【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？這個問題曾引起生物學(xué)界激烈的爭論。1.你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能具有什么特點(diǎn)？問題探討遺傳物質(zhì)應(yīng)能夠儲存大量的遺傳信息，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？這個問題曾引起生物學(xué)界激烈的爭論。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、對遺傳物質(zhì)的早期推測20世紀(jì)20年代，人們認(rèn)識到人體內(nèi)的蛋白質(zhì)是由多種氨基酸通過脫水縮合而來，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、對蛋白質(zhì)的認(rèn)識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DNA分子的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，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DNA的認(rèn)識1、肺炎鏈球菌類型R型S型菌體無莢膜有莢膜菌落表面粗糙表面光滑毒性/原理無致病性有致病性，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2、體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗（格里菲思）（1）過程：分析：①②對照：②③對照：R活無毒S活有毒S活有毒S死無毒拓展—加熱致死的作用原理1、蛋白質(zhì)和核酸對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；當(dāng)溫度降至55℃以下時，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，這說明什么？說明轉(zhuǎn)化的性狀可以遺傳▲第四組小鼠為什么會死亡呢？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)基中沒有出現(xiàn)S型菌落添加DNA酶未處理2、過程從控制自變量的角度，艾弗里實(shí)驗的基本思路是什么？艾弗里在每個實(shí)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(shí)驗結(jié)果會有什么變化。▲第一組的實(shí)驗結(jié)果說明什么？說明S型細(xì)菌的細(xì)胞提取物中含有轉(zhuǎn)化因子▲實(shí)驗中加入的蛋白酶、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)驗結(jié)論三、肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗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)驗不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)?？茖W(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：“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗中，實(shí)驗組分別作加熱、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。1.S型細(xì)菌的DNA可使小鼠死亡。(

)2.艾弗里實(shí)驗中自變量的控制采取了減法原理。(

)3.格里菲思的實(shí)驗結(jié)果沒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)疑有沒有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)去觀察它們的作用呢？DNA蛋白質(zhì)外殼1、實(shí)驗材料：T2噬菌體（病毒）四、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗

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)驗方法:3、過程：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，請寫出培養(yǎng)的過程？+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，不能同時對噬菌體既標(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沉淀物放射性很低

子代噬菌體中無35S上清液放射性很高實(shí)驗分析上清液放射性很高說明？T2噬菌體中的蛋白質(zhì)沒有進(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明？上清液出現(xiàn)放射性原因？培養(yǎng)（保溫）時間較短，少數(shù)噬菌體還未侵染細(xì)菌。實(shí)驗分析35S標(biāo)記的實(shí)驗32P標(biāo)記的實(shí)驗標(biāo)記部位放射性情況上清液沉淀物有無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)驗結(jié)果想一想：這一結(jié)果說明了什么？

部分有32P標(biāo)記的DNA無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，但沒有其蛋白質(zhì)。4、實(shí)驗結(jié)論1）子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的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）保溫時間過短或過長，會對實(shí)驗結(jié)果產(chǎn)生什么影響？上清液會出現(xiàn)較高的放射性，原因是培養(yǎng)（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細(xì)菌；或培養(yǎng)（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經(jīng)釋放。延伸思考（1）本實(shí)驗采用的對照方法是什么？

對比實(shí)驗(相互對照)。（2）實(shí)驗過程中，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，因為C、H是DNA和蛋白質(zhì)的共有元素，無法確認(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，會對實(shí)驗結(jié)果產(chǎn)生什么影響？

沉淀物會出現(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，進(jìn)行了以下4個實(shí)驗：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)菌一段時間后離心，以上4個實(shí)驗檢測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）的這項研究分享1969年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。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)驗材料，以細(xì)菌或病毒作為實(shí)驗材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)？【參考答案】1）個體小，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。2）繁殖快：細(xì)菌20-30min就可繁殖一代，病毒短時間內(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？【參考答案】1）艾弗里在每個實(shí)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(shí)驗結(jié)果會有什么變化。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)手段來實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗設(shè)計？這對于你認(rèn)識科學(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)驗比肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗更具有說服力。（

）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)驗證據(jù)實(shí)驗1：煙草花葉病毒組分單獨(dú)侵染煙草實(shí)驗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2煙草花葉病毒重建實(shí)驗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RNA）DNA、RNA同時存在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”：是針對生物界的所有生物。當(dāng)具體為某一種生物時，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(