【公開課課件】3.1DNA是主要的遺傳物質課件2021-2022學年高一下學期生物人教版必修2

第3章基因的本質噬菌體結構簡圖核酸DNA外殼蛋白質第一節(jié)DNA是主要的遺傳物質Which

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do

you

want?問題探討20世紀中葉，科學家發(fā)現(xiàn)：染色體主要由蛋白質和DNA組成。這兩種物質，究竟哪一種是遺傳物質呢？這個問題曾引起生物界激烈的討論你認為遺傳物質可能具有什么特點？P42儲存大量遺傳信息；準確復制并傳遞給下一代控制生物的性狀和新陳代謝結構比較穩(wěn)定，可發(fā)生突變，亦遺傳給后代氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。人們認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。20世紀20代20世紀30年代沒發(fā)現(xiàn)其他大分子有類似的結構特點。蛋白質是生物體的遺傳物質對DNA結構沒有清晰認識。蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位

一、對遺傳物質的早期推測“我們表示懷疑！”艾弗里赫爾希格里菲思蔡斯首先向“遺傳物質是蛋白質”提出挑戰(zhàn)的是誰？他做了什么實驗？

證明DNA是遺傳物質的實驗格里菲思體內轉化實驗艾弗里的體外轉化實驗格里菲思艾弗里赫爾希蔡斯肺炎鏈球菌的轉化實驗噬菌體侵染細菌的實驗類型R型細菌S型細菌菌體無多糖類莢膜有多糖類莢膜菌落粗糙（rough）光滑（smooth）毒性不致病可致病，使人和小鼠患肺炎，小鼠并發(fā)敗血癥死亡1.實驗材料：小鼠和兩種肺炎鏈球菌二、格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗【知識鏈接】菌落兩種肺炎鏈球菌的菌落第二組注射R型活細菌小鼠不死亡第一組小鼠死亡，分離出S型活細菌注射S型活細菌小鼠不死亡第三組注射加熱致死的S型細菌小鼠死亡，分離出S型活細菌第四組R型活細菌+加熱致死S型細菌1、2組對照，說明R型細菌無毒性，S型細菌有毒性3組說明，加熱可以殺死S型細菌，使其失去毒性二、格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗第四組第四組中小鼠體內的S型活細菌從何而來？R型活細菌+加熱殺死的S型死菌S型活細菌討論

第四組（1）S型細菌也許并沒有完全被高溫殺死？（3）R型細菌自己轉變?yōu)镾型細菌？（4）R型活細菌從殺死的S型細菌獲得某種物質，導致R型細菌→S型細菌？（2）加熱殺死的S型細菌死而復生？第四組中小鼠體內的S型活細菌從何而來？R型活細菌+加熱殺死的S型死菌S型活細菌討論

第四組（1）S型細菌也許并沒有完全被高溫殺死？（3）R型細菌自己轉變?yōu)镾型細菌？（4）R型活細菌從殺死的S型細菌獲得某種物質，導致R型細菌→S型細菌？（2）加熱殺死的S型細菌死而復生？第四組中小鼠體內的S型活細菌從何而來？R型活細菌+加熱殺死的S型死菌S型活細菌討論

第四組（1）S型細菌也許并沒有完全被高溫殺死？（3）R型細菌自己轉變?yōu)镾型細菌？（4）R型活細菌從殺死的S型細菌獲得某種物質，導致R型細菌→S型細菌？（2）加熱殺死的S型細菌死而復生？第四組中小鼠體內的S型活細菌從何而來？R型活細菌+加熱殺死的S型死菌S型活細菌討論

第四組（1）S型細菌也許并沒有完全被高溫殺死？（3）R型細菌自己轉變?yōu)镾型細菌？（4）R型活細菌從殺死的S型細菌獲得某種物質，導致R型細菌→S型細菌？（2）加熱殺死的S型細菌死而復生？第四組中小鼠體內的S型活細菌從何而來？R型活細菌+加熱殺死的S型細菌S型活細菌討論

第四組實驗導致小鼠死亡是活的S型細菌的作用，并從體內分離出S型活菌。為什么將R型活細菌和加熱殺死后的S型細菌混合后注射到小鼠體內，會如何出現(xiàn)活的S型細菌？二、格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗

已經(jīng)被加熱殺死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為有毒性的S型活細菌的活性物質—“轉化因子”。（教材P43）實驗結論：轉化因子究竟是什么物質呢?多糖？蛋白質？DNA？······S型細菌的化學成分分析多糖脂質蛋白質DNARNA······多糖脂質DNA蛋白質RNA······S型細菌三、的肺炎鏈球菌體外轉化實驗【合作探究】---尋覓“轉化因子”

思考：如果你是當時的一位科學家，為了弄清楚這種轉化因子到底是哪一種物質，你該如何設計這個實驗？

必須將蛋白質、其他物質與DNA分開，單獨、直接地觀察它們的作用

但是當時的技術有限，并不能徹底提純這些物質，因此，可以通過酶解法，將物質一個個的排除，通過觀察剩余提取物的轉化活性來尋找轉化因子，這就是實驗設計的“減法原理”（課本P46）多糖脂質蛋白質RNADNA……S型細菌多糖蛋白質RNADNA脂質二、艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗1.實驗過程：對照原則、單一變量原則討論1：加熱致死的S型細菌細胞提取物可能有哪些成分？蛋白質、RNA、脂質、DNA。1.實驗過程：討論2：第一組實驗有什么作用？作空白對照二、艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗討論2：第二到第五組實驗中加入的酶有什么作用？破壞細胞提取物中相應的蛋白質、RNA、脂質和DNA。DNA才是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質（轉化因子）。實驗結論：1.實驗過程：二、艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗通過酶解法，將物質一個個的排除，通過觀察剩余提取物的轉化活性來尋找轉化因子，這就是實驗設計的“減法原理”（課本P46）④運用“減法原理”，即在每個實驗組人為去除某個影響因素后，觀察實驗結果的變化。如：在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質。自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”加法原理：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。如：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素。減法原理:在每個實驗組人為去除某個影響因素后，觀察實驗結果的變化?！局R鏈接】【科學方法】【知識鏈接】②被轉化的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)；①艾弗里的體外轉化實驗既證明了DNA是遺傳物質，同時證明了蛋白質等不是遺傳物質；③蛋白質和核酸對于高溫的耐受力是不同的。在80-100℃的溫度范圍內，蛋白質失活，DNA雙鏈解開；當溫度恢復至室溫后，DNA雙鏈能夠重新恢復，但蛋白質的活性無法恢復。二、艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗OswaldTheodoreAvery有的人獲得諾貝爾獎，是為自己增輝，有的人獲獎卻是為諾貝爾獎增輝。艾弗里沒有獲得諾貝爾獎，是諾貝爾獎的遺憾，不是艾弗里的遺憾。艾弗里等人的實驗不僅揭開了“格里菲思之謎”，并且在世界上第一次用實驗結果確切地證明遺傳基因就在DNA上。從格里菲斯發(fā)現(xiàn)轉化現(xiàn)象，到艾弗里發(fā)現(xiàn)轉化與DNA密切相關，中間過去了十六年。1.實驗者：赫爾希和蔡斯2.實驗材料：T2噬菌體四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗尾部頭部DNA蛋白質赫爾希（A.D.Hershey）蔡斯（M.C.Chase）2.T2噬菌體侵染大腸桿菌的過程吸附注入DNA復制和蛋白質合成組裝

釋放四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗

T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒,T2噬菌體侵染大腸桿菌后,就會在自身遺傳物質的作用下,利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分,進行大量的繁殖.【知識鏈接】噬菌體侵染細菌過程思考：如何將噬菌體的DNA和蛋白質分開分別觀察其作用？(放射性)同位素標記尾部頭部DNA蛋白質(C、H、O、N、P)(C、H、O、N、S)四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗3.實驗方法（35S標記）（32P標記）DNA35S32P蛋白質思考：可以直接標記噬菌體嗎？不可以，噬菌體是病毒，無法單獨在培養(yǎng)基上存活。四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗3.實驗過程1.先標記大腸桿菌大腸桿菌+含35S的培養(yǎng)基→含35S的大腸桿菌大腸桿菌+含32P的培養(yǎng)基→含32P的大腸桿菌2.再標記T2噬菌體T2噬菌體+含35S的大腸桿菌→含35S的T2噬菌體T2噬菌體+含32P的大腸桿菌→含32P的T2噬菌體四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗3.實驗過程離心含35S培養(yǎng)基含35S細菌噬菌體侵染含35S細菌含35S噬菌體含32P培養(yǎng)基含32P細菌噬菌體侵染含32P細菌含32P噬菌體離心四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗1.實驗方法：放射性同位素標記法。（分別標記蛋白質和DNA）2.實驗過程：32P35S標記的T2噬菌體侵染大腸桿菌攪拌離心并檢測放射性檢測子代噬菌體的放射性結果應該是怎樣？四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗離心的目的是：讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。攪拌的目的是：使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離；標記的噬菌體35S離心后標記的噬菌體與細菌混合攪拌后離心上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗離心后標記的噬菌體與細菌混合攪拌后離心上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高標記的噬菌體32P在新形成的噬菌體中檢測到32P四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗35S標記的實驗32P標記的實驗標記部位放射性情況上清液沉淀物子代有無放射性原因蛋白質很高DNA很低蛋白質未進入細菌中DNA進入細菌中很高很低子代噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳的，因此，DNA才是真正的遺傳物質。4.實驗結果四、噬菌體侵染大腸桿菌的實驗5.實驗結論格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗（赫爾希和蔡斯）噬菌體侵染大腸桿菌的實驗（加熱致死的S型細菌含有某種促使R型活細菌的活性物質——轉化因子）艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗證明DNA是遺傳物質（轉化因子）能證明蛋白質不是遺傳物質證明DNA是遺傳物質不能證明蛋白質不是遺傳物質【知識總結】積極思考：DNA是唯一的遺傳物質嗎？以下生物的遺傳物質是什么呢？流感病毒SARS病毒煙草花葉病毒新型冠狀病毒分別侵染健康煙草植株患病不患病得到全新病毒不能得到病毒：四、煙草五、煙草花葉病毒侵染煙草葉片實驗1.實驗過程RNA也是遺傳物質2.實驗結論真核生物原核生物DNA病毒RNA病毒絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA具有細胞結構生物不具細胞結構：病毒DNADNARNA（大多數(shù)病毒，如T2噬菌體）（煙草花葉病毒，流感病毒和艾滋病病毒）六、DNA是主要的遺傳物質【知識總結】1、用含35S的噬菌體去感染未被標記的大腸桿菌后，經(jīng)攪拌、離心后，上清液中的放射性很高，而沉淀物為什么仍然有很低的放射性？2、用含32P

的噬菌體去感染未被標記的大腸桿菌后，經(jīng)攪拌、離心后，沉淀物中的放射性很高，而為什么上清液仍然有很低的放射性？可能是由于還有少量的含35S的噬菌體仍吸附于大腸桿菌上，未從中分離出來。可能是由于少量含32P的噬菌體還未吸附于大腸桿菌上或含有32P的子代噬菌體已經(jīng)從大腸桿菌中釋放出來【問題探討】——培養(yǎng)（保溫）時間過短，——培養(yǎng)（保溫）時間過長，——攪拌不充分攪拌不充分理論上上清液沉淀物其中一個大腸桿菌實際上①35S標記的一組，為什么沉淀中出現(xiàn)了放射性？保溫時間長理論上上清液沉淀物若該大腸桿菌有一個噬菌體侵入實際上部分釋放出來釋放未來及侵染實際上保溫時間短②32P標記的一組，為什么上清液中出現(xiàn)了放射性？3.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？提示：細菌和病毒作為實驗材料，具有以下優(yōu)點：（1）個體很小，結構簡單，細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只有核酸和蛋白質外殼。易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功能的變化。（2）繁殖快，細菌20~30min就可繁殖一代，病毒短時間內可大量繁殖。【問題探討】4、雖然艾弗里與赫爾希等人的實驗方法不同，但是實驗的設計思路卻有共同之處。思考一下，他們最關鍵的實驗設計思路是什么？最關鍵的實驗設計思路是設法把DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地去觀察DNA或蛋白質的作用。5．艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術手段來實現(xiàn)他們的實驗設計？這對于你認識科學與技術之間的相互關系有什么啟示？艾弗里采用的主要技術手段有細菌的培養(yǎng)技術、物質的提純和鑒定技術等。赫爾希采用的主要技術手段有噬菌體的培養(yǎng)技術、同位素標記技術，以及物質的提取和分離技術等。科學成果的取得必須有技術手段作保證，技術的發(fā)展需要以科學原理為基礎，因此，科學與技術是相互支持、相互促進的?！締栴}探討】煙草花葉病毒不含DNA，只有RNA和蛋白質，如何確定其遺傳物質是什么？煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA思路:煙草花葉病毒的RNA和蛋白質區(qū)分開，直接地、單獨地去觀察他們各自的作用，從而判斷誰才是遺傳物質①僅RNA能使煙草產生原樣病斑

②僅蛋白質能使煙草產生原樣病斑

③RNA和蛋白質都能使煙草產生原樣病斑若出現(xiàn)①結果則僅RNA是遺傳物質；

若出現(xiàn)②結果則僅蛋白質是遺傳物質；

若出現(xiàn)③結果則RNA和蛋白質都是遺傳物質預測結果：（現(xiàn)象）提出問題：作出假設：設計實驗：課題：探究煙草花葉病毒的遺傳物質是什么？得出結論：RNA是其遺傳物質遺傳物質DNA是主要遺傳物質的證據(jù)RNA是遺傳物質的證據(jù)肺炎鏈球菌的轉化實驗（格里菲思）肺炎鏈球菌的轉化實驗（艾弗里）噬菌體侵染細菌的實驗（赫爾希、蔡斯）煙草花葉病毒侵染煙草的實驗DNA是主要的遺傳物質的新冠肺炎和疫苗課程小結【案例介紹】根據(jù)遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害，通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。確定新型冠狀病毒是DNA病毒還是RNA病毒。拓展應用請利用放射性同位素標記的方法，設計實驗：1.T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只有噬菌體的DNA進入細菌的細胞中，噬菌體的蛋白質外殼留在細胞外。大腸桿菌裂解后，釋放出的大量噬菌體卻同原來的噬菌體一樣具有蛋白質外殼。請分析子代噬菌體的蛋白質外殼的來源。噬菌體在侵染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內的主要是DNA，而大多數(shù)蛋白質卻留在大腸桿菌外面。因此，大腸桿菌裂解后，釋放出的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料來合成蛋白質外殼的。【拓展應用】2.結合肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗，分析DNA作為遺傳物質所具備的特點。作為遺傳物質至少要具備以下幾個特點：能夠精確的自我復制；能夠指導蛋白合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝的過程，具有儲存遺傳信息的能力，結構比較穩(wěn)定，等等。孟德爾約翰遜薩頓摩爾根格里菲思艾弗里赫爾希蔡斯沃森克里克提出“遺傳因子”，并發(fā)現(xiàn)遺傳定律。將“遺傳因子”改為“基因”。提出基因在染色體上的假說。肺炎雙球菌轉化實驗證明DNA是遺傳物質。果蠅雜交實驗，證明基因在染色體上。噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是真正的遺傳物質。期待中……習題鞏固1.枯草桿菌具有不同類型，其中一種類型能合成組氨酸。將從這種菌中

提取的某種物質，加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不能合成組氨酸的枯草桿菌，結

果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質可能是（）A.多肽B.多糖C.組氨酸D.DNAD2.赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗表明（）A.DNA是遺傳物質C.病毒中有DNA，但沒有蛋白質AB.遺傳物質包括蛋白質和DNAD.細菌中有DNA，但沒有蛋白質習題鞏固3.T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只有噬菌體的DNA進入細菌的細胞中，

噬菌體的蛋白質外殼留在細胞外。大腸桿菌裂解后，釋放出的大量

噬菌體卻同原來的噬菌體一樣具有蛋白質外殼。試分析子代噬菌體

的蛋白質外殼的來源。實驗表明，噬菌體在感染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內的主要是DNA，而大多數(shù)蛋白質卻留在大腸桿菌的外面。因此，大腸桿菌裂解后，釋放出的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料來合成蛋白質外殼的。習題鞏固4.結合肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌休侵染細菌的實驗。

分析DNA作為遺傳物質所具備的特點。肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體感染大腸桿菌的實驗證明，作為遺傳物質至少要具備以下幾個條件：能夠精確地復制自己；能夠指導蛋白質合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝；具有貯存遺傳信息的能力；結構比較穩(wěn)定等。習題鞏固5.下列關于生物遺傳物質的敘述中，正確的是(

)A．細胞核內的遺傳物質是DNA，細胞質內的遺傳物質是RNAB．所有生物的遺傳物質都是DNAC．具有細胞結構的生物的遺傳物質是DNA，

病毒的遺傳物質是RNAD．生物的遺傳物質是DNA或RNA，

具有細胞結構的生物的遺傳物質是DNA

D習題鞏固6.下列關于遺傳物質的說法，錯誤的是(

)①真核生物的遺傳物質是DNA

②原核生物的遺傳物質是RNA

③細胞核的遺傳物質是DNA

④細胞質的遺傳物質是RNA

⑤HIV病毒的遺傳物質是DNA或RNA

A．①②③B．②③④C．②④⑤D．③④⑤CDNA或RNADNADNA（2）煙草的遺傳物質是什么？DNA1.（1）動物和人體的遺傳物質是什么？（3）細菌的遺傳物質是什么？（4）一切生物的遺傳物質是什么？（5）病毒的遺傳物質是什么？核酸（DNA或RNA）即時練習：2.下列有關核酸與遺傳物質關系的敘述中，不正確的是()A.DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質B.有些生物的遺傳物質是RNAC.在真核生物中，DNA和RNA都是遺傳物質，其中DNA是主要的遺傳物質D.核酸是所有生物的遺傳物質，其中DNA是主要的遺傳物質C3.下列有關人類對遺傳物質探索歷程的敘述，錯誤的是(

)A.格里菲思的肺炎雙球菌體內轉化實驗證明了S型細菌中存在一種轉化因子B.艾弗里及其同事的肺炎雙球菌體外轉化實驗證明DNA是遺傳