高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质多媒体教学课件ppt

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质多媒体教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了DNA，遗传物质的探索，1肺炎链球菌，R型菌菌落粗糙，S型菌菌落光滑，格里菲斯，过程与现象，R型活细菌，S型活细菌，不死亡等内容，欢迎下载使用。

提出“遗传因子”，并总结遗传规律
把“遗传因子”命名为基因
提出基因在染色体上的假说
实验证明基因位于染色体上
科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质
1.观察实验，提出问题：肺炎链球菌 体内 转化实验的分析
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。
（2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程
3.加热杀死的S型细菌
4.R型活细菌+加热杀死的S型细菌
说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性； 说明加热杀死的S型细菌无致病性； 说明R型细菌转化为S型细菌。
死亡，分离出__________
死亡，分离出S型活细菌
加热杀死的S型细菌中含有“_________”，将无致病性的R型活细菌转化为有致病性的S型活细菌
对此实验，不同的科学家分别做出三种质疑： ①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。 ②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成 了Ｓ品系。 ③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1931年，道森和西亚成功地在体外进行了转化实验:只在培养皿中使R型菌转化成S型菌，不需要以小鼠为媒介。
——这否认了因小鼠体内免疫物质诱导的解释。
1933年，阿洛维将R型菌和S型菌的无细胞提取液（所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉）混合，培养皿上仍长出了S型菌。
——这否认了R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
结论是S型菌细胞提取物中含有转化因子，而它的化学本质还是未知的。
氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
当时没有发现其他生物大分子有类似的结构特点
蛋白质可以直接“控制”生物的性状和代谢。
（3）提出问题：转化因子是什么？
DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子
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
蛋白质不能作为遗传物质的证据：
①蛋白质不能进行自我复制
②蛋白质在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定
③蛋白质不能遗传给后代
设法逐步去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
2.根据事实，提出假说：肺炎链球菌 体外 转化实验的分析
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质；
②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；
①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；
DNA酶可水解除去细胞提取物中的DNA，该组实验结果可推测DNA就是转化因子
X基因吸附在R型菌表面
③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；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。
④该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？
遵循单一变量原则和对照原则。其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。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。
科学方法：自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。如：与常态比较，人为增加某种影响因素。
实验表明，细胞提取物中含有前文所述的转化因子，而转化因子很可能就是DNA。艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是艾弗里提出了不同于当时大多数科学家观点的结论∶DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3.演绎推理：噬菌体侵染细菌的实验
（1）设计（预期）实验及结果根据艾弗里提出 DNA 是遗传物质的假说，即DNA控制生物的遗传性状
①T2噬菌体的生活方式：___________。
（1）设计（预期）实验及结果
3.假说演绎：噬菌体侵染细菌的实验
（1）设计（预期）实验及结果根据艾弗里提出 DNA 是遗传物质的假说，即 DNA 控制生物的遗传性状。新合成的子代T2噬菌体具有与亲代T2噬菌体相同的遗传特性。③放射性同位素标记和离心技术。
法，用35S、32P分别标记 。
（2）实施实验及结果--噬菌体侵染细菌实验的分析
T2噬菌体的蛋白质和DNA
②实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌
含35S或32P培养基
噬菌体侵染含35S或32P细菌
含35S或32P噬菌体
含32P的_________
35S标记的_______
32P标记的_______
含35S的_________
③实验过程: A.标记细菌， B.获得标记T2噬菌体
在新形成的噬菌体中放射性检测到
35S标记的噬菌体与细菌混合
C.侵染细菌（原理图）
上清液的放射性______沉淀物的放射性______
C.侵染细菌（过程及分析）
35S标记的T2噬菌体
32P标记的T2噬菌体
32P—DNA进入了宿主细胞内
35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面
E.结论：______是遗传物质。艾弗里的假说是正确的，艾弗里也证明了DNA是遗传物质。
后来的Phi X 174噬菌体实验，将病毒分离成DNA和蛋白质衣壳两部分，仅有病毒的DNA就具有感染能力，而病毒的蛋白质衣壳不具备感染能力。这才最终证实了DNA是遗传物质。艾弗里的假说是正确的，艾弗里也证明了DNA是遗传物质。
（3）其他实验及结果--Phi X 174噬菌体实验的分析
讨论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？
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。 繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
证明DNA是遗传物质的实验
讨论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？
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。 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）
讨论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？
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、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。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。
用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。
科学方法：同位素标记法(同位素示踪法)
3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。
14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。
研究光合产物O2中氧原子的来源。
—— 检测密度或相对分子质量
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
5.少数病毒遗传物质的探索：烟草花叶病毒侵染烟草叶片的实验
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
实验结论：RNA也是遗传物质
少数病毒的遗传物质是RNA
5.少数病毒遗传物质的探索：
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有DNA或RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
DNA是主要的遗传物质
提醒：具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
是主要的遗传物质，因为实验证明 生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。
总结归纳：不同生物的遗传物质
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
加热杀死的S型菌体内有“转化因子”
二、“经典实验的回顾”
(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
为什么不是R型菌的基因突变？
重复试验1、4组，获得相同的实验结果
2.S型细菌和R型细菌转化的实质
（4）在肺炎链（双）球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是（ ）
(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
【解析】体内转化实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：①ab段R型细菌数量减少的原因是_____。②bc段R型细菌数量增多的原因是______________。③后期出现的大量S型细菌是由____________________________而来的。
小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖
R型细菌转化成的S型细菌繁殖
例1.(格里菲思的转化实验)格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下：①将无致病的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡②将有致病的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡④将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡 根据上述实验，下列说法正确的是(　　)A.整个实验证明了DNA是转化因子B.实验①、实验③可作为实验④的对照实验C.实验④中的死亡小鼠体内S型活细菌致病性不能稳定遗传D.重复做实验①与④，得到同样的结果，说明S型活细菌由R型活细菌突变而来
例2.某研究小组在南极冰层中发现一种全新的病毒,为探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA,做了如下实验。回答下列问题：(1)材料用具：该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及等渗生理盐水、注射器等。(2)实验步骤：①取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干,随机均分成四组,编号分别为A、B、C、D。②补充完整下表,并将配制溶液分别注射入小白鼠体内。
③相同条件下培养一段时间后,观察比较各组小白鼠的发病情况。(3)结果预测及结论：①A、C组发病,　 　　　　,说明DNA是该病毒的遗传物质; ②　　　　　　　　　　　　　　　　　,说明　 。 (4)从注射的物质看,该探究实验所依据的生物学原理是　 ; 从实验现象预测和相关判断看,该实验依据的生物学原理是　 。 (5)若该病毒的遗物物质为DNA,则其彻底水解产物有　　　　种。
B、C组发病,A、D组未发病
RNA是该病毒的遗传物质
例3.1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了T2噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，请分析：
(1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是____________________________。(2)细胞外的32P含量有30%，原因是__________________________________。
作为对照组，以证明细菌未裂解，避免细菌裂解对实验结果造成影响
有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌
①含放射性标记的T2噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒营专性寄生生活，所以应先培养细菌，再用细菌培养T2噬菌体。②不能标记C、H、O、N，因这些元素是蛋白质和DNA共有的，无法将DNA和蛋白质区分开。③35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个T2噬菌体上，因为放射性检测时，只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
（1）T2噬菌体侵染细菌的实验中应注意的三个关键点
3.T2噬菌体侵染细菌的实验
（2）“二看法”判断子代T2噬菌体标记情况
①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上讲 : 含有35S标记的蛋白质均不能进入大肠杆菌，离心后全存在于上清液. 实际上 : 沉淀物中也有少量放射性，原因是：
由于搅拌不充分，有少量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，使沉淀物中出现少量的放射性。
②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？
A.保温时间过短，部分噬菌体的DNA还没有进入大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；
B.保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性。
若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入
例4.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于T2噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：①用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的T2噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是[ ]A．沉淀、上清液、沉淀和上清液B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液C．沉淀、上清液、沉淀D．上清液、上清液、沉淀和上清液
例5.细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA片段,从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象,如肺炎双球菌转化实验。S型肺炎双球菌有荚膜,菌落光滑,可致病,对青霉素敏感。在多代培养的S型菌中分离出了两种突变型:R型,无荚膜,菌落粗糙,不致病;抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型菌和R型菌进行下列实验,对其结果的分析最合理的是(　　)
A.甲组中部分小鼠患败血症,注射青霉素治疗后均可康复B.乙组中可观察到两种菌落,加青霉素后仍有两种菌落继续生长C.丙组培养基中含有青霉素,所以生长的菌落是PenrS型菌D.丁组中因为DNA被水解而无转化因子,所以无菌落生长
分析最合理的是(　　)
4.请总结：探索“遗传物质”的思路和方法，并完成填空：(1)探究思路：探究哪种物质是遗传物质——_________________________ 。(2)三种方法
设法将物质分开，单独看其
例6.根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出：⑴ 实验思路，⑵ 预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）
4.请总结：探索“遗传物质”的思路和方法，并完成填空：
答案：（1）甲组用添加放射性同位素标记的碱基T的培养基培养的宿主细胞，与新病毒混合培养；乙组用添加放射性同位素标记的碱基U的培养基培养的宿主细胞，与新病毒混合培养。（2）分离出甲乙两组的病毒，进行放射性检测，若甲组中病毒不带放射性，乙组中病毒带放射性，则说明该病毒为RNA病毒。若甲组中病毒带放射性，乙组中病毒不带放射性，则说明该病毒为DNA病毒。
一、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. DNA2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ）A.DNA是遗传物质B.遗传物质包括蛋白质和DNAC.病毒中有DNA，但没有蛋白质D.细菌中有DNA，但没有蛋白质
二、拓展应用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。
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。