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(共25张PPT)
第1节 DNA是主要的遗传物质
人教版 必修二
1.能阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程
2.说明DNA是主要的遗传物质
3.通过分析相关实验数据，说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
问题：染色体的哪一部分充当了遗传物质？
1903年
萨顿假说：基因和染色体存在平行关系
1891年
科学家描述减数分裂全过程
20世纪中叶
染色体主要由蛋白质和DNA组成
1909年
摩尔根证明基因在染色体上
孟德尔发现遗传定律
1866年
活动1：小组讨论作为遗传物质应该具备哪些特点？
分子结构具有相对的稳定性。
自我复制，前后代保持一定的连续性。
指导蛋白质的合成，控制新陈代谢。
能产生可遗传的变异。
对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，大多数人认为蛋白质是遗传物质，因为蛋白质具有多样性，研究发现：蛋白质不能自我复制，分子结构不稳定。
首先提出质疑的是美国微生物学家艾弗里，而艾弗里的实验又是在英国微生物学家格里菲思的实验基础上进行的。
一、格里菲思肺炎链球菌（体内）转化实验
活动2：阅读教材，对比S型肺炎链球菌与R 型肺炎链球菌的差异，完成表格。
菌落 荚膜 毒性
R型菌 粗糙 荚膜
S型菌 光滑 荚膜
无
有
无毒
有毒
菌落粗糙
菌落光滑
问题：（1）对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？
（2）对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？
（3）第四组小鼠死亡的原因是什么？加热杀死的S型细菌如何引发转化？
活动3：并结合课本示意图，小组合作探究分析格里菲思肺炎链球菌（体内）转化实验，并思考以下问题。
一、格里菲思肺炎链球菌（体内）转化实验
R型菌
S型菌
转化因子
S型菌
后代
【提醒】发生转化的只是少部分R型细菌。
转化后的S型细菌后代还是S，
说明转化后可以稳定遗传。
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”。
这种转化因子究竟是什么物质呢？是否可以做出假设？
二、艾弗里肺炎链球菌（体外）转化实验
活动1：从组成细胞的有机物分析，S型细菌的组成物质哪些可能成为转化因子，如何证明？请各小组讨论，并展示自己的实验方案。
S型细菌的细胞提取物
分别与R型细菌混合培养
不处理
处理
蛋白酶
RNA酶
酯酶
DNA酶
R型、S型
R型、S型
R型、S型
R型、S型
R型
减法原理
活动2：实验过程是如何进行的，阅读教材思考以下问题，分析艾弗里体外转化实验。
（1）对照组是哪一组，设计思路是什么？
（2）该实验的结论是什么？
在对照实验中，未作处理的组，称为对照组，如第1组;
处理的组称为实验组， 如2-5组。
本实验利用酶的专一性，将加热致死 的S型菌破碎后制成细胞提取物，分别用蛋白酶、 RNA 酶、脂酶或DNA酶处理后再观察其在转化实验中的作用。
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
实验结果：1-4组仍然具有转化活性，DNA酶处理后细胞提取物就失去了转化活性。
实验结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
艾弗里的实验结论发表后，由于人们主观意识影响和科学水平的限制DNA纯度不够高，仍然受到科学界的质疑。如何改进艾弗里实验以提高 DNA 纯度？
二、艾弗里肺炎链球菌（体外）转化实验
有没有一种生物只有DNA和蛋白质两种成分组成的呢？随着科学技术的发展，赫尔希和蔡斯发现T2噬菌体由DNA和蛋白质两部分组成，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。T2噬菌体是如何生活的呢？观看T2噬菌体生活史。
三、赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
1.同位素标记法
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
（标记 35S ）
（标记 32P）
三、赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
吸附
侵入别的细菌
注入
合成
组装
释放
提出问题
T2噬菌体注入大肠杆菌的遗传物质是DNA还是蛋白质？
作出假设
假设1：T2噬菌体仅注入DNA，未注入蛋白质
假设2：T2噬菌体仅注入蛋白质，未注入DNA
假设3：T2噬菌体同时注入DNA和蛋白质
模型构建
活动1:初步合作探究，模型构建，根据假说内容利用手中的卡纸模拟噬菌体侵染大肠杆菌的结果。
活动2:再次合作探究，模型构建 。
三、赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
思考1：DNA和蛋白质是肉眼看不到，如何将噬菌体的DNA和蛋白质区分开？
思考2：如何获得标记的噬菌体，以蛋白质外壳为35S的噬菌体为例。
以假说1为例:T2噬菌体仅注入DNA，未注入蛋白质，首先将注入成分和未注入成分分开，也就是搅拌，搅拌之后仍然混合在一起，接着进行离心，质量重的在试管底部的沉淀物中，质量轻的在试管上部的上清液中。请同学们针对假说内容，继续探究试管中射性的分布，并预测离心后放射性分布，完成下表。
三、赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
2、实验结果预测
第一组实验 （35S标记跟踪蛋白质） 第二组实验
（32P标记跟踪DNA）
假设1：注入的是DNA，蛋白质未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
假设2：注入的是蛋白质，DNA未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
假设3：DNA和蛋白质都进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
思考3：通过各小组的合作探究得到了噬菌体的遗传物质注入后在试管中的放射性，真正的实验结果如何呢？
三、赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验
实验结论：子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的,
因此_______是T2噬菌体遗传物质。
DNA
3、实验结果分析：
35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体
上清液
沉淀物
子代噬菌体
结论 放射性高
无放射性
无放射性
放射性高
放射性低
有放射性
1、蛋白质没有进入细菌细胞
2、DNA进入到细菌的细胞中
3、DNA才是噬菌体的遗传物质
注意：
该实验证明了DNA是真正的遗传物质。但未能证明蛋白质不是遗传物质，因为T2噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，因此蛋白质的作用不能被证明。
大肠杆菌
（1）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因
4.实验误差原因分析
由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
1、保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中。
2、保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液。
（2）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因
肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验 噬菌体侵
染细菌实验
科学家
思 路 分离方式
实验结论
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
酶解法:
分别加入到R型菌中
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
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”
三个实验对比
RNA
蛋白质
四、总结提升—DNA是主要遗传物质
观看烟草花叶病毒侵染实验的视频，得出RNA 是遗传物质。如何证明某病毒的遗传物质是DNA还 是RNA？请设计实验。
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
结论
各种生物的遗传物质
生物类别 核酸种类 举例 遗传物质
细胞 生物 真核生物 DNA和RNA 酵母菌、玉米、人 DNA
原核生物 DNA和RNA 细菌、蓝藻 非细胞生物 （病毒） DNA 噬菌体、乙肝病毒 RNA 烟草花叶病毒、HIV(人类免疫缺陷病毒)、流感病毒、SARS病毒、新型冠状病毒等 RNA
综上所述，除RNA病毒外，其它（绝大多数）生物的遗传物质都是DNA，所以：
（1）既含有DNA又含有RNA的生物和只含有DNA的生物，其遗传物质是DNA。
（2）只含RNA的病毒中，RNA才是遗传物质。
（3）由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质
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
2. 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。表明 ( )
A. DNA是遗传物质 B. 遗传物质包括蛋白质和DNA
C. 病毒中有DNA，但没有蛋白质 D. 细菌中有DNA，但没有蛋白质
D
一、概念检测
A
1.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。
二、拓展应用
实验表明，噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
更多实验证据表明
烟草花叶病毒重组实验
更多实验证据表明
RNA是RNA病毒的遗传物质
DNA是主要的遗传物质
储存大量遗传信息；
可以准确地复制；
并传递给下一代；
结构比较稳定；

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