3.1DNA是主要的遗传物质 ppt课件(4)-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、DNA是主要的遗传物质Whichonedoyouwant?1提出提出“遗传因遗传因子子”，并总结，并总结遗传规律遗传规律2把把“遗传因子遗传因子”命名为命名为基因基因3提出提出基因在基因在染色体上的染色体上的假说假说4实验证明实验证明基基因位于染色因位于染色体上体上科学家发现：科学家发现：染色体的主染色体的主要组成成分要组成成分是是 DNADNA和蛋和蛋白质白质5DNA蛋白质孟德尔约翰逊萨 顿摩尔根染色体染色体主要由主要由蛋白质和蛋白质和DNADNA组成组成。在。在这两种物质中，究竟哪一种物质是这两种物质中，究竟哪一种物质是遗传物质呢？遗传物质呢？1 1、你认为遗传物质可能具有什么特点？、你认

2、为遗传物质可能具有什么特点？2 2、你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？、你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定等等。一代，结构比较稳定等等。将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。问题探讨一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早期推测蛋白质和DNA，谁是遗传物质？1 1 20 20世纪世纪2020年代年代（1 1）观点：）观点：是生物体的遗传物质。是生物体的遗传

3、物质。（2 2）理由：）理由：蛋白质中氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息蛋白质中氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息对对DNADNA结构认识的不足结构认识的不足蛋白质2 2 20 20世纪世纪3030年代年代（1 1）认为：）认为：_是遗传物质的观点仍占主导地位。是遗传物质的观点仍占主导地位。（2 2）对）对DNADNA分子的认识：分子的认识：DNADNA分子是由许多分子是由许多_聚合而成的生物大分子。聚合而成的生物大分子。脱氧核苷酸有脱氧核苷酸有4 4种，化学组成包括种，化学组成包括_、碱基和、碱基和_。磷酸蛋白质脱氧核苷酸脱氧核糖一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早

4、期推测大多数科学家认为大多数科学家认为蛋白质是遗传物质蛋白质是遗传物质“我们表示怀疑！我们表示怀疑！”艾弗里艾弗里赫尔希赫尔希格里菲思格里菲思蔡斯蔡斯 DNADNA是遗传物质的证据是遗传物质的证据噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验格里菲思的肺炎格里菲思的肺炎链链球菌球菌体内体内转化实验转化实验艾弗里艾弗里的肺炎链球菌的肺炎链球菌体外体外转化实验转化实验格里菲思艾弗里赫尔希蔡斯 粗糙（Rough)无多糖荚膜 无毒性 19281928年，格里菲思用两种不同类型的年，格里菲思用两种不同类型的 肺炎链球菌肺炎链球菌 去感染小鼠。去感染小鼠。光滑（Smooth）有多糖荚膜 有毒性多糖荚膜型细菌型细

5、菌SR二、肺炎链球菌的转化实验（体内）二、肺炎链球菌的转化实验（体内）格 里 菲 思 体 内 转 化 实 验格 里 菲 思 体 内 转 化 实 验说明说明R型型菌无毒性菌无毒性说明说明S型菌型菌有毒性有毒性说明说明加热杀加热杀死的死的S型菌型菌失去毒性失去毒性R型菌型菌对照原则、单一变量原则将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后注入RS小鼠死亡SS中的转化因子已经被加热杀死的已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为型活细菌转化为有毒性的有毒性的S型活细菌的活性物质型活细菌的活性物质“转化因子转化因子”。“谁在转化实验中起作用谁在转化实验中起作用”，“转化因子究

6、竟是什么物质转化因子究竟是什么物质”格 里 菲 思 体 内 转 化 实 验格 里 菲 思 体 内 转 化 实 验加热的作用原理加热的作用原理(1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。(2)加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。知识拓展 1 1、为什么加热杀死的、为什么加热杀死的S S型细菌还能使型细菌还能使R R型活细菌转化为型活细菌转化为S S型活细菌？型活细菌？2 2、第四组的、第四组的R R型细菌全部转化为了型细菌全部转化为了S S型细菌吗？型细菌吗？、该实验可得到什么结

7、论？、该实验可得到什么结论？该实验能否证明该实验能否证明DNADNA是遗传物质？是遗传物质？加热杀死加热杀死S S型细菌型细菌是指破坏了细菌的结构，蛋白质等大分子是指破坏了细菌的结构，蛋白质等大分子失去活性，但是失去活性，但是第四组实验中也能分离出第四组实验中也能分离出R R型菌，型菌，R R型菌型菌依然存在。依然存在。结论：结论：已经加热致死的已经加热致死的S S型细菌，含有某种促使型细菌，含有某种促使R R型活型活细菌转化为细菌转化为S S型活细菌型活细菌的活性物质的活性物质 转化因子该实验该实验不能证明不能证明DNADNA是遗传物质。是遗传物质。艾 弗 里 体 外 转 化 实 验艾 弗

8、里 体 外 转 化 实 验多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA加热杀死的S型细菌在杀死的S型细菌中含有哪些物质？但究竟哪一个才是转化因子呢？关键思路：关键思路：把把S型细菌的各种物质型细菌的各种物质分开分开，单独的、直接的观察它们的作用。，单独的、直接的观察它们的作用。有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物第一组+S型细菌R型细菌有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液第二至第四组+S型细菌R型细菌混合混合有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液第五组+混合只长R型细菌D DNANA酶酶蛋白酶（或蛋白酶（或RNARNA酶、酯酶酶、酯酶）二、肺炎链球菌的转化实验（体外）二、肺炎链球菌的转化实验（体外）

9、实验过程归纳结论：结论：DNA才是使才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质型细菌产生稳定遗传变化的物质；2.被转化的被转化的R型菌只是少量型菌只是少量，在培养后既有，在培养后既有R型细菌又有型细菌又有S型细菌的培养型细菌的培养基中，基中，R型菌的菌落占多数；型菌的菌落占多数；1.艾弗里的体外转化实验艾弗里的体外转化实验既证明了既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质等不是遗传物质；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，就利用了自变量控制中的“减法原理”自变量控制中的自变量控制中的“加法原理加法原理”和和“减法原理减法原理”在对照

10、实验中控制自变量，可以采用在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理加法或减法原理”；与常态比较，人为增加某种影响因素的称为加法原理。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为加法原理。例如在必例如在必修一酶一节中修一酶一节中“比较过氧化氢在不同条件下的分解比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与实验中，与对照组相比，实验组分别做了加温、滴加对照组相比，实验组分别做了加温、滴加FeCl3FeCl3溶液溶液、滴加肝脏研、滴加肝脏研磨液的处理，利用了磨液的处理，利用了“加法原理加法原理”；与常态相比，人为去除某种影响因素的称为减法原理。与常态相比，人为去除某种影响因素的称为减法原理。例如在艾例

11、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，从而鉴定出物质，从而鉴定出DNADNA是遗传物质，这利用了是遗传物质，这利用了“减法原理减法原理”。知识拓展 艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中实验中无法真正提取出纯无法真正提取出纯DNADNA来进一步验证遗传物质就是来进一步验证遗传物质就是DNADNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑，因此，仍有人对实验结论表示怀疑19521952年，年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯以以T T2 2噬菌体噬菌体为实验材料，利用为

12、实验材料，利用放射放射性同位素标记性同位素标记技术，完成了另一个有说服力的实验。技术，完成了另一个有说服力的实验。思考：思考：有没有有没有更好的材料更好的材料、更好更好的方法的方法能够将能够将DNADNA和蛋白质分开，和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？单独去观察它们的作用呢？T2噬菌体大肠杆菌选材的原因：结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。为什么？细菌病毒，专门寄生在大肠杆菌三、噬菌体侵染细菌的实验：三、噬菌体侵染细菌的实验：19521952年年2.

13、T2噬菌体噬菌体侵染大肠杆菌的过程侵染大肠杆菌的过程吸附吸附注入注入DNADNA复制复制和蛋白和蛋白质合成质合成组装组装 释放释放三、噬菌体侵染细菌的实验：三、噬菌体侵染细菌的实验：19521952年年(2)T2噬菌体的增殖合成T2噬菌体的DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。合成T2噬菌体的DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。合成T2噬菌体的蛋白质的原料：大肠杆菌的氨基酸，场所：大肠杆菌的核糖体。3、研究方法：研究方法：C、H、O、N、SC、H、O、N、P 思考：标记哪一种元素可以把思考：标记哪一种元素可以把DNADNA和蛋白质分开？为什么？和蛋白质分开？为什么？资料

14、：资料：在在T2噬菌体的化学组分中，噬菌体的化学组分中，60%是蛋白质，是蛋白质，40%是是DNA。对蛋白质和。对蛋白质和DNA的进一步分析表明：的进一步分析表明：S仅存在于仅存在于蛋白质蛋白质分子中，分子中，P几乎都存在于几乎都存在于DNA分子中。分子中。如何单独获得只有如何单独获得只有3535S S或或3232P P标记的标记的T2噬菌体？噬菌体？35S标记的噬菌体标记的噬菌体32P标记的噬菌体标记的噬菌体特别提醒噬菌体侵染细菌的实验中应注意的问题噬菌体侵染细菌的实验中应注意的问题(1)病毒营寄生生活，T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，而不能侵染其他细菌。(2)标记噬菌体时应先标记细菌，用噬菌体

15、侵染被标记的细菌，这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，必须依赖活细胞生存。v在分别含有32P和35S的培养基中培养细菌v分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体直接用含有放射性同位素直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体。的培养基来培养噬菌体。1 1、先培养细菌、先培养细菌2 2、再培养噬菌体、再培养噬菌体制备含有放射性标记噬菌体过程示意图制备含有放射性标记噬菌体过程示意图离心含35S培养基含35S大肠杆菌噬菌体侵染含35S大肠杆菌含35S噬菌体含32P培养基含32P大肠杆菌噬菌体侵染含32P大肠杆菌含32P噬菌体03噬菌体侵染细菌的实验实验能否用

16、32P和35S同时标记噬菌体？不能，因为放射性检测时只能检测到放射部位，不能确定是哪种元素的放射性；若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。分别用分别用3535S S或或3232P P的的T2T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。四、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分别用35S或32P标记噬菌体与大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性32P标记的噬菌体35S标记的噬菌体 ：上清液放射性很上清液放射性很高高，沉淀物放射性很低。沉淀物放射性很低。子代

17、噬菌子代噬菌体中无体中无3535S S上清液放射性很低，上清液放射性很低，沉淀物放射性很沉淀物放射性很高高。子代噬菌子代噬菌体中含体中含3232P P3535S S标记的实验标记的实验3232P P标记的实验标记的实验标记部位标记部位放射性情况放射性情况上清液上清液沉淀物沉淀物有无放射性原因有无放射性原因蛋白质蛋白质很高很高DNADNA很低很低蛋白质未进入细菌中蛋白质未进入细菌中DNADNA进入细菌中进入细菌中很高很高很低很低3.实验结果：4.实验结论：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是真正的遗传物质。用35S标记噬菌体与大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检

18、测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性噬噬菌菌体体侵侵染染细细菌菌的的实实验验回回看看l 实验中采用搅拌和离心等手段，目的是：实验中采用搅拌和离心等手段，目的是：l 仅有图上的实验过程，仅有图上的实验过程，(能或不能能或不能)说明蛋白质不是遗说明蛋白质不是遗传物质，原因是传物质，原因是 。让噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌让噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离。分离。不能不能 蛋白质外壳没有进入细菌体内蛋白质外壳没有进入细菌体内 用35S标记噬菌体与大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性噬噬菌菌体体侵侵染染细细

19、菌菌的的实实验验回回看看l35S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？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？搅拌不充分搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。l32P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？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）时间过短培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；，部分噬菌体还未侵染细菌；培养（保温）时间过长培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。，部分子代噬菌体已经释放。归纳总结(1)噬菌体

20、侵染细菌实验的两个关键环节“保温”与“搅拌”保温时间要合适若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。“搅拌”要充分如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。(2)使用不同元素标记后子代放射性有无的判断思考思考讨论讨论1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，个体小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构只有核

21、酸和蛋白质外壳，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。和功能的变化。繁殖快，细菌繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。繁殖。思考思考讨论讨论2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类

22、、脂质、蛋白质等）脂质、蛋白质等）思考思考讨论讨论3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。术、物质的提纯和分离技术等。启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，

23、科学与技术是相互支持、相互促进的。科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。肺炎双球菌肺炎双球菌体内转化实验体内转化实验肺炎双球菌肺炎双球菌体外转化实验体外转化实验噬菌体侵噬菌体侵染细菌实验染细菌实验实验者实验者思路思路分离方式分离方式结论以及各结论以及各实验的关系实验的关系设法将设法将DNADNA与蛋白质等分开，单与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。独地研究它们遗传功能。证明证明DNADNA是遗传物是遗传物质，蛋白质不是。质，蛋白质不是。直接分离直接分离:分别加入到分别加入到R R型菌中型菌中同位素标记法：同位素标记法：标记标记DNADNA和蛋白质和蛋白质更有力地说明更有力

24、地说明DNADNA是遗是遗传物质传物质,但但不能证明蛋不能证明蛋白质不是遗传物质白质不是遗传物质格里菲思格里菲思艾弗里艾弗里赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯加热杀死的加热杀死的S S型菌体型菌体内有内有“转化因子转化因子”,是体外转化实验的基是体外转化实验的基础。础。能否说明能否说明DNADNA是自然界所有生物的遗传物质？是自然界所有生物的遗传物质？三个经典实验对比 烟草花叶病毒烟草花叶病毒(TMVTMV)是由是由RNARNA和蛋白质和蛋白质组成的，在感染烟草组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。时，会出现致病斑。四、四、RNA是遗传物质的实验证据是遗传物质的实验证据感染感染烟草烟草感染感染烟草烟草出现

25、病斑出现病斑不出现病斑不出现病斑实验结论：烟草花叶病毒（RNA病毒）的遗传物质是RNA蛋白质RNA分分离离 烟草花叶病毒烟草花叶病毒（RNARNA和蛋白质）和蛋白质）烟草花叶病毒侵染实验SARS病毒病毒艾滋病病毒（艾滋病病毒（HIV）少数病毒的遗传物质是少数病毒的遗传物质是RNARNACOVID-19流感病毒流感病毒埃博拉病毒【归纳】【归纳】不同生物遗传物质的区别不同生物遗传物质的区别生物类型核酸种类遗传物质实例有细胞结构的生物真核生物DNA和RNADNA动物、植物、真菌原核生物蓝藻、乳酸菌等无细胞结构的生物DNA病毒DNADNAT2噬菌体RNA病毒RNARNA烟草花叶病毒 绝大多数生物的遗传

26、物质是 ，只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。DNARNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。细胞生物含有细胞生物含有DNADNA和和RNARNA病毒含有病毒含有DNADNA或或RNARNADNADNA病毒病毒RNARNA病毒病毒遗传物质遗传物质是是DNADNA遗传物质遗传物质是是RNARNA绝大多数生绝大多数生物的遗传物物的遗传物质是质是DNADNAl 具体某种生物的遗传物质是具体某种生物的遗传物质是DNADNA或或RNARNA，不能

27、加，不能加“主要主要”二字。二字。项目核酸遗传物质类型核苷酸种类碱基种类类型核苷酸种类碱基种类细胞生物真核细胞 DNA和RNA_DNA44原核生物 DNA和RNA85_非细胞生物(病毒)DNA病毒DNA44_RNA病毒RNA_RNA4485DNA44DNA4444真核生物、原核生物及病毒的核酸类型DNA=遗传物质DNA是主要的遗传物质练习与应用一、概念检测1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（）A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA2.赫尔希和蔡斯的噬菌

28、体侵染细菌的实验表明（）A.DNA是遗传物质B.遗传物质包括蛋白质和DNAC.病毒中有DNA，但没有蛋白质D.细菌中有DNA，但没有蛋白质DA练习与应用二、拓展应用1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确的自我复制；能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，等等。05练 习 与 应 用3、“DNA是主要的遗传物质”是指：A、遗传物质的主要载体是染色体 B、大多数生物的遗传物质是DNAC、细胞里的DNA大部分在染色体上 D、染色体在遗传上起主要作用