新人教版生物必修2（新教材）课件：3-1DNA是主要的遗传物质.ppt

1、第第3章章 基因的本质基因的本质 3.1DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质 孟德尔通过豌孟德尔通过豌 豆实验证明了豆实验证明了 生物的性状由生物的性状由 控制。控制。 遗传因子遗传因子 染色体染色体 摩尔根通过果摩尔根通过果 蝇实验证明了蝇实验证明了 基因位于基因位于 上。上。 科学家发现：染色体科学家发现：染色体 主要组成成分主要组成成分 蛋白质和蛋白质和DNA。 历史的步伐历史的步伐 DNA 染色体在遗染色体在遗 传上的连续传上的连续 性和稳定性性和稳定性 ? ? 蛋白质蛋白质 一、对遗传物质的早期推测一、对遗传物质的早期推测 蛋白质的基本组成单位蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸 氨基

2、酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息 蛋白质是生物体主要的遗传物质蛋白质是生物体主要的遗传物质 实验材料：实验材料： 两种肺炎双球菌 多 糖 类 荚 膜 多 糖 类 荚 膜 R型菌型菌 菌落菌落:粗糙粗糙 无荚膜，无毒无荚膜，无毒 S型菌型菌 菌落菌落:光滑光滑(Smooth) 有荚膜，有毒，有荚膜，有毒， 可致死可致死 二、肺炎双球菌的转化实验二、肺炎双球菌的转化实验 (Rough) 1.1.将将无毒性的无毒性的R R型活细菌型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。注射到小鼠体内，不死亡。 2.2.将将有毒性有毒性S S型活细菌型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。注

3、射到小鼠体内，患败血症死亡。 3.3.将将加热杀死后的加热杀死后的S S型细菌型细菌注射到小鼠体内，不死亡。注射到小鼠体内，不死亡。 4.4.将将无毒性无毒性R R型活细菌与加热杀死后的型活细菌与加热杀死后的S S型细菌混合型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。 一一.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验 已经被加热杀死的已经被加热杀死的S S型细菌中，型细菌中， 必然含有某种促成这一转化的活性必然含有某种促成这一转化的活性 物质物质转化因子转化因子 格里菲思实验的结论是什么格里菲思实验的结论是什么? 实验结论：实验结论

4、： “转化因子”是什么？“转化因子”是什么？ 在证明在证明DNA还是蛋白质或其他物还是蛋白质或其他物 质是遗传物质的实验中最关键的设计质是遗传物质的实验中最关键的设计 思路是什么？思路是什么？ 必须将蛋白质、其他物质与必须将蛋白质、其他物质与 DNA分开，单独、直接地观察它们分开，单独、直接地观察它们 的作用，才能确定究竟谁是遗传物的作用，才能确定究竟谁是遗传物 质。质。 多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA RNA DNADNA 加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌 在杀死的在杀死的S S型细菌中含有哪些物质？型细菌中含有哪些物质？ 寻找转化因子寻找转化因子： 但究竟哪一个才是转化因子

5、呢？但究竟哪一个才是转化因子呢？ 二、二、 艾弗里确定转化因子的实验艾弗里确定转化因子的实验 R型细菌型细菌 R型细菌型细菌 只长只长R型菌型菌 只长只长R型菌型菌 R型细菌型细菌 S型菌型菌 R型细菌型细菌 S型菌的型菌的DNA S型菌的型菌的 蛋白质或荚膜多糖蛋白质或荚膜多糖 S型菌的型菌的 DNA+DNA酶酶 实验过程：实验过程： 实验过程：实验过程： 多糖多糖 脂类脂类 蛋白质蛋白质 RNA DNA DNA+DNARNA DNA DNA+DNA酶酶 分别与分别与R R型活细菌混合培养型活细菌混合培养 R R R R R S R R R R R R S R S S型活细菌型活细菌 R S

6、R S 多多 数数 少少 数数 二二.艾弗里确定转化因子的实验艾弗里确定转化因子的实验 1944年年 DNADNA “转化因子”是“转化因子”是DNA ，DNA才是遗传物质才是遗传物质 DNADNA纯度越高，转化越有纯度越高，转化越有 效效 实验结论：实验结论：“转化因子”是“转化因子”是DNA，DNA 才是遗传物质才是遗传物质，而，而蛋白质等其他物质不蛋白质等其他物质不 是遗传物质是遗传物质。（纠正了一个生物界的错误的普遍共识（纠正了一个生物界的错误的普遍共识 ） 这个实验结论足以让所有科学这个实验结论足以让所有科学 家信服吗？家信服吗？ 思考思考： 1 1、加入、加入DNADNA酶的组意图

7、何在？酶的组意图何在？ 2 2、分析实验结果，能得出什么结论？、分析实验结果，能得出什么结论？ 艾弗里的实验引起了人们的注意，但艾弗里的实验引起了人们的注意，但 是，由于艾弗里实验中提取出的是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度，纯度 最高时也还有最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有的蛋白质，因此，仍有 人对实验结论表示怀疑。人对实验结论表示怀疑。 有没有比细菌更为简单的实验材料有没有比细菌更为简单的实验材料 ？ 1952年，赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯以T2T2噬菌体噬菌体为实 验材料，利用放射性同位素标记放射性同位素标记的新技 术，完成了另一个更具有说服力的实验. 思维碰撞思维碰撞 实

8、验材料：实验材料：T2T2噬菌体、大肠杆菌噬菌体、大肠杆菌 噬菌体的结构模式图噬菌体的结构模式图 三三.噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体中 60%是蛋白质, 40%是DNA. T T2 2 噬菌体的特点噬菌体的特点 是一种专门是一种专门寄生寄生在大肠杆菌体内的病毒在大肠杆菌体内的病毒 头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNADNA 在在自身遗传物质自身遗传物质的指导下进行繁殖的指导下进行繁殖, ,原料来自大肠杆菌原料来自大肠杆菌 子代噬菌体从子代噬菌体从宿主细胞宿主细胞裂解释放裂解释放。 噬菌体噬菌体 大肠杆菌大肠杆菌 噬菌

9、体侵染细菌的动态过程：噬菌体侵染细菌的动态过程： 侵入别的细菌侵入别的细菌 合成合成 组装组装 释放释放 吸附吸附 侵入侵入 合成合成 组装组装 释放释放 吸附吸附 动画 首先，噬菌体的尾端吸首先，噬菌体的尾端吸 附在细菌的表面附在细菌的表面 侵入侵入 然后，然后， 噬菌体通过尾轴把噬菌体通过尾轴把 DNA全部注进细菌体内，而蛋全部注进细菌体内，而蛋 白质外壳则留在细菌体外，不白质外壳则留在细菌体外，不 起作用。起作用。 噬菌体的噬菌体的 DNA 在细菌体内在细菌体内 ，使细胞本身的，使细胞本身的 DNA 解体，同解体，同 时利用细菌的化学成分合成噬时利用细菌的化学成分合成噬 菌体自身的菌体自

10、身的 DNA和蛋白质，和蛋白质， 这些新合成的这些新合成的 DNA 和和 蛋白质外壳组装出很多个与蛋白质外壳组装出很多个与 亲代一模一样的子代噬菌体亲代一模一样的子代噬菌体 。 最后，这些噬最后，这些噬 菌体由于细菌的解菌体由于细菌的解 体而被释放出来，体而被释放出来， 再去侵染其他的细再去侵染其他的细 菌。菌。 1、实验设计思路：、实验设计思路： 3、实验过程：、实验过程： 把蛋白质和把蛋白质和DNA区分开区分开，直接地、单，直接地、单 独地观察独地观察DNA和蛋白质的作用和蛋白质的作用 (1)标记细标记细 菌菌 细菌+含35S的培养基 细菌+含32P的培养基 含35S的细菌 含32P的细菌

11、 (2)标记噬菌体标记噬菌体 噬菌体+含35S的细菌 噬菌体+含32P的细菌 含35S的噬菌体 含32P的噬菌体 (3)噬菌体侵染细菌噬菌体侵染细菌 含35S的噬菌体+细菌 含32P的噬菌体+细菌 : :上清液放射性很高上清液放射性很高, ,沉淀物放射性很低沉淀物放射性很低 : 上清液放射性很低上清液放射性很低, ,沉淀物放射性很高沉淀物放射性很高 2、实验方法：、实验方法：放射性同位素标记法放射性同位素标记法 三三.噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验 标记标记 侵染侵染 搅拌搅拌 离心，离心， 检测检测 噬菌体比大肠杆菌轻噬菌体比大肠杆菌轻 4、噬菌体侵染细菌实验的噬菌体侵染细菌实验的

12、检测结果检测结果 ： 上清液： 沉淀物： 噬菌体 细菌 (外壳) (被注入的DNA) 35S标记的实验 标记的实验 32P标记的实验 标记的实验 标记部位标记部位 放射性情放射性情 况况 上清液 沉淀物 蛋白质 DNA 有放射性 无 无 有放射性 上清液上清液“放射性很高放射性很高” 沉淀物沉淀物“放射性很高放射性很高”？ 沉淀物也有放射性沉淀物也有放射性 上清液也有放射性上清液也有放射性 分离不完全分离不完全 (噬菌体蛋白质外壳噬菌体蛋白质外壳) 释放出来的、未侵染释放出来的、未侵染 的噬菌体的噬菌体 /释放的/未侵染的) 很高 很低 很低 很高 DNA 是遗传物质是遗传物质 1928年年

13、格里菲思格里菲思 体内转化实验体内转化实验 1944年年 艾弗里艾弗里体外转化实验体外转化实验 1952年年 赫尔希、蔡斯赫尔希、蔡斯噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验 经典实验经典实验 DNADNA是唯一的遗传物质吗？是唯一的遗传物质吗？ 流感病毒流感病毒 SARS病毒病毒 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 下面这些生物的遗传物质是什么？下面这些生物的遗传物质是什么？ 敢于质疑敢于质疑 如果你是科学家，如果你是科学家，请设计实验证明烟草花请设计实验证明烟草花 叶病毒的遗传物质是什么？叶病毒的遗传物质是什么？ 背景知识：背景知识：烟草花烟草花 叶病毒叶病毒TMVTMV是由是由 RNARNA和蛋白质和

14、蛋白质组成组成 的，在感染烟草时，的，在感染烟草时， 会出现致病斑。会出现致病斑。 课堂延伸课堂延伸 烟草花叶病毒不含烟草花叶病毒不含DNA，只有，只有RNA和蛋白和蛋白 质，其遗传物质是什么？质，其遗传物质是什么？ 烟草花叶病毒的遗传物质是烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 思路思路: :烟草花叶病毒的烟草花叶病毒的RNARNA和蛋白质区分开，和蛋白质区分开， 直接地、单独地去观察他们各自的作用，从直接地、单独地去观察他们各自的作用，从 而判断谁才是遗传物质而判断谁才是遗传物质 仅仅RNARNA能使烟草产生原样病斑能使烟草产生原样病斑 仅蛋白质能使烟草产生原样病斑仅蛋白质能使烟草产生原样病斑 R

15、NARNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑和蛋白质都能使烟草产生原样病斑 若出现结果则仅若出现结果则仅RNARNA是遗传物质；是遗传物质； 若出现结果则仅蛋白质是遗传物质；若出现结果则仅蛋白质是遗传物质； 若出现结果则若出现结果则RNARNA和蛋白质都是遗传物质和蛋白质都是遗传物质 预测结果：预测结果： （现象）（现象） 提出问题：提出问题： 作出假设：作出假设： 设计实验：设计实验： 课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？ 得出结论：得出结论： 实验探究实验探究 蛋白质蛋白质 RNA 分分 离离 感染感染 烟草烟草 感染感染 烟草烟草 实验实验 结果结

16、果 出现病斑出现病斑 不出现病斑不出现病斑 实验实验 结果结果 结论：结论：RNARNA是是烟草花叶病毒的烟草花叶病毒的遗传物质遗传物质 分离分离 分离分离 重组重组 重组重组 感 染 新的病毒新的病毒 产生产生 哪种哪种 病毒？病毒？ RNARNA病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是RNARNA 四四.烟草花叶病毒重建实验烟草花叶病毒重建实验 细胞结构细胞结构 生物生物 原核生物原核生物 真核生物真核生物 遗传物质是遗传物质是DNADNA 非细胞结非细胞结 构生物构生物 遗传物质是遗传物质是RNARNA 只含只含DNADNA的病毒：的病毒： 只含只含RNARNA的的病毒病毒： 生生 物物 总结总

17、结 4 4、由于大多数生物的遗传物质是、由于大多数生物的遗传物质是DNADNA，所以说，所以说DNADNA是主是主 要的遗传物质要的遗传物质。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染。但肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染 细菌的实验只能证明细菌的实验只能证明DNA是是遗传物质遗传物质。 3 3、在、在只含只含RNARNA的少数病毒的少数病毒（烟草花叶病毒、（烟草花叶病毒、HIVHIV、SARSSARS、 流感、禽流感）中，流感、禽流感）中，RNARNA才作为遗传物质。才作为遗传物质。 2 2、凡是具有细胞结构的生物，既有、凡是具有细胞结构的生物，既有DNADNA，又有，又有RNARNA，遗，遗 传物质

18、是传物质是DNADNA 1 1、一切生物的遗传物质是核酸、一切生物的遗传物质是核酸 4 4、噬菌体侵染细菌的实验中，在细菌内合成子代噬、噬菌体侵染细菌的实验中，在细菌内合成子代噬 菌体蛋白质外壳菌体蛋白质外壳DNADNA可以指导蛋白质的合成。可以指导蛋白质的合成。 1 1、肺炎双球菌转化实验中，对、肺炎双球菌转化实验中，对S S菌加热处理，菌加热处理，DNADNA仍具有生物仍具有生物 活性活性DNADNA分子结构具有相对稳定性。分子结构具有相对稳定性。 2 2、肺炎双球菌转化实验中，、肺炎双球菌转化实验中，R R型细菌可以转化生成型细菌可以转化生成S S型细菌型细菌 DNADNA可以发生可遗传

19、的变异。可以发生可遗传的变异。 3 3、噬菌体侵染细菌的实验中，、噬菌体侵染细菌的实验中，DNADNA在亲代与子代噬菌体中具在亲代与子代噬菌体中具 有连续性有连续性DNADNA可以发生复制，由亲代传递给子代。可以发生复制，由亲代传递给子代。 能产生可遗传变异能产生可遗传变异 具有相对稳定的具有相对稳定的结构结构 能自我复制能自我复制,使亲子代具有一定的连续性使亲子代具有一定的连续性 能指导蛋白质合成，从而控制生物的性状能指导蛋白质合成，从而控制生物的性状 作为作为遗传物质遗传物质所必须具备的所必须具备的特点特点: : 能能贮存大量的遗传信息贮存大量的遗传信息 选择题选择题 1 1、关于病毒的遗

20、传物质的叙述正确的是、关于病毒的遗传物质的叙述正确的是 ( ) A. 核糖核酸核糖核酸 B. 脱氧核糖核酸或核糖核酸脱氧核糖核酸或核糖核酸 C. 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 D. 脱氧核糖核酸和核糖核酸脱氧核糖核酸和核糖核酸 B 2.2.生物的遗传物质是：生物的遗传物质是：( )( ) A.DNA B.RNA C.A.DNA B.RNA C.核酸核酸 D. D. 蛋白质蛋白质 C 3 3注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ ） A AR R型肺炎双球菌型肺炎双球菌 B B加热杀死后的加热杀死后的R R型肺炎双球菌型肺炎双球菌 C C加热杀死后的加热杀死后的

21、S S型肺炎双球菌型肺炎双球菌 DD加热杀死后的加热杀死后的S S型肺炎双球菌与型肺炎双球菌与R R型细菌混合型细菌混合 D 4、用噬菌体去侵染内含有、用噬菌体去侵染内含有32P的细菌，在细菌解体后的细菌，在细菌解体后 ，含，含32P的应是的应是( ) A、子代噬菌体、子代噬菌体DNA B、子代噬菌体蛋白质外壳、子代噬菌体蛋白质外壳 C、子代噬菌体所有部分、子代噬菌体所有部分 D、子代噬菌体不含、子代噬菌体不含32P 5、用噬菌体去感染内含大量、用噬菌体去感染内含大量3H的细菌，待细菌解体的细菌，待细菌解体 后，后，3H应应( ) A、随细菌的解体而消失、随细菌的解体而消失 B、发现于噬菌体外

22、壳和、发现于噬菌体外壳和DNA中中 C、仅发现于噬菌体的、仅发现于噬菌体的DNA中中 D、仅发现于噬菌体的外壳中、仅发现于噬菌体的外壳中 A B 6 6、噬菌体侵染细菌的实验中噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外子代噬菌体的蛋白质外 壳是壳是( ( ) ) A A. .在噬菌体在噬菌体DNADNA的指导下的指导下，用细菌的物质合成的用细菌的物质合成的 B B. .在细菌在细菌DNADNA的指导下的指导下，用细菌的物质合成的用细菌的物质合成的 C C. .在噬菌体在噬菌体DNADNA的指导下的指导下，用噬菌体的物质合成的用噬菌体的物质合成的 D D. .在细菌在细菌DNADNA的指导下的

23、指导下，用噬菌体的物质合成的用噬菌体的物质合成的 【解析解析】 当噬菌体侵染细菌时当噬菌体侵染细菌时，注入到细菌细胞内的只有噬菌体注入到细菌细胞内的只有噬菌体DNADNA，子子 代噬菌体的蛋白质外壳和代噬菌体的蛋白质外壳和DNADNA都是在噬菌体都是在噬菌体DNADNA的指导下的指导下，用细菌的氨基酸和用细菌的氨基酸和 脱氧核苷酸合成的脱氧核苷酸合成的。 【答案】【答案】 A 7 7、某科学家做某科学家做“噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验”时时，分别用同位素分别用同位素32 32P P和 和 3535S S做了标记 做了标记( (见下表见下表) )： 此实验所得结果是子噬菌体和母噬菌体的外

24、形及侵染细菌的特性此实验所得结果是子噬菌体和母噬菌体的外形及侵染细菌的特性 均相同均相同。请分析：请分析： ( (1 1) )子噬菌体的子噬菌体的DNADNA分子中含有的上述元素是分子中含有的上述元素是 ； ( (2 2) )子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是 ； (3)此实验说明了此实验说明了 。 【答案答案】( (1 1) )32 32P P、 、31 31P P ( (2 2) )35 35S S ( (3 3) )DNADNA是遗传物质是遗传物质 噬菌体成分噬菌体成分 细菌成分细菌成分 3232P P 31 31P P 32 32S S标记 标

25、记 35 35S S 肺炎双球菌实验的评价肺炎双球菌实验的评价 1、遵循了严格的对照原则和单因子变量原则 2、科学的思路： 发现问题 提出假设 设计实验验证 得出结论 体内转化实验体内转化实验 体外转化实验体外转化实验 探究实验的基本步骤探究实验的基本步骤 格里菲思，格里菲思， 体内转化实验体内转化实验 艾弗里，艾弗里， 体外转化实验体外转化实验 实验原理和方法实验原理和方法 蛋白质的组成元素：蛋白质的组成元素： D N A 的组成元素：的组成元素： （标记（标记32p） （标记（标记35s ） 标记噬菌体方法：标记噬菌体方法： 在分别含有放射性同位素在分别含有放射性同位素32p 和和35s的

26、培养基的培养基 中培养细菌中培养细菌 分别用上述细菌培养分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含噬菌体，制备含32p 的噬菌体和含的噬菌体和含35s的噬菌体的噬菌体 同位素标记法同位素标记法 C、H、O、N、S C、H、O、N 、P 实验步骤实验步骤 标记细菌标记细菌 标记噬菌体标记噬菌体 噬菌体侵染细菌（短时间保温）噬菌体侵染细菌（短时间保温） 搅拌离心搅拌离心 观察放射性的分布观察放射性的分布 “短时间”：保证子代噬菌体的“短时间”：保证子代噬菌体的DNADNA 和蛋白质在大肠杆菌中正处于合成和蛋白质在大肠杆菌中正处于合成 阶段，子代噬菌体还没有组装好，阶段，子代噬菌体还没有组装好， 或虽已经组装但并未使细菌发生裂或虽已经组装但并未使细菌发生裂 解解 “保温”：为噬菌体培养提供适宜“保温”：为噬菌体培养提供适宜 的恒定的温度，以保证酶的活性。的恒定的温度，以保证酶的活性。 搅拌的目的：使吸附在搅拌的目的：使吸附在 细菌上的噬菌体颗粒与细菌上的噬菌体颗粒与 细菌分离细菌分离 离心的目的：让上清液中离心的目的：让上清液中 析出重量较轻的噬菌体颗析出重量较轻的噬菌体颗 粒，而离心管的沉淀物中粒，而离心管的沉淀物中 留下被感染的大肠杆菌。留下被感染的大肠杆菌。 内部内部DNA不存在不存在 了的噬菌体外壳了的噬菌体外壳