3.1 DNA是主要的遗传物质人教版（2019）高中生物必修二课件(共28张PPT).ppt

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1、科赫法则：1在每一病例中都出现相同的微生物，且在健康者体内不存在；2要从宿主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养；3用这种微生物的纯培养物接种健康而敏感的宿主，同样的疾病会重复发生；4从试验发病的宿主中能再度分离培养出这种微生物来。,像科学家一样思考当前我国重大疫情新冠肺炎致病微生物是如何确定的？,具体到这次新冠病毒肺炎，中国科学家们在最早发病的几十位患者体内，利用电子显微镜、RT-PCR和高通量DNA测序等方法检测到了这种病毒的存在（科赫法则1）。也成功分离出了这种病毒颗粒并且证明了它们在培养皿里仍然能够侵染人上皮细胞（科赫法则2）。当然，因为目前人们还没有新冠病毒的动物模型。无法直接验

2、证科赫法则3和4，但是科学家们也证明了只要在老鼠细胞里转入一个人类的ACE2蛋白猜测中的新冠病毒受体，病毒就可以顺利侵染这些老鼠细胞。这个结论至少是部分支持了科赫法则3和4的成立。,在20世纪中叶生物学家们急切的想知道遗传物质是什么。科学家们发现在亲代和子代之间染色体携带着基因进行传递，那么遗传物质应该就在染色体上了。染色体是由DNA和蛋白质组成，遗传物质要么是蛋白质，要么就是DNA了。当时科学家们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子，其中的千变万化的氨基酸排列顺序可以储存大量遗传信息，再加上科学家们对其他的生物分子的结构缺乏了解，因此，一段时间以来认为蛋白质是遗传物质。,一、对

3、遗传物质的早期推测,蛋白质,DNA,1928年英国的格里菲思做了一个开创新的实验，拉开了科学家们探索遗传物质的序幕。,汉水丑生侯伟作品,二、肺炎链球菌的转化实验,第1页,难道温度不够高，使一些毒菌死里逃生？格里菲斯进一步提高了温度，做了大量的重复试验，结果依然如此。难道死菌复活了？,这些培养株可以感染其他老鼠。从感染的老鼠培养出来的S株仍具有活性，表明改变是稳定的，而且是会遗传的。,根据科赫法则，分离出S菌，就确定它是致死菌吗？,1928年，格里菲斯在他的一篇论文中，提到了以上的观察发现，现在看来，这是一项非常有价值的发现，实际上他已经发现了神奇的“遗传转化现象”，然而，遗憾的是，当年的格里菲

4、斯没有对细菌的转化现象作进一步研究，这使得他在生前并没有看到其研究的真正价值。1941年格里菲斯死于德国法西斯的飞机轰炸，揭开“转化”奥秘的机会落到了加拿大生物学家艾弗里身上。,阶段性小结1,上述的裂解产物能很好地使得R型菌转化成S型菌，证明转化因子存在于裂解产物中,用一种酶破坏多糖荚膜,无荚膜的裂解产物依然具有转化活性，所以说R型菌不是简单地穿上S型的荚膜外套,继续在无荚膜的裂解产物中加入蛋白酶，无荚膜无蛋白质的裂解产物仍然具有转化活性，所以，蛋白质不是转化因子,我们用RNA酶破坏RNA。,用消化DNA的酶处理这溶液,继续鉴定和纯化裂解产物时，使用乙醇提取了核酸（DNA和RNA），我们是有史

5、以来第一次提取到肺炎双球菌核酸的。既然转化因子已经被证明既不是多糖荚膜也不是蛋白质，我们推测就应该是两种核酸的其中一种，我们把之前提取到的核酸沉淀物溶在水中，进一步测定其转化活性。,阶段性小结2,由于当时科学家们对DNA的结构还知之甚少，所以一些较真的科学家认为艾佛里的实验中提取出的DNA纯度不高，还混有少量蛋白质，可是，也不想想单独提纯的蛋白质也没有将R型活菌转化为S型活菌呀。哎！没办法，科学研究需要严谨，一些顽固的科学家仍然觉得艾佛里的实验不可信。1951年，赫里奥特（RHerriott）受到艾弗里工作的启发，提出一个十分富有魅力和启发性的假说：“病毒的作用可能像一个充满着转化因子的注射针

6、。这样的病毒本身不会进入细胞，但它不仅用尾部接触寄生细胞，并可能通过酶的作用在细胞外膜上钻一小孔，然后病毒头部的DNA就钻入细胞。”赫里奥特在病毒感染寄生细胞过程的细节上都叙述得如此准确，真是令人惊异！,赫希（ADHershey）及其助手蔡斯（MChase），按照赫里奥特的思路设计了一个漂亮的实验，再次证明DNA是基因的化学基础。,扫二维码，快速分享到微信朋友圈,科学研究就是在这样的“吹毛求疵”中不断前进的；二、科学研究中还需要自信，需要坚持自己的思想，需要怀疑的态度；三、淡薄以明志，宁静以致远。艾弗里的成果虽然当时未被人肯定，他未得到应有的荣誉，但他仍然热衷于自己的工作，不断取得突破，终为世

7、人敬仰。有的人获得诺贝尔奖，是为自己增辉，有的人获奖，却是为诺贝尔奖增辉。艾弗里没有获得诺贝尔奖，应该是诺贝尔奖的遗憾，而不是艾弗里的遗憾。,怎么才能将DNA和蛋白质彻底分开呢？化学提纯的手段是不能用了，细菌这一实验材料也不能用了。于是科学家们想到了结构更简单的生物病毒。1952年蔡斯和赫尔希用专一性侵染大肠杆菌的T2-噬菌体，用放射性同位素标记的方法将DNA和蛋白质百之百分开，单独观察其作用，结果发现，噬菌体侵染细菌时，蛋白质根本没有参与，只有DNA分子参与了侵染过程，子代噬菌体的产生就是在亲代DNA参与下完成的。蔡斯和赫尔希以无可挑剔的实验证明了艾佛里提出的DNA是遗传物质的结论是正确的。

8、,噬菌体需要依赖细菌来繁殖，科学家从电子显微镜照片知道噬菌体感染细菌时，用尾巴黏在细菌上头，科学家猜想噬菌体附着之后，基因会传入细菌宿主中，然后指挥细菌的酶来复制噬菌体颗粒,科学家根据以前的化学分析知道，DNA有丰富的磷（P）原子，但是没有硫（S）。反过来。蛋白质含有硫原子，但是没有磷。所以用放射性的磷和硫分别标记DNA及蛋白质，然后设计一个实验来测试感染时哪一个成分进入细菌。,含放射性的噬菌体,在两个平行的实验里，把有放射性标记的噬菌体和没有标记的细菌混在一起。让噬菌体有足够的时间附着，然后用果汁机急速摇晃混合液，来抖落附着的噬菌体。,接着用离心机旋转这些样本，把噬菌体和细菌分开。细菌因为比

9、噬菌体大，也比较重，所以都收集到试管底部，形成沉淀，噬菌体则悬浮在上清液。,科学家发现S标记的留在悬浮的噬菌体，不在沉淀的细菌中。这些被感染的细菌中产生的新的噬菌体并没有放射性硫。所以，噬菌体的蛋白质外壳并没有进入细菌中，制造新的噬菌体颗粒,当科学家检测P标记的样本时，发现标记的P和细菌一起沉淀下去，所以，噬菌体的DNA在细菌里制造新的噬菌体颗粒。,噬菌体的蛋白质外壳知识用来把DNA送进细菌的包裹。科学家得到的结论：是噬菌体DNA单独就提供了在细菌中复制噬菌体所需要的。所以，DNA是遗传物质。,阶段性小结3,标记侵染搅拌检测,思考？,噬菌体侵染大肠杆菌实验的有关问题1获得分别被32P、35S标

10、记的噬菌体的具体方法是在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体。2搅拌的目的搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。3离心的目的离心的目的是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。4用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验组，上清液中含有放射性的原因原因有两个：保温时间太短，噬菌体的DNA没有完全进入细菌保温时间太长，细菌裂解后释放出噬菌体，都会导致上清液中放射性升高。5用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验组，沉淀物中含有放射性的原因搅

11、拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。6.为什么说DNA是主要的遗传物质，DNA是主要的遗传物质怎么理解？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。所有生物的遗传物质都是核酸，一种生物的遗传物质只有一种，就是核酸，要么是DNA要么是RNA，不会两者都是，也没有或者关系。一种确定的生物其遗传物质是确定的，比如不能说人的遗传物质主要是DNA，而应说人的遗传物质是DNA。凡是有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA。只有部分病毒（RNA病毒）的遗传物质是RNA，其他所有生物的遗传物质都是DNA。,回顾科学家们对遗传物质的探究过程，感慨万千。1、科

12、学研究要敢于质疑，不要迷信权威。2、科学研究要敢于探索，不要怕别人嘲笑。3、科学研究代代相传，科学研究是一场接力赛。艾弗里从格里菲思手中接过了接力棒，蔡斯和赫尔希从艾弗里手中接过了接力棒。4、科学规律发现的时机稍纵即逝，科学家要有敏锐的洞察力。5、科学家基本分两类，一类是无人能代替的科学家，一类是可以被别人代替的科学家。6、科学与技术都很重要，相互促进，共同发展。,结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,细胞结构生物,原核生物真核生物,遗传物质是DNA,非细胞结构生物,遗传物质是RNA,只含DNA的病毒：只含RNA的病毒：,生物,阶段性总结4,4、由于大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是

13、主要的遗传物质。但肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验只能证明DNA是遗传物质。,3、在只含RNA的少数病毒（烟草花叶病毒、HIV、SARS、SARS-CoV-2、流感、禽流感）中，RNA才作为遗传物质。,2、凡是具有细胞结构的生物，既有DNA，又有RNA，遗传物质是DNA。,1、一切生物的遗传物质是核酸,实验探究,结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,每组桌子上，有我提前给大家准备的一些实验材料。第一步，把草莓、香蕉按碎，研磨（机械破壁）后放在小烧杯中。第二步，将另一个烧杯中的肥皂水（破坏细胞）倒进这个小烧杯中，摇匀，再添加一小勺盐，搅拌，过滤。第三步，往过滤后的小烧杯中倒一点异丙醇（

14、沉淀DNA）。见证奇迹的时刻，大家略等5秒，有没有发现在烧杯的上层有一些奇怪的东西出现，可以用玻璃棒挑起来看一看，白色的絮状物其实就是我们细胞中DNA。,迷你小实验,谢谢聆听,我们可能记住了很多正确的知识，但我们不一定知道这些知识为什么是正确的，而我，不会去回答前一个“是什么”，而要帮助大家解决后一个“为什么”,思考与讨论1.细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。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。（2）繁殖快。细菌2030min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2.最关键的实验设计思路是设法把DN

15、A与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。3.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等（学生可能回答出其他的技术，但只要回答出上述主要技术就可以）。科学成果的取得必须有技术手段做保证，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。,拓展题1.实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，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。2.肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。,课本问题答案,