3.1DNA是主要的遗传物质 高中生物人教版必修2课件(共46张PPT)

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(共46张PPT)第1节 DNA是主要的遗传物质摩尔根和他的学生又经过十多年的努力，证明了基因在染色体上线性排列。1909年，约翰逊“遗传因子” 改名“基因”。1903年，萨顿提出“基因位于染色体上”的假说。1866年，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子控制。1909年，摩尔根与白眼果蝇结缘，证明基因位于染色体上。（类比推理法）（假说——演绎法）一、遗传物质早期推测问题 探讨20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的争论。你认为遗传物质可能具有什么特点？讨论①应能够储存大量的遗传信息； ②可以准确地复制，可以传递给下一代；③可以控制生物的性状； ④结构比较稳定。2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现人们认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。20世纪20代20世纪30年代没发现其他大分子有类似的结构特点。是生物体的遗传物质对DNA结构没有清晰认识。是遗传物质的观点仍占主导地位蛋白质蛋白质自主学习：阅读课本42页了解早期人们对遗传物质的推测及观点一、遗传物质早期推测二、肺炎链球菌的转化实验实验一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（1928）请同学们仔细阅读课本43页，并思考下列问题。1、格里菲思选用的实验材料是什么？2、描述格里菲思体内转化实验的过程。3、对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？4、对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？5、第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌从哪里来？6、这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，又说明了什么？1、实验材料：R型、S型肺炎链球菌和小白鼠项目 S型细菌 R型细菌菌落菌体有无毒性表面光滑 Smooth表面粗糙 Rough有无多糖荚膜没有多糖荚膜二、肺炎链球菌的转化实验实验一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（1928）第一组不死亡第二组死亡第三组不死亡第四组死亡注射R型活细菌注射S型活细菌注射加热致死的S型细菌将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射1.2 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验二、肺炎链球菌的转化实验实验一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（1928）1.对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。2.对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。二、肺炎链球菌的转化实验实验一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（1928）3. 第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌从哪里来？4. 这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，又说明了什么？转化的性状可以遗传加热致死的S型细菌使部分活的R型细菌发生了转化，变成了活的S型细菌，使小鼠死亡。体内分离出的S型细菌由R型细菌转化而来。R型菌S型菌转化因子S型菌后代二、肺炎链球菌的转化实验实验一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（1928）由此可以推断：S型活细菌R型活细菌S型死细菌某种活性物质转化（有荚膜有致病性）已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。可以控制生物的性状，可以复制，并能传递给下一代。（即遗传物质）二、肺炎链球菌的转化实验实验一、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（1928）二、肺炎链球菌的转化实验关键思路：单独的、直接的观察S型细菌的各种物质的作用。“转化因子”是什么，关键思路是什么？但是由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质，因此可通过酶解法，将物质一个个的排除，通过观察剩余的细胞提取物的转化活性来寻找转化因子。阅读课本P44 图3-3 回答以下问题1、艾弗里的实验思路是什么？尝试描述实验过程。2、第一组将加热致死的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活细菌。这说明什么？二、肺炎链球菌的转化实验实验二、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验3、实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？4、第一至四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？5、第五组，用DNA酶处理S型细菌的细胞提取液之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？6、该实验的结论是什么？S型细菌死亡的S型细菌S型细菌的细胞提取液制备S型细菌的细胞提取液加热致死破碎，除去绝大部分糖类、蛋白质、脂质二、肺炎链球菌的转化实验实验二、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验概述该实验的设计思路。用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将R型细菌转化。二、肺炎链球菌的转化实验实验二、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液第一组+S型细菌R型细菌第二至四组+S型细菌R型细菌混合混合第五组+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）二、肺炎链球菌的转化实验实验二、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验1. 第一组将加热致死的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活细菌。这说明什么？S型细菌的细胞提取物（蛋白质、脂质和RNA、DNA）中含有促使R型细菌转化为S型细菌的物质-转化因子。2. 实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？加入蛋白酶是为了证明实现转化的不是蛋白质；加入RNA酶是为了证明实现转化的不是RNA；加入酯酶是为了证明实现转化的不是酯类物质。3. 第一至四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。只有少部分R型细菌转化为S型细菌二、肺炎链球菌的转化实验4.第五组，用DNA酶处理S型细菌的细胞提取液之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构，使其丧失转化功能。DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质结 论二、肺炎链球菌的转化实验二、肺炎链球菌的转化实验加热致死的S型菌能使R型活菌发生转化作用的原理是什么？蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但其内部的DNA在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。处于感受态的R型细菌能够接受S型细菌的DNA片段并整合到R型细菌的DNA中。S型菌荚膜控制荚膜形成的X基因加热杀死被破坏的S型菌X基因吸附在R型菌表面X基因进入R型菌重组R型菌转化成S型菌转化的实质是 。基因重组与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”。加法原理减法原理在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”；与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”；二、肺炎链球菌的转化实验该实验的设计遵循哪些实验原则？其巧妙之处是什么？遵循单一变量原则和对照原则。其巧妙之处在于：运用“减法原理”（P46），即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。R型细菌二、肺炎链球菌的转化实验二、肺炎链球菌的转化实验项目 体内转化实验 体外转化实验培养细菌 体内培养 体外培养实验结果 已经被加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为________ 能使R型细菌转化为S型细菌实验结论 已经被加热杀死的S型细菌体内含有某种“ ” 是S型细菌的遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质联系 ①所用材料相同，都是 ； ②体内转化实验是基础，仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有 ，而体外转化实验则进一步说明 ； ③实验设计都遵循 原则小鼠培养基S型细菌S型细菌的DNA转化因子DNA某种“转化因子”“转化因子”就是DNA对照原则、单一变量R型和S型肺炎链球菌二、肺炎链球菌的转化实验 体内转化实验 体外转化实验巧妙构思将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内对照来说明确实发生转化将某一物质专一性去除后，单独观察缺少该物质的实验结果观察利用酶解法去除某物质后，细胞提取物是否还具有转化效应。练习 反馈1、肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）A．S型肺炎链球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎链球菌的菌落是光滑的B．S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活C．从病死小鼠中分离得到的肺炎链球菌只有S型菌而无R型菌D．该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的D练习 反馈2、在肺炎链球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是下图哪个选项（ ）B阅读课本P44-46及 图3-6 回答以下问题1、本实验的实验材料是什么？它有什么特点？2、噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？3、该实验使用的主要技术方法是什么？4、该实验的实验过程及结果是怎样的？三、噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。（P45 图3-5）三、噬菌体侵染细菌的实验1、实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。DNA蛋白质头部尾部吸附注入合成组装释放噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？噬菌体的DNA和蛋白质外壳谁进入细菌？DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？选择什么元素进行放射性标记三、噬菌体侵染细菌的实验放射性同位素标记法吸附注入合成组装释放吸附侵入合成组装释放侵入别的细菌噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？噬菌体的DNA和蛋白质外壳谁进入细菌？DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？选择什么元素进行放射性标记三、噬菌体侵染细菌的实验放射性同位素标记法噬菌体组成元素蛋白质:DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P用32P标记DNA，用35S标记蛋白质能不能用3H、14C标记噬菌体？不能，因为DNA和蛋白质中都含有C和H，无法确认被标记的是哪一种物质噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？噬菌体的DNA和蛋白质外壳谁进入细菌？DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？选择什么元素进行放射性标记三、噬菌体侵染细菌的实验放射性同位素标记法噬菌体组成元素蛋白质:DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P用32P标记DNA，用35S标记蛋白质能不能同时用32P和35S标记噬菌体不能，若同时用32P和35S标记噬菌体，则上清液和沉淀中均会有放射性，无法判断是哪种元素可以直接标记噬菌体吗？不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体三、噬菌体侵染细菌的实验该实验的实验过程是怎样的？标记噬菌体用标记的噬菌体侵染未被标记的细菌保温、搅拌、离心检测上清液和沉淀物的放射性程度怎样将35S和32P标记到噬菌体的蛋白质和DNA上？先标记大肠杆菌大肠杆菌 + 含35S的培养基→含35S的大肠杆菌大肠杆菌 + 含32P的培养基→含32P的大肠杆菌再标记T2噬菌体T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体三、噬菌体侵染细菌的实验如何标记噬菌体？蛋白质被35S标记的噬菌体DNA被32P标记的噬菌体在含35S的培养基中培养大肠杆菌在含32P的培养基中培养大肠杆菌未标记的T2噬菌体标记T2噬菌体感染感染得到得到三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验该实验的实验过程是怎样的？标记噬菌体用标记的噬菌体侵染未被标记的细菌保温、搅拌、离心检测上清液和沉淀物的放射性程度目的？保温目的：使噬菌体完成侵染过程搅拌目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离离心目的：让上清液中析出较轻的噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌第一组实验：用35S标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_____）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液（T2噬菌体颗粒）的放射性。第二组实验：用32P标记的噬菌体（跟踪噬菌体的_________）侵染普通的大肠杆菌，保温一段时间，搅拌，离心，检测沉淀物（大肠杆菌）和上清液(T2噬菌体颗粒)的放射性。DNA蛋白质三、噬菌体侵染细菌的实验35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体离心后离心后上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低细菌裂解细菌裂解沉淀物的放射性很高上清液的放射性很低在新形成的噬菌体中没有检测到35S在新形成的部分噬菌体中检测到32P用标记的噬菌体侵染未标记的细菌在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质35S标记的噬菌体与细菌混合32P标记的噬菌体与细菌混合噬菌体分别被35S或32P标记搅拌后离心搅拌后离心思考11：说明了什么？思考2：说明了什么？标记蛋白质标记DNA放射性标记的噬菌体蛋白质外壳没有进入大肠杆菌放射性标记的噬菌体DNA进入了大肠杆菌三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等原因使有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。三、噬菌体侵染细菌的实验得出结论赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，而蛋白质外壳留在细胞外。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA是噬菌体的遗传物质三、噬菌体侵染细菌的实验三、噬菌体侵染细菌的实验比较肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验项目 肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验设计思路处理方法 酶解法：用相应酶专一性的去除S型细菌中的 ，与R型细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素___________标记______________检测方式 观察__________ 检测______________________结论 S型细菌的DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。DNA才是遗传物质。 DNA才是真正的遗传物质。DNA、荚膜多糖、蛋白质35S、32P蛋白质和DNA菌落类型放射性同位素存在位置设法将 与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能。DNA只有DNA是遗传物质吗？烟草花叶病毒（TMV）的示意图(右上)和电镜照片(左)RNA蛋白质外壳有些病毒不含DNA，只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病毒。四、烟草花叶病毒感染实验四、烟草花叶病毒感染实验烟草花叶病毒RNA蛋白质左：正常烟叶 右：病叶蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒：结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。四、烟草花叶病毒感染实验RNA裸露的感染效率很差，如何改进实验？TMV 1TMV 2TMV 2RNA 2蛋白质 2蛋白质 1+RNA 2TMV 2TMV 1RNA 1蛋白质 1蛋白质 2+RNA 1TMV 1：结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。不同生物体内遗传物质绝大多数生物的遗传物质是 ；只有少部分生物的遗传物质是 。DNARNADNA是主要的遗传物质。DNARNADNA生物类型 遗传物质 实例有细胞结构的生物 真核生物 玉米、小麦、人原核生物 乳酸菌、蓝藻无细胞结构的生物 DNA病毒 T2噬菌体RNA病毒 烟草花叶病毒、HIV(人类免疫缺陷病毒)、流感病毒、SARS病毒、新型冠状病毒等知识小结探究遗传物质是什么？①格里菲斯-肺炎链球菌转化实验（体内转化实验）②艾弗里-肺炎链球菌转化实验（体外转化实验）③赫尔希+蔡斯-噬菌体侵染实验④烟草花叶病毒感染烟草实验已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——转化因子DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质DNA是噬菌体的遗传物质RNA是烟草花叶病毒的遗传物质综上所述：DNA是主要的遗传物质知识小结练习 反馈3、为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示，下列叙述正确的是（ ）A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNAD．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNAC练习 反馈4、 烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）均为能感染烟叶使之出现感染斑的RNA病毒，都可因苯酚的处理而发生RNA与蛋白质的分离，由于亲缘关系很近，两者能重组，其RNA和蛋白质形成杂种“病毒感染烟叶”（下图），请依图简答下列问题。烟叶被不同病毒成分感染图解：（l）l与2，3与4的结果不同，说明 。 （2）2与4的结果不同，说明_____________________。 （3）图中5被杂交病毒感染后，在繁殖子代病毒过程中合成蛋白质的模板来自 ，合成蛋白质的原料氨基酸由 提供。 （4）图中6被杂交病毒感染后，繁殖出的子代病毒将具有来自的________RNA和来自__________的蛋白质。 RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质不同的RNA控制合成不同的蛋白质表现不同性状 TMV的RNA 烟草细胞（寄生） HRV病毒 HRV病毒

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