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DNA是主要的遗传物质（第1课时）
高一—人教版—生物学必修2—第3章
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2
3
4
豌豆实验证明了生物性状由遗传因子控制
孟德尔
把“遗传因子”
命名为基因
约翰逊
提出基因在染色体上的假说
萨 顿
通过果蝇实验证明了基因位于染色体上
摩尔根
科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质。
5
哪个是遗传物质？
在亲代和子代之间染色体携带着基因进行传递，遗传物质就在染色体上。
基因是什么（本质）？
发现基因
基因在哪里（位置）？
亲子代之间染色体的变化
一、对遗传物质的早期推测
DNA分子
蛋白质
染色质
染色体
哪种物质是遗传物质？
遗传物质具有什么特点？
能够储存大量遗传信息
能够准确复制自己，传给下一代
结构稳定
可以控制生物的性状
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，大多数科学家认为：蛋白质是生物体的遗传物质。
①蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子；
②氨基酸多种多样的排列组合方式；
③可能蕴含着遗传信息。
氨基酸 多肽 蛋白质
一、对遗传物质的早期推测
20世纪30年代，科学家发现：
①DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子；
②组成DNA的脱氧核苷酸有4种；
③每种脱氧核苷酸都有特定的碱基。
由于对DNA分子的结构没有清晰了解，蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
脱氧核苷酸
DNA
蛋白质 DNA
支持的材料
否定的材料
1.亲子代之间联系的桥梁是生殖细胞。生殖细胞形成过程中，染色体和DNA的数量存在规律性的变化。
1
【活动】分析推理——谁是遗传物质？
蛋白质 DNA
支持的材料
否定的材料
2. 人们推测，既然基因能够控制那么多、那么复杂的生物性状，那么构成基因的遗传物质也一定是一种非常复杂、非常多样的化学物质，才能承担做为基因的艰巨任务。蛋白质恰好是结构最复杂、最多样的分子。
1
2
组成蛋白质的主要氨基酸约有20种。
组成DNA的核苷酸有4种。
蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量信息。
蛋白质是生命活动的承担者，与生物的性状密切相关。
蛋白质有复杂的空间结构，但在高温下空间结构会被破 坏，容易变性。
DNA结构稳定，耐高温。
蛋白质不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量往往是不固定的。
DNA能自我复制、并且在复制的过程中有多种机制保证准确性。
一般情况下，同一种生物在不同发育时期或不同组织的细胞中，DNA的含量基本相等，而生殖细胞中的DNA含量恰好是体细胞中的一半。
同一生物的不同组织细胞中，蛋白质的种类和质量差异较大。
分析推理——谁是遗传物质？
蛋白质 DNA
支持的材料 2、3、5、6 1、8、10、11
否定的材料 7、9、12 4
信息整合归纳
1. 亲子代之间联系的桥梁是生殖细胞。生殖细胞形成过程中，染色体和DNA的数量存在规律性的变化。
9. 蛋白质不能进行自我复制，而且它在染色体中的含量往往是不固定的。
10. DNA能自我复制、并且在复制的过程中有多种机制保证准确性。
遗传物质应在亲子代间有连续性
2. 人们推测，既然基因能够控制那么多、那么复杂的生物性状，那么构成基因的遗传物质也一定是一种非常复杂、非常多样的化学物质，才能承担做为基因的艰巨任务。蛋白质恰好是结构最复杂、最多样的分子。
3. 组成蛋白质的主要氨基酸约有20种。
4. 组成DNA的核苷酸有4种。
5. 蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量信息。
信息整合归纳
遗传物质应具有：多样性
7. 蛋白质有复杂的空间结构，但在高温下空间结构会被破坏，容易变性。
DNA结构稳定，耐高温。
11. 一般情况下，同一种生物在不同发育时期或不同组织的细胞中，DNA的含量基本相等，而生殖细胞中的DNA含量恰好是体细胞中的一半。
12. 同一生物的不同组织细胞中，蛋白质的种类和质量差异较大。
信息整合归纳
遗传物质应具有：稳定性
小结：遗传物质应该具有的特点
（1）多样性。具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力。
（2）连续性。能够精确地复制自己，保证在亲子代之间的传递。
（3）稳定性。结构稳定，保证遗传信息的准确，同时又具有可变化的机制。
（4）能够控制蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢。
二、肺炎链球菌的转化实验
1、格里菲思（F.Griffith,英国）1928年（体内转化实验）
（1）肺炎链球菌的两种类型
R型
S型
菌落表面粗糙（rough）
没有多糖类的荚膜，无致病性
菌落表面光滑（smooth）
有多糖类的荚膜，有致病性
二、肺炎链球菌的转化实验
（2）格里菲斯实验过程
小鼠不死亡
小鼠死亡
小鼠不死亡
S型活菌
R型活菌
加热致死的S型菌
体内分离出S型活菌
1.第一组第二组实验作用是什么？
2.第二组死亡小鼠体内分离出S型活菌，说明了什么？
3.如何解释第三组实验结果（即小鼠不死亡）？
对照实验
使小鼠死亡的确实是S型活细菌
加热致死的作用原理： 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，蛋白质失活，DNA双链解开;当温度降至55 ℃以下时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质不能恢复活性。
二、肺炎链球菌的转化实验
（2）格里菲斯实验过程
小鼠不死亡
小鼠死亡
小鼠不死亡
小鼠死亡
S型活菌
R型活菌
加热致死的S型菌
R型活菌与加热致死的S型菌
体内分离出S型活菌
体内分离出S型活菌
二、肺炎链球菌的转化实验
R活菌 S活菌
+S死细菌
转化
（3）实验结论：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（遗传物质）。
第四组实验导致小鼠死亡是什么菌？
活的S型细菌，从体内分离出S型活菌
为什么将R型活细菌和加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，会如何出现活的S型细菌？
暂停、思考
二、肺炎链球菌的转化实验
（2）格里菲斯实验
小鼠不死亡
小鼠死亡
小鼠不死亡
小鼠死亡
S型活菌
R型活菌
加热致死的S型菌
R型活菌与加热致死的S型菌
体内分离出S型活菌
体内分离出S型活菌
从格里菲思的实验中，你学习了哪些实验方法
实验中要控制单一变量
设置对照组
暂停、思考、表述
二、肺炎链球菌的转化实验
S型细菌的主要组成成分是什么？其中能使R型细菌转化为S型细菌的物质（转化因子）是什么呢？
R活菌 S活菌
+S死细菌
转化
在证明DNA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思路是什么？
必须将蛋白质、其他物质与DNA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质。
暂停、思考、讨论、表述
加热致死的S型细菌
多糖
脂质
蛋白质
DNA
RNA
进一步探究“遗传因子”
究竟哪种物质才是加热致死的S型菌内的转化因子呢？
S型细菌的化学组分图
核酸
二、肺炎链球菌的转化实验
探究活动：
探究转化因子成分
二、作出假设：
三、实验验证：
一、提出问题：
四、分析结果，得出结论：
S型细菌中哪种物质是转化因子（遗传物质）呢
DNA是转化因子（遗传物质）
DNA是/否为遗传物质
3、预期实验结果
1、实验思路
2、实验具体方案
（注意实验原则、确定好自变量、因变量和无关变量）
（一）设计实验：
（二）实施实验：
得到真实实验结果
实验设计：
S型菌
破碎
多糖
脂质
蛋白质
核酸
RNA
DNA
+糖苷酶
+蛋白酶
+RNA酶
+DNA酶
含R型菌的液体培养基混合培养
含R型菌的液体培养基混合培养
含R型菌的液体培养基混合培养
含R型菌的液体培养基混合培养
观察R型菌转化情况（是否出现S型活菌）
+脂酶
含R型菌的液体培养基混合培养
1、实验思路：
减法原理
(P46)
2、实验方案：
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。
S型细菌的化学组分图
探究活动：
探究转化因子成分
S型菌提取液
现有材料：固体培养基、含R型菌的液体培养基、S型菌提取液（含糖类、蛋白质、脂质、RNA和DNA）、糖苷酶、酯酶、蛋白酶、RNA酶、DNA酶。请根据上述实验材料，设计实验探究转化因子的成分，写出实验思路、实验方案和预期实验结果。
3、预期实验结果：
实验设计：
S型菌
破碎
多糖
脂质
蛋白质
核酸
RNA
DNA
+糖苷酶
+蛋白酶
+RNA酶
+DNA酶
含R型菌的液体培养基混合培养
含R型菌的液体培养基混合培养
含R型菌的液体培养基混合培养
含R型菌的液体培养基混合培养
观察R型菌转化情况（是否出现S型活菌）
+脂酶
含R型菌的液体培养基混合培养
含R型菌的液体培养基混合培养
对
比
实
验
(相互对照)
自变量：
①
因变量：
R型菌是否转化为S型活菌
3、预期实验结果：
只有⑥不出现活的S型细菌，其他组均出现
加入酶的种类
②
③
④
⑤
⑥
1、实验思路：
减法原理
(P46)
2、实验方案：
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。
S型细菌的化学组分图
探究活动：
探究转化因子成分
S型菌提取液
现有材料：固体培养基、含R型菌的液体培养基、S型菌提取液（含糖类、蛋白质、脂质、RNA和DNA）、糖苷酶、酯酶、蛋白酶、RNA酶、DNA酶。请根据上述实验材料，设计实验探究转化因子的成分，写出实验思路、实验方案和预期实验结果。
二、肺炎链球菌的转化实验
2、艾弗里（O.Avery,美国）20世纪40年代（体外转化实验）
将加热致死的S型菌破碎后，首先设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。
观察什么？
二、肺炎链球菌的转化实验
2、艾弗里（O.Avery,美国）20世纪40年代（体外转化实验）
实验结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
课本P46
疑问解答
1、R型细菌是如何转化为S型细菌的？
控制荚膜生成的S型菌DNA片段（X基因）转移且整合到R型菌遗传物质中，从而使R型菌遗传物质发生改变(转化为S型菌），稳定表达出荚膜。
R型细菌转化为S型细菌的实质：
疑问解答
2、在S型菌转化因子的作用下，所有的R型细菌都转化为S型活菌吗？
——不是。
一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，培养基中(或小鼠体内)的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。
疑问解答
3、艾弗里采用哪些技术来实现他们的实验设计？
——细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术。
疑问解答
4、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？
——细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：
（1）个体很小，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就可以繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
2020
谢谢观看！

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