【公開課】DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件高一下學期生物人教版（2019）必修2

第3章基因的本質(zhì)第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)作為遺傳物質(zhì)所必須具備的特點:①能夠準確地復制自己，傳遞給下一代；②結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定；③能貯存大量的遺傳信息；④能夠指導蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的性狀和代謝。DNA分子蛋白質(zhì)染色質(zhì)染色體染色體＝DNA＋蛋白質(zhì)DNA?蛋白質(zhì)20世紀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DNA分子的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，人們認為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點仍占主導地位。20世紀20年代：

蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的大分子。一、對遺傳物質(zhì)的早期推測

DNA是遺傳物質(zhì)的探究歷程噬菌體侵染細菌的實驗格里菲思的肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗艾弗里確定轉(zhuǎn)化因子的實驗格里菲思艾弗里赫爾希蔡斯

有兩個經(jīng)典實驗可證明遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)呢？設計實驗證明它的實驗設計思路是？把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地觀察它們的作用肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗艾弗里確定轉(zhuǎn)化因子的體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細菌的實驗一、對遺傳物質(zhì)的早期推測二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗菌落莢膜

致病性S型菌R型菌

1.實驗者：2.實驗材料：格里菲思小鼠、兩種肺炎鏈球菌光滑粗糙有無有致病性，（使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡）無致病性（一）格里菲思的肺炎鏈球菌（體內(nèi)）轉(zhuǎn)化實驗課本P433.肺炎鏈球菌（體內(nèi)）轉(zhuǎn)化實驗過程R型活細菌不會使小鼠死亡，S型活細菌使小鼠死亡（1）對比一、二組的實驗現(xiàn)象，說明了什么？R型活菌S型活菌加熱致死的S型菌R型活菌與加熱致死的S型菌小鼠不死亡小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠不死亡3.肺炎鏈球菌（體內(nèi)）轉(zhuǎn)化實驗過程R型活菌S型活菌加熱致死的S型菌R型活菌與加熱致死的S型菌小鼠不死亡小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠不死亡加熱致死的S型細菌失去了活性，無致病性（2）對比二、三組的實驗現(xiàn)象，說明了什么？3.肺炎鏈球菌（體內(nèi)）轉(zhuǎn)化實驗過程R型活菌S型活菌加熱致死的S型菌R型活菌與加熱致死的S型菌小鼠不死亡小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠不死亡已加熱致死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉(zhuǎn)化為S型活細菌的活性物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子；（3）對比三、四組的實驗現(xiàn)象，說明了什么？3.肺炎鏈球菌（體內(nèi)）轉(zhuǎn)化實驗過程R型活菌S型活菌加熱致死的S型菌R型活菌與加熱致死的S型菌小鼠不死亡小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠死亡，體內(nèi)分離出S型活菌小鼠不死亡1.格里菲思的實驗并沒有證明轉(zhuǎn)化因子的化學本質(zhì)是什么；注意：2.第四組實驗中也能分離出R型菌，轉(zhuǎn)化的只是小部分，R型菌依然存在且大部分為R型菌；多糖脂質(zhì)蛋白質(zhì)RNADNA……多糖蛋白質(zhì)RNADNA脂質(zhì)S型細菌要確定“轉(zhuǎn)化因子”是什么，關(guān)鍵思路是什么？必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨、直接地觀察它們的作用，才能確定究竟誰是遺傳物質(zhì)；

但是當時的技術(shù)有限，并不能徹底提純這些物質(zhì)，因此，可以通過酶解法，將物質(zhì)一個個的排除，通過觀察剩余提取物的轉(zhuǎn)化活性來尋找轉(zhuǎn)化因子。（二）艾弗里的肺炎鏈球菌（體外）轉(zhuǎn)化實驗1.實驗者：2.實驗材料：艾弗里和其他同事有R型活細菌的培養(yǎng)基、S型細菌的細胞提取物、蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶

如何獲得細胞提取物？提取物中含有什么？將加熱致死的S型細菌破碎；細胞提取物中去除大部分糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，主要含有少量蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA、DNA；課本P44有R型細菌的培養(yǎng)基S型細菌的細胞提取物第一組+S型細菌R型細菌有R型細菌的培養(yǎng)液S型細菌的細胞提取液第二至四組+S型細菌R型細菌混合混合有R型細菌的培養(yǎng)液S型細菌的細胞提取液第五組+混合只長R型細菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）可推測轉(zhuǎn)化因子不是糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)可推測轉(zhuǎn)化因子不是蛋白質(zhì)、RNA和脂質(zhì)說明DNA就是轉(zhuǎn)化因子3.肺炎鏈球菌（體外）轉(zhuǎn)化實驗過程艾弗里肺炎鏈球菌（體外）轉(zhuǎn)化實驗過程注意：1.艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗既證明了DNA是遺傳物質(zhì)，同時證明了蛋白質(zhì)、RNA、脂質(zhì)等不是遺傳物質(zhì)；2.被轉(zhuǎn)化的R型菌只是少量，在培養(yǎng)后既有R型細菌又有S型細菌的培養(yǎng)基中，R型菌的菌落占多數(shù)；“加法原理”：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素?！皽p法原理”：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素。自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”

思考：有沒有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開，單獨去觀察它們的作用呢？請大家預習噬菌體侵染細菌的實驗三、噬菌體侵染細菌的實驗（一）T2噬菌體簡介頭部和尾部外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部內(nèi)部含有DNA；T2噬菌體的化學組成中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNAT2噬菌體的宿主為大腸桿菌，用培養(yǎng)基和其他非宿主細胞無法培養(yǎng)T2噬菌體無細胞結(jié)構(gòu)，是一種DNA病毒噬菌體必須寄生在活的宿主細胞中才能進行增殖*噬菌體增殖過程中需要的原料（氨基酸、脫氧核苷酸等）、酶、蛋白質(zhì)合成場所（核糖體），均由宿主大腸桿菌提供，噬菌體自身僅提供最初的遺傳物質(zhì)（二）噬菌體侵染細菌的過程釋放吸附注入合成組裝包括DNA的復制和蛋白質(zhì)的合成最初噬菌體的蛋白質(zhì)外殼始終留在外面C、H、O、N、P1.實驗者：實驗材料：

研究方法：赫爾希、蔡斯T2噬菌體、大腸桿菌同位素標記法2.實驗設計思路：用放射性同位素分別標記DNA和蛋白質(zhì)，直接地、單獨地去觀察它們的作用DNA蛋白質(zhì)C、H、O、N、S該方法是為了區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)；①不能標記共有元素：C、H、O、N；②同一個噬菌體不能同時標記P和S磷酸基團R基三、噬菌體侵染細菌的實驗3、實驗過程在攪拌器中攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)用標記的噬菌體侵染未標記的細菌噬菌體被35S標記在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S細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標記的噬菌體與細菌混合35S標記的噬菌體在新形成的部分噬菌體中檢測到32P細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標記的噬菌體與細菌混合32P標記的噬菌體在攪拌器中攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)用標記的噬菌體侵染未標記的細菌噬菌體被32P標記3、實驗過程親代噬菌體上清液(主要是噬菌體外殼)沉淀物(主要是被侵染的大腸桿菌)細菌裂解釋放出的子代噬菌體有無放射性35S-蛋白質(zhì)32P-DNA放射性高放射性低沒有檢測到35S放射性低放射性高檢測到32P4.實驗結(jié)果分析A.

35S標記的一組，為什么沉淀中出現(xiàn)了放射性？B.

32P標記的一組，為什么上清液中出現(xiàn)了放射性？攪拌不充分，仍有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)外殼吸附在細菌表面a.保溫時間過短，部分噬菌體DNA還未侵染到細菌細胞內(nèi)；b.保溫時間過長，大腸桿菌裂解，子代噬菌體被釋放出來；培養(yǎng)大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體噬菌體-蛋白質(zhì)（35S）32P35S培養(yǎng)大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體大腸桿菌（32P）噬菌體-DNA（32P）大腸桿菌（35S）思考：如何獲得含35S標記的噬菌體？（高考題考查過）先用含有35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用該大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體思考：如何獲得含32P標記的噬菌體？（高考題考查過）先用含有32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再用該大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體相同點不同點方法和結(jié)論不同肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細菌實驗噬菌體侵染細菌的實驗與肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實驗的比較：①設計思路相同：均設法使DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨處理，觀察它們各自的作用②都遵循了對照原則；③都能證明DNA是遺傳物質(zhì)用酶解法特異性分別去除一種物質(zhì)與R型菌混合培養(yǎng)鑒定（人為）既證明了DNA是遺傳物質(zhì)，又證明了蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)用同位素標記法分別標記DNA和蛋白質(zhì)的特征元素（32P和35S）只證明了DNA是遺傳物質(zhì)，沒有證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)思考·討論1、艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些優(yōu)點？

個體小，結(jié)構(gòu)簡單，細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼，易于觀察因遺傳物質(zhì)改變導致的結(jié)構(gòu)和功能的變化，繁殖快。2、從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么？在實際操作過程中最大的困難是什么？每個實驗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，實驗結(jié)果會有什么變化。最大的困難是，如何徹底去除細胞中含有的某種物質(zhì)（如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等）3、艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術(shù)手段來實現(xiàn)他們的實驗設計？這對于你認識科學與技術(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)、同位素標記技術(shù)、物質(zhì)的提純和分離技術(shù)等。只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎？煙草花葉病毒下面這些生物的遺傳物質(zhì)是什么？SARS病毒新型冠狀病毒HIV病毒如果你是科學家，請設計實驗探究煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么？背景知識：煙草花葉病毒TMV是由RNA和蛋白質(zhì)組成的，在感染煙草時，會出現(xiàn)致病斑［課堂延伸］感染煙草感染煙草出現(xiàn)病斑不出現(xiàn)病斑實驗結(jié)論：煙草花葉病毒（RNA病毒）的遺傳物質(zhì)是RNA蛋白質(zhì)RNA分離煙草花葉病毒（RNA和蛋白質(zhì)）煙草花葉病毒侵染實驗RNA+RNA酶感染煙草不出現(xiàn)病斑煙草花葉病毒實驗拓展--重建實驗TMV2RNA2蛋白質(zhì)2蛋白質(zhì)1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白質(zhì)1蛋白質(zhì)2+RNA1TMV1煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA：DNA是主要的遺傳物質(zhì)DNA是主要的遺傳物質(zhì)生物類型細胞生物病毒原核生物真核生物DNA病毒RNA病毒核酸類型遺傳物質(zhì)絕大多數(shù)生物（細胞生物和DNA病毒）遺傳物質(zhì)為DNA，只有少數(shù)RNA病毒遺傳物質(zhì)為RNA，故DNA為主要遺傳物質(zhì)。DNA和RNADNA和RNADNA