资源简介

生物（人教版）
高中生物 必修二
第三章
基因的本质
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。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些?
问题探讨
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。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。
1.你认为遗传物质可能具有什么特点？
问题探讨
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。
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。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。
2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些?
问题探讨
例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现，等等。
第1节 DNA是主要的遗传物质
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}教学目标
核心素养
1.掌握肺炎双球菌体内和体外转化实验的过程和结论。(重点、难点)
2.掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结果的分析。(重点、难点)
3.理解“DNA是主要的遗传物质”的内涵和理由。(重点)
。
生命观念：DNA是主要的遗传物质。
科学思维：“加法原理”和“减法原理”。
科学探究：三大实验的方法和结论。
社会责任：生物信息学及其应用。
对遗传物质的早期推测
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，人们认识到人体内的蛋白质是由20种氨基酸通过脱水缩合而来，而且氨基酸多种多样的排列顺序中可能蕴藏着遗传信息。
1、对蛋白质的认识
一、对遗传物质的早期推测
2、对DNA的认识
20世纪30年代，科学家已经发现DNA由4种脱氧核糖核苷酸连接而成。但没有引起足够的重视。“蛋白质是遗传物质”的看法依然占主导地位。
一、对遗传物质的早期推测
3、对染色体的认识
蛋白质
DNA
20世纪中叶，染色体由蛋白质和DNA组成已经为人们所知，但是对于谁是遗传物质仍然存在争议。
作为遗传物质，应该具备哪些特点？
①能贮存大量的遗传信息。
③具有一定的稳定性。
②可以复制，并能传递给后代。
对遗传物质的早期推测
肺炎链球菌转化实验
二、肺炎链球菌体内转化实验
1、转化是指受体细胞直接摄取供体细胞的遗传物质（DNA片段），将其同源部分进行碱基配对，组合到自己的基因中，从而获得供体细胞的某些遗传性状，这种变异现象，称为转化。
二、肺炎链球菌体内转化实验
2、肺炎链球菌
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}类型
R型肺炎链球菌
S型肺炎链球菌
菌体
无荚膜
有荚膜
菌落
粗糙
光滑
毒性/原理
无致病性
有致病性，使人和小鼠患肺
炎，小鼠并发败血症死亡
3、实验过程：1928年，格里菲思
二、肺炎链球菌体内转化实验
R型菌
S型菌
注射加热致死的S型细菌
将R型细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
小鼠不死亡
小鼠不死亡
小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
小鼠死亡，从小鼠体内分离理出S型活细菌
对照原则、单一变量原则
4、实验结果
二、肺炎链球菌体内转化实验
格里菲思推断 : 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。
这种转化因子究竟是什么物质呢？
1、科学家：20世纪40年代，艾弗里及其同事
三、肺炎链球菌体外转化实验
2、实验思路
将加热杀死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
1）蛋白质在加热后会变性。
2）DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开；但是，缓慢冷却后，双螺旋结构可恢复。（DNA的变性和DNA的复性）
3、实验过程
三、肺炎链球菌体外转化实验
对照原则、单一变量原则
4、实验结论
三、肺炎链球菌体外转化实验
1）DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
2）蛋白质等其他物质不是遗传物质。
注意：
A. 该实验不能证明DNA是主要的遗传物质。
B. 该实验涉及基因重组的概念。
5、基因重组
三、肺炎链球菌体外转化实验
←R型细菌转化为S型细菌的本质
S型细菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型细菌
X基因吸附在R型细菌表面
X基因进入R型细菌
重组
R型细菌转化成S型细菌
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
6、科学方法
三、肺炎链球菌体外转化实验
：自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理”P46
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”；
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”。
对遗传物质的早期推测
肺炎链球菌转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
1、病毒：（T2噬菌体）
四、噬菌体侵染细菌的实验
蛋白质外壳
DNA
（含C、H、O、N、P）
组成：
蛋白质外壳
（含C、H、O、N、S）
和DNA
2. 生活方式：
专门寄生于大肠杆菌中
3. 病毒侵染细菌的过程：
吸附
注入
合成
组装
释放
T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
1、病毒：（T2噬菌体）
四、噬菌体侵染细菌的实验
阿尔弗雷德·赫尔希（Alfred Hershey）和助手玛莎·蔡斯（女）（Martha Chase）的这项研究分享1969年诺贝尔生理学或医学奖。
2、实验过程
四、噬菌体侵染细菌的实验
（1952年，赫尔希与蔡斯）
1）实验方法：放射性同位素标记法。（分别标记蛋白质和DNA）
2）实验过程：
32P
35S
标记的T2噬菌体
侵染未被标记大肠杆菌
搅拌器搅拌
离心并检测放射性
细菌裂解，检测子代噬
菌体的放射性
结果应该是怎样？
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
：
上清液放射性很高，
沉淀物放射性很低。
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中含32P
3、实验结果
四、噬菌体侵染细菌的实验
35S标记的实验
32P标记的实验
标记部位
放射性情况
上清液
沉淀物
有无放射性原因
蛋白质
很高
DNA
很低
蛋白质外壳仍留在细胞外
噬菌体DNA进入细菌的细胞中
很高
很低
四、噬菌体侵染细菌的实验
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
噬菌体侵染细菌的实验
回看
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？
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。
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。
4、实验结论
四、噬菌体侵染细菌的实验
1）子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是真正的遗传物质。
2）DNA能进行自我复制，DNA可以控制蛋白质的合成。
注意：
A. 不能证明蛋白质不是遗传物质（其蛋白质没有进入细菌）
B. 不能证明：DNA是主要的遗传物质。
{616DA210-FB5B-4158-B5E0-FEB733F419BA}
肺炎双球菌
体内转化实验
肺炎双球菌
体外转化实验
噬菌体侵
染细菌实验
实验者
思路
分离方式
结论以及各实验的关系
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
直接分离:
分别加入到R型菌中
放射性同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
更有力地说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”,是体外转化实验的基础。
能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？
三个经典实验对比
思考.讨论（P46）
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？
【参考答案】1）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和功能的变化。
2）繁殖快：细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
思考.讨论（P46）
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？
【参考答案】1）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。
2）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、脂质、蛋白质等）。
思考.讨论（P46）
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？
【参考答案】1）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。
赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、放射性同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。
2）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，科学与技术是相互支持、相互促进的。
对遗传物质的早期推测
肺炎链球菌转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
RNA是遗传物质的实验证据
五、RNA是遗传物质的实验证据
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
实验：烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
五、RNA是遗传物质的实验证据
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
烟草花叶病毒重建实验示意图
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
拓 展
对遗传物质的早期推测
肺炎链球菌转化实验
噬菌体侵染细菌的实验
RNA是遗传物质的实验证据
生物的遗传物质
六、生物的遗传物质
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。

展开更多......

收起↑