)記同位素標(biāo)記法32P標(biāo)記的噬菌體35S標(biāo)記的噬菌體組成元素C、H、O、N、P主要組成元素C、H、O、N、S2、實(shí)驗(yàn)方法:3、過(guò)程：思考：能否用含35S、32P的培養(yǎng)基分別直接培養(yǎng)噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA？不能，請(qǐng)寫(xiě)出培養(yǎng)的過(guò)程？+培養(yǎng)培養(yǎng)35S標(biāo)記的

_______32P標(biāo)記的

_______T2噬菌體T2噬菌體T2噬菌體+培養(yǎng)含32P的_________大腸桿菌含32P的細(xì)菌培養(yǎng)基大腸桿菌含35S的_________大腸桿菌含35S的細(xì)菌培養(yǎng)基+培養(yǎng)大腸桿菌甲組乙組注意：必須分兩組分別標(biāo)記進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不能同時(shí)對(duì)噬菌體既標(biāo)記35S又標(biāo)記32P。T2噬菌體+(1)甲組35S標(biāo)記的噬菌體用35S標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合經(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沉淀物放射性很低

子代噬菌體中無(wú)35S上清液放射性很高實(shí)驗(yàn)分析上清液放射性很高說(shuō)明？T2噬菌體中的蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入大腸桿菌。沉淀物出現(xiàn)放射性原因？攪拌不完全，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌表面。使吸附在細(xì)菌上的噬菌體和細(xì)菌分離

讓上清液析出質(zhì)量較輕的噬菌體，而沉淀物留下較重的被侵染的大腸桿菌特別注意：不是使DNA和蛋白質(zhì)分離(2)乙組32P標(biāo)記的噬菌體部分子代噬菌體中含32P用32P標(biāo)記的噬菌體與大腸桿菌混合經(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T2噬菌體中的DNA進(jìn)入了大腸桿菌。沉淀物放射性很高說(shuō)明？上清液出現(xiàn)放射性原因？培養(yǎng)（保溫）時(shí)間較短，少數(shù)噬菌體還未侵染細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)分析35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)標(biāo)記部位放射性情況上清液沉淀物有無(wú)放射性原因子代噬菌體蛋白質(zhì)很高DNA很低蛋白質(zhì)未進(jìn)入細(xì)菌中DNA進(jìn)入細(xì)菌中很高很低3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果想一想：這一結(jié)果說(shuō)明了什么？

部分有32P標(biāo)記的DNA無(wú)35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)子代噬菌體體內(nèi)有親代噬菌體的DNA，但沒(méi)有其蛋白質(zhì)。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1）子代噬菌體的各種性狀，是通過(guò)親代的DNA遺傳的。DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。2）DNA能進(jìn)行自我復(fù)制，DNA可以控制蛋白質(zhì)的合成。（5）如果第二組（32P標(biāo)記的噬菌體）保溫時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生什么影響？上清液會(huì)出現(xiàn)較高的放射性，原因是培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；或培養(yǎng)（保溫）時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。延伸思考（1）本實(shí)驗(yàn)采用的對(duì)照方法是什么？

對(duì)比實(shí)驗(yàn)(相互對(duì)照)。（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩次涉及大腸桿菌，這兩次涉及的大腸桿菌有什么區(qū)別？第一次是有標(biāo)記的大腸桿菌，第二次是未被標(biāo)記的大腸桿菌。（3）能否用3H、14C標(biāo)記噬菌體？不能，因?yàn)镃、H是DNA和蛋白質(zhì)的共有元素，無(wú)法確認(rèn)被標(biāo)記的是何種物質(zhì)。（4）如果第一組（35S標(biāo)記的噬菌體）攪拌不充分，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生什么影響？

沉淀物會(huì)出現(xiàn)較高的放射性，原因是攪拌不充分導(dǎo)致部分噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，離心時(shí)隨細(xì)菌到沉淀物中。1.某研究人員模擬赫爾希和蔡斯關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)：①用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌②未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌③用15N標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌④用未標(biāo)記的噬菌體侵染3H標(biāo)記的細(xì)菌一段時(shí)間后離心，以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到放射性的主要部位是A．沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀和上清液B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀C．沉淀、上清液、沉淀、沉淀和上清液D．上清液、上清液、沉淀和上清液、上清液B阿爾弗雷德·赫爾希（AlfredHershey）和助手瑪莎·蔡斯（女）（MarthaChase）的這項(xiàng)研究分享1969年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。思考.討論（P46）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)？【參考答案】1）個(gè)體小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無(wú)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。2）繁殖快：細(xì)菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時(shí)間內(nèi)可大量繁殖。思考.討論（P46）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(guò)程中最大的困難是什么？【參考答案】1）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(méi)有這種物質(zhì)的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么變化。2）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（P46）3.艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術(shù)手段來(lái)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？【參考答案】1）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。赫爾希采用的主要技術(shù)手段：噬菌體培養(yǎng)技術(shù)、放射性同位素標(biāo)記技術(shù)、物質(zhì)的提純和分離技術(shù)等。2）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)與技術(shù)是相互支持、相互促進(jìn)的。5.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)比肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)更具有說(shuō)服力。（

）6.T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒。（

）7.分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體。（

）8.離心管的沉淀物中主要是被侵染的大腸桿菌。（

）×正誤判斷√√√生物的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)RNA煙草花葉病毒的示意圖(上)和電鏡照片(下)煙草花葉病毒的示意圖(上)和電鏡照片(下)只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎?有些病毒不含有DNA，只含有蛋白質(zhì)和RNA。如煙草花葉病毒五、RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)1：煙草花葉病毒組分單獨(dú)侵染煙草實(shí)驗(yàn)煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA五、RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)TMV2RNA2蛋白質(zhì)2蛋白質(zhì)1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白質(zhì)1蛋白質(zhì)2+RNA1TMV1實(shí)驗(yàn)2煙草花葉病毒重建實(shí)驗(yàn)煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA：拓展細(xì)胞生物：（細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)）DNARNA：RNA病毒（只有RNA，無(wú)DNA），僅限于某些病毒的遺傳物質(zhì)（煙草花葉病毒、艾滋病病毒、流感病毒、新冠病毒等）DNA病毒（只有DNA，無(wú)RNA）DNA、RNA同時(shí)存在DNA是主要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)

核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。注意：

絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，只有極少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA。因此，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

“主要”：是針對(duì)生物界的所有生物。當(dāng)具體為某一種生物時(shí)，DNA/RNA就是某生物的遺傳物質(zhì)。9.DNA是所有生物的遺傳物質(zhì)(

)10.酵母菌的遺傳物質(zhì)主要是DNA(

)11.病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA(

)12.艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA(