人教版高中生物必修二课件3.1 DNA是主要遗传物质(共37张PPT)

科学家是怎样证明DNA是遗传 物质的？
1、1928年格里菲思的肺炎双球菌实验 2、1940年艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的 转化的实验 3、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆 菌的实验
1928年格里菲思的肺炎双球菌实验
肺 炎 双 球 菌 R型菌
（粗糙、无毒性）
S型菌
（多糖荚膜、光滑、有 毒性、败血症致死（S））
35S标记
噬菌体
+细菌
搅拌
离心
上：噬菌体 放 射性高 沉淀：细菌 低
细菌内无放射性
用32p标记噬菌体后侵染细菌
32P标记
噬菌体
+细菌
搅拌
离心
上：噬菌体 放 射性低 沉淀：细菌 高
细菌内有放射性
阅读并思考讨论：
1.该实验用了什么方法？在什么探究中还用过此方法？
同位素示踪法； 分泌蛋白合成过程、光合作用中O2中O的来源等
历史的步伐（遗传学诞生到细胞
遗传学）
8、1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实验遗传学研究， 发现了伴性遗传的规律。他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规 律等。并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗 传学说。 1926年摩尔根提出基因学说，发表《基因论》
4、第三组的“加热杀死”是什么意思？加热的温度控制在 多少度？为什么加热杀死的 S型细菌还能使 R型活细菌转 化为 S型活细菌？
加热的温度一般不超过90度，杀死是指S菌失去了感染能 力，但里面的遗传物质并没有被破坏。蛋白质和核酸对于高温 的耐受力是不同的。在 80~ 100 ℃的温度范围内，蛋白质将会 失活， DNA双链将解开；当温度降至 55 ℃左右时， DNA双链 能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。
DNA（S）+蛋白酶+R型菌→转化率提高
DNA纯度不够，是否是0.02%的蛋白质在起传作 新问题 用呢，如何获取单独的DNA或者蛋白质进行实验？
赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆 菌的实验 ：
1 噬菌体的结构
资料一：
在T2噬菌体的化学组分
中，60%是蛋白质，40% 是DNA。对蛋白质和DNA
的进一步分析表明：S
处理方式的区 直接分离：分离S型 同位素标记法：分 别 细菌的DNA、多糖、 别标记DNA和蛋白 蛋白质等，分别与R 质的特殊元素(32P和 35S) 型细菌混合培养 实验结论 DNA是遗传物质， 蛋白质不是遗传物 DNA是遗传物质， 不 能证明蛋白质不
2 、艾弗里和赫尔希等人的实验选用了结构十分简单的生 物——细菌或病毒作为实验材料具有那些优点？
RNA是遗传物质证据
烟草花叶病毒感染实验
结论5
RNA是遗传物质
总结论
DNA是主要的遗传物质
只有RNA病毒是以RNA为遗传物质
实验成功的关键 设法将DNA与蛋白质分开，单独地、直 接地去观察它们的作用。
结论
亲代 噬菌体
32P标记DNA
35S标记蛋白质
寄主 细胞内 有32P
31P
子代 噬菌体 有32P
31P
有32S无35S
外壳蛋白质无35S
DNA分子在亲子代之间具有连续性， 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
比较艾弗里实验和赫尔希实验
1、实验设计比较 艾弗里实验 思路相同 相同设计原则 噬菌体侵染细菌实 验 设法将DNA与其他物质分开，单独地直接 研究它们各自不同的遗传功能。 对照
（2）实验室检查：血白细胞计中粒细胞比例增多，血培 养有致病菌生长。
1928年格里菲思的肺炎双球菌实验
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。
2.将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。
1928年格里菲思的肺炎双球菌实验
3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。
4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败A+DNA水解酶
分别与R型活细菌混合培养 R R R R S S R
阅读并思考讨论：
1、艾弗里实验最关键的设计思路是什么？
最关键的设计思路是将DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分 开，分别与R型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的 作用。
2、只有加入哪种物质R菌才能转化为S菌呢？
不能，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有 0.02%的蛋白质，因此有人对实验结论表示怀疑。
结论
多糖+R型菌→R型菌
蛋白质+R型菌→R型菌 DNA（S）+R型菌→S型菌+R型 菌 DNA（S）+DNA酶+R型菌→不转 化 DNA使R型细菌产 生稳定的遗传变化 的物质，转化因子 是DNA，DNA是遗 传物质，蛋白质不 是遗传物质
1928年格里菲思的肺炎双球菌实验
败血症 是病菌侵入血流循环而发生的全身性感染。细菌可在血 中大量繁殖而引起全身中毒症状，致病菌可随血流到各 器官组织造成迁徙性病灶。 （1）临床表现：寒战、高热、头痛、呕吐、呼吸加快、 心率增速等；严重者出现神志改变或感染性休克；肝脾 肿大，以瘀点为主的皮疹，大关节疼痛或红肿。病程长 者常发生迁徙性病灶或脓肿，少数可有黄疸。
第三章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
本节聚焦
1.科学家是怎样证明DNA是遗传物质的? 2.为什么说DNA是主要的遗传物质?
历史的步伐（遗传学诞生到细胞遗
传学）
1、1866年，孟德尔提出遗传定律。 2、1883年，科学家发现马蛔虫配中的染色体数目只有体细 胞中的一半。 3、1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。 4、1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。 5、1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究减 数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关 系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学 说的初步论证。 7、1909年，詹森斯 (F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时 呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。
5、该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验的结论是什么？ 该实验不能证明DNA是遗传物质。其结论是S型细菌中有一 种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。 6、如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子 到底是什么物质，你该如何设计这个实验？
结论
R型活菌+加热杀死S型菌
可以遗传的
S型活菌+R型活菌
2．噬菌体有DNA和蛋白质两种组分，用35S和32P分别标 记噬菌体的哪一种组分？用14C和18O等同位素可行吗，为什 么？
因为硫仅存在于 T 2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于 DNA的组分中。用 14 C和 18 O等元素是不可行的，因为 T 2噬菌 体的蛋白质和 DNA分子的组分中都含有这两种元素。
加入DNA
3、加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？这说明什么？
并不是所有的R菌都能转化成S菌。说明转化的效率其实是 比较低的。
4、DNA水解物是什么？
加入DNA酶，把DNA降解成脱氧核苷酸，说明只有完整的 DNA才能发生转化作用。
5、艾弗里的实验说明什么？
真正起转化作用的是DNA
6.格里菲斯和艾弗里的转化实验能否完全证明DNA就是遗 传物质，为什么？
（ 1 ）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致 的结构和功能的变化。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。 （ 2 ）繁殖快。细菌 20 ～ 30 min 就可繁殖一代，病毒短时间 内可大量繁殖。
3. 艾弗里和赫尔希等人的实验分别采用了那些技术手段来 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有细菌的培养技术、物质的提纯 和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技 术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等科学成果 的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为 基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
3.分析培养标记T 2噬菌体过程，能不能直接在培养基中培养 T 2噬菌体？ 先培养标记的细菌，再用T 2噬菌体浸染标记的细菌；不能。 4．实验过程中搅拌的目的是什么？离心的目的是什么？ 搅拌的目的是让吸附在细菌上的T 2噬菌体与细菌分离。 离心的目的是让上清液中析出较轻的T 2噬菌体颗粒。 5. 理论上35S标记的一组,沉淀物中没有放射性,为什么会有少量 的放射性呢? 少量35S标记T 2噬菌体的蛋白质外壳与细菌没有完全分离，一 起沉淀下来。 6.实验结果
阅读并思考讨论：
1、对比分析第一、二组说明什么？ 第一、二组说明了R型细菌不具有致死性，S型细菌具有致死性
2、对比分析第二、三组说明什么？
第二、三组说明了死亡的S型细菌不具有致死性 3、第四组实验里活的S菌是怎么来的？提取出的S菌的 后代仍然是S菌，这说明什么？ S菌应该是由活的R菌转化而来的;说明这种转化是可以遗传的。
9、20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组 成的。
疑问：
1、究竟哪一种是遗传物质呢？
2、你认为遗传物质可能具有什么物点？ 3、你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
对遗传物质的早期推测
1、蛋白质？氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信 息？ 2、人们开始认识到DNA的化学组成：
加热杀死的S型 菌含有促成转化 的活性物质—— “转化因子”
新问题
肺炎双球菌内有DNA、蛋白质、多糖等化 学成分，到底哪种成分是转化因子呢？
艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的 转化的实验：
艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的 转化的实验：
艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的 转化的实验：
S型活细菌
荚膜多糖
仅存在于蛋白质分子中， 99%的P都存在于DNA分 子中。