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第3章 基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质（第1课时）
自主学习科学史
一：对遗传物质的早期推测
蛋白质
DNA
基本单位：常见的21种氨基酸
基本单位：4种脱氧核苷酸
20世纪20年代支持率很高
20世纪30年代,少数支持
各种氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
遗憾：对DNA分子的结构没有清晰的了解
提出质疑 寻找证据——实验
二：肺炎链球菌的转化实验
（一）格里菲思肺炎链球菌体内转化实验
小鼠、肺炎链球菌
任务一：阅读课本43页，填写两种肺炎链球菌的特点：
1.实验材料：
何为菌落？
何为荚膜？
有何作用？
细菌等微生物在固体培养基中形成的肉眼可见的子细胞群体
荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围胶状物质，成分为多糖
对细菌起保护作用
类型　 菌体表面特点 致病性 菌落表面特点
S型细菌
R型细菌
有致病性
人患肺炎
小鼠患肺炎，并发败血症
无致病性
提出质疑 寻找证据——实验
提出质疑 寻找证据——实验
2：实验过程
任务一：阅读教材43页内容，分析肺炎链球菌转化实验
不死亡
注射R型
活细菌
死亡
注射S型
活细菌
不死亡
注射加热致死的S型细菌
死亡
说明
？
问题1：格里菲思实验自变量是什么 因变量是什么？
自变量：给小鼠注射的细菌种类及是否有活性；
因变量：小鼠是否能存活及体内是否有活的S菌。
问题2：1.2组实验对照，说明了什么？
R型细菌无致病性，无毒。S型细菌有致病性，能使小鼠死亡。
问题3：2.3组的实验，说明了什么？
问题4：推测导致小鼠死亡的S型活菌是怎么产生的？
加热杀死的S型细菌无致病性。
S型细菌死而复生？
提出质疑 寻找证据——实验
问题5：第4组中的小鼠为什么死亡了？
由于体内有活的S型细菌的作用
问题6：第4组活的S型细菌如何出现？
活的R型细菌转变成了活的S型细菌。
问题7：推测什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
加热杀死S型细菌使活R型细菌发生了转化。
R型活菌 S型活菌
转化
格里菲斯推断：
加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子”
提出质疑 寻找证据——实验
任务二：寻找转化因子
构成S型细菌的主要物质有蛋白质、DNA、脂质、荚膜多糖等
减法原理
加法原理
含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“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”。
实验组
对照组
实验组
实验组
提出质疑 寻找证据——实验
1.设计实验探究S型细菌中哪种物质是转化因子，从加法原理和减法原理两个方面说出实验思路（先独立思考，之后小组讨论）
思路1：将加热致死S型菌各种物质分离提纯后与R型混合，观察能否将R型菌转化。
思路2：用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将R型菌转化。
活动二：寻找转化因子
任务二：寻找转化因子
提出质疑 寻找证据——实验
组别 S型细菌细胞提取物的处理方法 实验结果
第一组
第二组
第三组
第四组
第五组
不作处理
蛋白酶
RNA酶
脂酶
DNA酶
加人有R型活细菌的培养基中
S型细菌细胞提取物
R型细菌
S型细菌
R型细菌
任务三：阅读教材44页第一二段，完成以下内容
（二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
提出质疑 寻找证据——实验
问题1：分析实验变量？
自变量：是否加入酶及酶的种类；
因变量：培养基中是否有活得S菌。
问题2：对照实验如何进行的？
第一组为空白对照组。第二至五组为实验组。
每组特异性的去除一种物质，观察S菌的活性。
问题3：其巧妙之处是什么
运用“减法原理”，人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。
问题4：实验结论是什么
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
提出质疑 寻找证据——实验
RNA
脂质
多糖
S型细菌组分图
将DNA与蛋白质等其他物质分开，单独、直接地观察它们的作用。
DNA
蛋白质
关键思路：
思考：探究“转化因子”的设计思路，关键是什么？
提出质疑 寻找证据——实验
任务四：对比体内和体外转化实验，完成以下表格
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌
实验对照
巧妙构思
实验结论
联系
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内 体外培养基
实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各组成成分的作用进行对照
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化 每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质
实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质
联系 ①所用材料相同 ②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较
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
科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质
5
20世纪中叶
通过对科学家揭示DNA是遗传物质过程的分析，你对科学发现的过程和方法有哪些领悟？
通过对科学家揭示DNA是遗传物质过程的分析，你对科学发现的过程和方法有哪些领悟？
科学精神
科学技术水平的发展
课后习题·概念检测
1. 枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质,加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌,结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是( )
A.多肽 B.多糖
C.组氨酸 D. DNA
D
复习旧知引新课
有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？
艾弗里的实验引起了人们的注意。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；但是由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑
1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用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。
三：噬菌体侵染细菌的实验
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
特性：T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳留在外面
回归课本探新知
任务一：阅读课本45页第一段，回答以下问题：
专门寄生于__________内的病毒。
大肠杆菌
DNA
蛋白质外壳
(2)噬菌体的成分：
噬菌体和大肠杆菌
(1)生活方式：
1.实验材料：
2.实验方法：
放射性同位素标记法　
35S
32P
C、H、O、N、P
C、H、O、N、S
哪一种物质进入了大肠杆菌体内？
DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？
放射性分别标记DNA和蛋白质
选择什么元素进行放射性标记
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3.实验过程：
任务二：阅读课本45页第二段、46页，回答以下问题：
（1）标记T2噬菌体：
（以流程图形式表示标记过程）
①.标记思路：
②.标记过程：
先标记细菌→再用标记后的大肠杆菌培养T2噬菌体→进而标记T2噬菌体
含35S的噬菌体
含32P的噬菌体
大肠
杆菌
含35S细菌培养基→
含32P细菌培养基→
含35S的细菌
（大肠杆菌）
含32P的细菌
（大肠杆菌）
培养
培养
T2
噬
菌
体
得到
得到
思考：能否用含35S、32P的培养基直接培养噬菌体的蛋白质和DNA？若不能，请写出培养的思路？
回归课本探新知
35S标记的噬菌体
用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测放射性
细菌裂解后检测子代放射性
①用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
（2）再用已标记的含35S、32P的噬菌体分别侵染细菌：
问题1：短时间保温的目的？
问题2：搅拌的目的
问题3：离心的目的？
问题4：离心后的上清液中是什么？沉淀中是什么？
问题5：预期放射性如何分布？实际实验结果？
很高 上清液放射性很高
无 沉淀物放射性很低
“短时间”：促使噬菌体充分侵染细菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体
“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
使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层
问题1：短时间保温的目的？
问题2：搅拌的目的
问题3：离心的目的？
问题4：离心后的上清液中是什么？沉淀中是什么？
问题5：预期放射性如何分布？实际实验结果？
（小组讨论两者结果差异）
让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，
而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
上清液放射性很高说明？
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
沉淀物出现放射性原因？
搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面。
（2）再用已标记的含35S、32P的噬菌体分别侵染细菌：
② 32P标记的噬菌体侵染细菌：
32P标记的噬菌体
经短时间保温后用搅拌器搅拌
离心检测放射性
细菌裂解后检测子代放射性
用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合
问题：预期放射性如何分布？实际实验结果？（小组讨论两者结果差异）
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放
无 上清液放射性很低
很高 沉淀物放射性很高
标记部位 35S标记的蛋白质 32P标记的DNA
放射性情况 上清液 很高 很低
沉淀物 很低 很高
子代噬菌体 没有检测到35S 检测到32P
DNA是T2噬菌体的遗传物质
问题1：两组实验大肠杆菌内放射性的分布情况说明？
亲代噬菌体的DNA传递给了子代噬菌体，蛋白质则没有
蛋白质外壳未进入大肠杆菌中，DNA进入到大肠杆菌中
问题2：子代噬菌体有标记的DNA，却没有标记的蛋白质。说明？
4.实验结果、结论：
任务三：分析实验结果，回答以下问题：
任务三：分析所学三个实验，回答以下问题：
回归课本探新知
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？
①个体小、结构简单（细菌是单细胞，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20-30分钟就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖)
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？
在每个实验组中用酶解法特异性地去除S型细菌细胞提取物中的一种物质，然后培养R型活菌，观察在没有这种物质的情况下看能否发生转化
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）
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？
细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等 噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等 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
再思考：有些病毒不含有DNA比如下图所示病毒，只含有蛋白质和RNA，它们的遗传物质是什么呢？
烟草花叶病毒
HIV病毒
新型冠状病毒
回归课本探新知
烟草花叶病毒TMV是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现如图致病斑。
任务四：如果你和同学是科学家，请你们根据所学知识设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？
应用所学探新知
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
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
(1)实验过程及现象
RNA
蛋白质
(2)实验结论：
是烟草花叶病毒的遗传物质，
RNA
应用所学探新知
四、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验
1.艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。下列关于这两个实验的叙述正确的是
A．二者都应用同位素示踪技术
B．二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
C．艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有对照
D．二者都诱发了DNA突变
√
评
巩固练习促提升
任务五：判别生物体内核酸的种类及遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞生物 真核生物 动物、植物、真菌
原核生物 细菌、蓝细菌
非细胞生物 DNA病毒 T2噬菌体
RNA数病毒 艾滋病病毒、新型冠状病毒
DNA和RNA
DNA
RNA
DNA
RNA
DNA
DNA是主要的遗传物质：绝大多数生物的遗传物质是_____，只有极少数生物的遗传物质是_____。因此，_____是主要的遗传物质。
DNA
RNA
DNA
知识归类辩明细
2.如图为“噬菌体侵染大肠杆菌实验”的实验流程，第一组实验用的是35S标记的噬菌体，第二组实验用的是32P标记的大肠杆菌。则下列关于该实验的描述，理论上正确的是
A.第一组实验的上清液中放射性强，沉淀物中无放射性
B.第二组实验的上清液和沉淀物中均无放射性
C.实验中噬菌体是用35S直接标记的
D.35S标记的是噬菌体的DNA，32P标记的是大肠杆菌的蛋白质
√
评
3：T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬
菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬
菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的
蛋白质外壳的来源。
利用亲代噬菌体DNA中的遗传信息，
以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成。
巩固练习促提升

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