3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件20232024高一下學(xué)期生物人教版必修二

3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)1提出“遺傳因子”，并總結(jié)遺傳規(guī)律孟德爾2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薩頓4實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上摩爾根科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體的主要組成成分是DNA和蛋白質(zhì)5遺傳物質(zhì)的探索DNA染色體染色質(zhì)蛋白質(zhì)20世紀(jì)中葉科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：染色體主要由組成。蛋白質(zhì)和DNA

蛋白質(zhì)DNA20世紀(jì)中葉，染色體由蛋白質(zhì)和DNA組成已經(jīng)為人們所知，但是對于誰是遺傳物質(zhì)仍然存在爭議。作為遺傳物質(zhì)，應(yīng)該具備哪些特點(diǎn)？①能貯存大量的遺傳信息。③具有一定的穩(wěn)定性。②可以復(fù)制，并能傳遞給后代。氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

20世紀(jì)20年代蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)。

20世紀(jì)30年代人們認(rèn)識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子脫氧核苷酸的化學(xué)組成包括磷酸、堿基、脫氧核糖。意識到DNA的重要性，但對DNA結(jié)構(gòu)沒有清晰認(rèn)識。

蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)占主導(dǎo)地位。對遺傳物質(zhì)的早期推測（閱讀課本P42）蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)格里菲斯肺炎鏈球菌實(shí)驗(yàn)菌落莢膜毒性R型菌粗糙

莢膜________

S型菌光滑

莢膜________

有毒

無

有

無毒

多糖類莢膜（具有保護(hù)作用）肺炎鏈球菌：S、R型細(xì)菌的區(qū)別第一組不死亡第二組死亡第三組不死亡第四組死亡注射R型活細(xì)菌注射S型活細(xì)菌注射加熱致死的S型細(xì)菌將R型活細(xì)菌與加熱致死的S型細(xì)菌混合后注射1.第一、二兩組實(shí)驗(yàn)在整個實(shí)驗(yàn)中起什么作用？2.對比第二、三組實(shí)驗(yàn)，說明什么？二.肺炎鏈球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：（1928年，格里菲思）起對照作用，證明活的S型菌有毒性，R型菌無毒性加熱殺死的S型菌不能使小鼠死亡

3.第四組小鼠為何死亡？死亡小鼠體內(nèi)能分離出S型活菌，說明什么？推測導(dǎo)致小鼠死亡的S型活菌是從哪里來的？3.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋無毒性的R型活細(xì)菌有毒性的S型菌與加熱殺死的S型菌混合＋＋格里菲思的推論：已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌中含有一種“轉(zhuǎn)化因子”，能使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。繁殖轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢？判斷：

1.格里菲思（F.Griffith）用肺炎鏈球菌在小鼠身上進(jìn)行了著名的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了DNA是遺傳物質(zhì)錯，格里菲思的實(shí)驗(yàn)沒有證明DNA是遺傳物質(zhì)

2.格里菲思（F.Griffith）第四組實(shí)驗(yàn)，從死亡的小鼠體內(nèi)只能分離出S型的活細(xì)菌。錯，因此轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而只是一小部分R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。因此小鼠體內(nèi)既有S型活細(xì)菌，也有R型活細(xì)菌。三.肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：（20世紀(jì)40年代，艾弗里）P43關(guān)鍵思路：把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開，單獨(dú)的、直接的觀察它們的作用。

思考1：S型細(xì)菌的主要組成成分是什么？其中能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）是什么呢？思考2：如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)找出轉(zhuǎn)化因子？加熱殺死的S型菌多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)DNA多糖

脂類

蛋白質(zhì)RNADNA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)？但究竟哪一個才是轉(zhuǎn)化因子呢？關(guān)鍵思路：把S型細(xì)菌的各種物質(zhì)分開，單獨(dú)的、直接的觀察它們的作用。三.肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：（20世紀(jì)40年代，艾弗里）（分離提純法）P43三.肺炎鏈球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：（20世紀(jì)40年代，艾弗里）2.實(shí)驗(yàn)過程：一、R型菌+S型菌細(xì)胞提取物二、R型菌+S型菌細(xì)胞提取物+蛋白酶三、R型菌+S型菌細(xì)胞提取物+RNA酶四、R型菌+S型菌細(xì)胞提取物+酯酶五、R型菌+S型菌細(xì)胞提取物+DNA酶R型菌+S型菌R型菌+S型菌R型菌+S型菌R型菌+S型菌R型菌思考：1.分析實(shí)驗(yàn)變量？2.對照實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行的？自變量：是否加入酶及酶的種類；因變量：培養(yǎng)基中是否有活得S菌。第一組為空白對照組。第二至五組為實(shí)驗(yàn)組。每組特異性的去除一種物質(zhì)，觀察S菌的活性。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)。蛋白質(zhì)，糖類等不是。

與常態(tài)相比，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例如在艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個實(shí)驗(yàn)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”。加法原理

在對照實(shí)驗(yàn)中控制自變量，可以采用“加法或減法原理”；與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例如在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、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S型細(xì)胞提取物去掉蛋白質(zhì)去掉RNA去DNA①常溫放置H2O2溶液②90℃加熱③加2滴FeCl3溶液④加2滴H2O2酶該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計遵循哪些原則？其巧妙之處是什么？在實(shí)際操作過程中最大的困難是什么？遵循單一變量原則和對照原則。其巧妙之處在于：運(yùn)用“減法原理”，即在每個實(shí)驗(yàn)組人為去除某個影響因素后，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化。最大的困難是：如何徹底去除細(xì)胞中含有的某種物質(zhì)（糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等）有沒有比細(xì)菌更簡單的實(shí)驗(yàn)材料及更有說服力的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?952年，赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，利用放射性同位素標(biāo)記的新技術(shù)，完成了另一個更具有說服力的實(shí)驗(yàn)。

雖然艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了人們的注意，但是，由于艾弗里實(shí)驗(yàn)中提取出的DNA，純度最高時也還有0.02%的蛋白質(zhì)，因此，仍有人對實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑。另外，當(dāng)時科學(xué)界普遍認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。一.病毒：（T2噬菌體）噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)蛋白質(zhì)外殼DNA資料：T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌內(nèi)的病毒。在T2噬菌體的化學(xué)組分中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA。2.生活方式：專門寄生于大腸桿菌中3.病毒侵染細(xì)菌的過程：釋放合成→注入→吸附→組裝→噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)——赫爾希和蔡斯成分只有蛋白質(zhì)和DNA。繁殖時，將遺傳物質(zhì)導(dǎo)入大腸桿菌，利用寄主物質(zhì)合成自身，其他物質(zhì)保留在體外。T2噬菌體的模式圖T2噬菌體特點(diǎn)：因此，要想證明噬菌體里面蛋白質(zhì)和DNA誰是遺傳物質(zhì)，只需證明：噬菌體要將誰導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)！如何才能知道噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA究竟哪個進(jìn)入細(xì)菌？用放射性同位素分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)放射性同位素標(biāo)記法蛋白質(zhì)的組成元素：

DNA

的組成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N、P研究方法35S標(biāo)記蛋白質(zhì)32P標(biāo)記DNA為什么不選C、H、O、N的同位素？DNA和蛋白質(zhì)都含有C、H、O、N，用它們的同位素標(biāo)記噬菌體會同時標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)，無法分辨出噬菌體將誰導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)。如何培養(yǎng)含放射性35S和32P的T2噬菌體？能否直接用含35S、32P的普通培養(yǎng)基來培養(yǎng)噬箘體？不能。3.放射性同位素標(biāo)記法病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專營寄生生活，培養(yǎng)基中無法存活制備含有放射性標(biāo)記噬菌體過程示意圖離心含35S培養(yǎng)基含35S細(xì)菌噬菌體侵染含35S細(xì)菌含35S噬菌體含32P培養(yǎng)基含32P細(xì)菌噬菌體侵染含32P細(xì)菌含32P噬菌體2、赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（1952年）離心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檢測攪拌后離心35S標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合35S標(biāo)記的噬菌體用標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌混合：攪拌：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。離心:2、赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（1952年）實(shí)驗(yàn)過程在新形成的部分噬菌體中檢測到32P細(xì)菌裂解沉淀物的放射性很高上清液的放射性很低檢測攪拌后離心32P標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合32P標(biāo)記的噬菌體

結(jié)論：噬菌體侵染細(xì)菌時，DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細(xì)胞外，DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。2、赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（1952年）實(shí)驗(yàn)過程（1）合成DNA的模板：

合成DNA的原料：（2）合成蛋白質(zhì)的原料：

合成蛋白質(zhì)的場所：噬菌體DNA大腸桿菌內(nèi)的四種脫氧核苷酸大腸桿菌的氨基酸大腸桿菌的核糖體如何合成子代噬菌體？用35S標(biāo)記噬菌體與大腸桿菌混合經(jīng)短時間保溫后用攪拌器攪拌離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)細(xì)菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)回看35S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)致部分噬菌體的蛋白質(zhì)外殼吸附在細(xì)菌上，離心時隨細(xì)菌到沉淀物中。32P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？培養(yǎng)（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；培養(yǎng)（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。

1928年1944年1952年格里菲斯肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)艾弗里赫爾希蔡斯噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)(體外轉(zhuǎn)化)(體內(nèi)轉(zhuǎn)化)S型菌中有“轉(zhuǎn)化因子”令R→S“轉(zhuǎn)化因子”是DNADNA是遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)等其它物質(zhì)不是遺傳物質(zhì)DNA是遺傳物質(zhì)能否說明DNA是自然界所有生物的遺傳物質(zhì)？DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？四、少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA蛋白質(zhì)RNA分別侵染健康煙草植株患病不患病得到病毒不能得到病毒煙草花葉病毒組分

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煙草花葉病毒DNA是主要的遺傳物質(zhì)（含有DNA和RNA）（含有DNA或RNA）DNA病毒RNA病毒細(xì)胞生物無細(xì)胞生物（如病毒）遺傳物質(zhì)為RNA遺傳物質(zhì)為DNA真核生物原核生物就整個生物界來說，絕大多數(shù)生物是以DNA作為遺傳物質(zhì)的，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)；但對某種生物來說，遺傳物質(zhì)是唯一的，只能是DNA或RNA，不能說某種生物的遺傳物質(zhì)主要是DNA。生物1

豌豆細(xì)胞內(nèi)既有DNA，也有RNA，但是DNA是豌豆的主要遺傳物質(zhì)2大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是RNA判斷錯錯1一切生物的遺傳物質(zhì)是__________核酸2生物的主要遺傳物質(zhì)是__________DNA3原核生物的遺傳物質(zhì)是__________DNA4真核生物的遺傳物質(zhì)是__________DNA5病毒的遺傳物質(zhì)是____________DNA或RNA6具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物遺傳物質(zhì)是_______DNA下列四種病毒中，遺傳信息貯存在DNA分子中的是A．引發(fā)禽流感的病原體

B．煙草花葉病毒C．T2噬菌體

D．引起AIDS的病原體C1.不同生物的遺傳物質(zhì)教材熱點(diǎn)拓展JIAOCAIREDIANTUOZHAN生物類型病毒原核生物真核生物體內(nèi)核酸種類______________________DNA和RNA體內(nèi)堿基種類__種__種__種體內(nèi)核苷酸種類__種__種__種遺傳物質(zhì)_____________________實(shí)例噬菌體、煙草花葉病毒乳酸菌、藍(lán)藻玉米、小麥、人DNA或RNADNA和RNADNA或RNADNADNA458854實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（格里菲斯1928）肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里等1944）噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)（赫爾希和蔡斯1952）煙草花葉病毒感染實(shí)驗(yàn)DNA是遺傳物質(zhì)“轉(zhuǎn)化因子”是DNA存在“轉(zhuǎn)化因子”結(jié)論RNA是RNA病毒的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)和核酸對于高溫的耐受力不同。在80~100℃的溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)將會失活，DNA雙鏈將解開；當(dāng)溫度降至55℃左右時，DNA雙鏈能夠重新恢復(fù)，但蛋白質(zhì)的活性卻不能恢復(fù)。肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)是指S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入R型細(xì)菌內(nèi)并整合到R型細(xì)菌的DNA中，即發(fā)生了基因重組。結(jié)果在S型細(xì)菌DNA的控制下，利用R型細(xì)菌體內(nèi)的化學(xué)成分合成了S型細(xì)菌的DNA和蛋白質(zhì)，從而組裝成了具有毒性的S型細(xì)菌。注意：并非所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化。由于轉(zhuǎn)化受到DNA的純度、兩種細(xì)菌的親緣關(guān)系、受體菌的狀態(tài)等因素的影響，因此轉(zhuǎn)化過程中并不是所有的R型細(xì)菌都被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，而只是一小部分R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。思考：在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，為什么加熱殺死的S型細(xì)菌還能使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌？轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)是什么？下面是某興趣小組為探究某種流感病毒的遺傳物質(zhì)是DNA還是RNA設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟，請將其拓展資料完整。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模郝浴?2)材料用具：顯微注射器，該流感病毒的核酸提取液，豬胚胎干細(xì)胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。(3)實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：把該流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三組，____________________________________________