资源简介

(共27张PPT)
3.1 DNA是主要的遗传物质
（第一课时）
新教材 人教版 必修二
01
科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？
02
为什么说DNA是主要的遗传物质？
03
什么是“加法原理”和“减法原理”？
04
你对科学发现的过程和方法有哪些领悟
1
2
3
4
提出“遗传因子”，并总结遗传规律
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
实验证明基因位于染色体上
摩尔根
5
20世纪中叶
科学史：
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.你认为遗传物质应该具有什么特点？
2.你认为要想说明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？
① 储存大量的遗传信息
② 可以准确地复制，并传递给下一代
③ 结构比较稳定 等等
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是否有连续性等。
P42
问题·探讨
1
对遗传物质的早期推测
阅读P42：早期人们为什么认为蛋白质是生物体的遗传物质？有何依据？
21种氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
没发现其他大分子有类似的结构特点。
蛋白质是生物体的遗传物质。
20世纪20年代
人们认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。
蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。
20世纪30年代
2
肺炎链球菌的转化实验
1928年格里菲斯——肺炎链球菌的转化实验
（体内转化实验）
1944年艾弗里——肺炎链球菌的转化实验
（体外转化实验）
基础
艾弗里
（O.Avery）
格里菲思
（F.Griffith）
肺炎链球菌体内转化实验
肺炎链球菌体外转化实验
　　 特点 类型　　　 菌落 荚膜 致病性
S型Smooth _____ ___ ___
R型Rough _____ ___ ___
光滑
有
有
粗糙
无
无
（1）肺炎链球菌
R型菌（菌落粗糙）
S型菌（菌落光滑）
2
肺炎链球菌的转化实验
相关信息
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。
有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。
（1）肺炎链球菌
第一组
不死亡
第二组
死亡
第三组
不死亡
第四组
死亡
注射R型
活细菌
注射S型
活细菌
注射加热致死的S型细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
格里菲斯
①对比第一、二组的实验现象，这说明了什么？
S型活细菌会使小鼠死亡。
②对比第二、三组的实验现象，这说明了什么？
③对比第二、三、四组的实验现象，第四组小鼠为什么会死亡呢？第四组活的S型细菌如何出现？
说明加热致死的S型细菌无致病性，小鼠不死亡
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
问题分析：
从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以判断：已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子” 。（教材P43）
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
推论：
加热致死S型菌
加热致死的S型菌含有促成转化的活性物质—“转化因子”
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
加热致死的S型菌体内含有多种物质，
究竟谁是转化因子？
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
R型菌
S型菌
转 化
S型菌
后代
肺炎链球菌
细菌培养基
艾弗里
究竟谁是转化因子？
如何设计实验来证明？
实验思路分析：
如果你是艾弗里，想知道转化因子究竟是什么物质， 你有什么思路吗
如果能够获得S 型菌的各组分获得纯净物， 你又如何设计这个实验 请写出实验设计图解。
实际上由于技术手段的限制，很难人为得到S型菌各组分的纯净物，又该怎么办呢？
将 S 型菌各种组成成分提纯后，再分别去研究它们的作用
采用控制单一变量法，分别研究他们各自的作用
每个实验组利用酶解法特异性的去除某种物质，研究去除的这种物质对实验结果的影响
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
实验材料：
科学方法 P46——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
适应范围：在对照实验中，控制自变量可以采用。
含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。
举例：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。
加法原理
含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
举例：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，就利用了“减法原理”。
减法原理
对照组
实验组
实验组
实验组
对照组
实验组
实验组
科学家：艾弗里（O.Avery）
实验材料：肺炎链球菌
实验方法：酶解法
加热致死的S型细菌破碎后，去除大多数蛋白质、糖类、脂质，制成S型细菌的提取液；
首先确定粗提取液在体外是否具有转化能力。
通过一定的方法逐步去除该提取液（主要含DNA，还有其他四种化学物质）中的某一成分。
如果去除某种成分后丧失转化能力，则去除的成分是转化必需成分。
如果去除某种成分后仍保持转化能力，则去除的成分是转化非必需成分。
艾弗里
（O.Avery）
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
关键思路：每个实验组（利用酶解法）特异性的去除某种物质， 研究去除的这种物质对实验结果的影响。
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
向培养基中加入的S型菌的成分不同
第一组为对照组,第二至五组为实验组
①实验的自变量是什么？
②实验组和对照组是什么？
③第一组与第二至四组，对照能得出什么结论？
④实验结果仍有大量的R型细菌,说明什么？
⑤第一组与五组对照,能得出什么结论？
关键思路：每个实验组（利用酶解法）特异性的去除某种物质， 研究去除的这种物质对实验结果的影响。
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
③第一组与第二至四组，对照能得出什么结论？
④实验结果仍有大量的R型细菌,说明什么？
⑤第一组与五组对照,能得出什么结论？
分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶处理后，细胞提取物仍具有转化活性。
说明转化过程中只有少部分R型细菌被转化成S型细菌。
用DNA酶处理后，细胞提取物失去转化活性。
关键思路：每个实验组（利用酶解法）特异性的去除某种物质，研究去除的这种物质对实验结果的影响。
实验结果分析：
① 只有提取物中含有DNA才发生转化
② 用DNA酶处理DNA后，停止转化
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
实验结果分析：
① 只有提取物中含有DNA才发生转化
② 用DNA酶处理DNA后，停止转化
艾弗里等人进一步分析细胞提取物的理化特性（如N/P比值，酶学分析、电泳分析等），发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
注意事项：
艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质；
被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数。
S型细菌的DNA，不能使小鼠致死。
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
R型细菌转化为S型细菌的本质：
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
少数R型菌转化成S型菌
知识拓展
基因重组
加热作用原理：
80-100 ℃的温度会使蛋白质变性失活，空间结构发生改变，不可逆。
加热时DNA结构也会被破坏，双链解开；但是当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复。
艾弗里的实验不被人接受主要有以下几方面的原因：
与细胞提取物的不够纯的实际情况有关；
对 DNA 作用的怀疑主要是认为“DNA无法承担携带复杂的遗传信息的任务”。
20世纪初，生物化学界的权威——列文，由于受到计量精度的限制， 误以为 DNA分子中4 种碱基含量都是一样的：提出“四核苷酸假说”，认为DNA是单调重复的分子（如ATCG ATCG ……），这一结构很难承载复杂的遗传信息。由21种氨基酸为基本单位构成的蛋白质似乎含有无数复杂且不重复的遗传信息。而艾弗里的实验中含有微量的蛋白质，因此，很多科学家不接受艾弗里的实验结论。
O.Avery
艾弗里等人不仅揭开“格里菲思之谜”，并且在世界上第一次用实验结果确切地证明遗传基因就在DNA上，具有划时代的意义。但遗憾的是，由于种种原因，艾弗里未获得诺贝尔奖。这不是艾弗里的遗憾，而是诺贝尔奖的遗憾。
（3）肺炎链球菌 体外 转化实验过程
项目 体内转化实验 体外转化实验
实验者
培养细菌
实验对照
实验结果
实验结论
两个实验
的联系
格里菲思
艾弗里及其同事
用小鼠(体内）
用培养基(体外）
R型细菌与S型细菌的致病性对照
加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
加热致死的S型细菌体内有转化因子
S型细菌各成分作用的相互对照
S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
①所用材料相同,都是肺炎链球菌(R型和S型）
②体内转化实验是基础,仅说明加热致死的S型细菌体内有转化因子, 体外转化实验进一步证明转化因子是 DNA
③两个实验都遵循对照原则、单一变量原则
课堂小结：
1.探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括(　　)
A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息
C
课堂练习：
2、某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：
①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
以上4个实验中小鼠存活的情况依次是 (　　)
A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、存活、死亡
C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、存活
D
课堂练习：
3.下列关于肺炎链球菌转化实验的说法,正确的是 ( )
A.格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明了DNA是遗传物质
B.艾弗里实验中S型细菌的细胞提取物+DNA酶+R型细菌一起培养，培养基上生存的细菌都是S型细菌
C.肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
D.已加热致死的S型细菌中,蛋白质已经失去活性,而DNA仍具有活性
D
课堂练习：
4.下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的叙述中错误的是(　 　)
A．需对S型细菌中的物质进行提纯和鉴定
B．配制培养基的成分应适合肺炎双球菌的生长和繁殖
C．转化的有效性与R型细菌的DNA纯度有密切关系
D．实验证明了DNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质
C
课堂练习：

展开更多......

收起↑