【高中生物】DNA是主要的遗传物质课件 2022-2023学年高一下学期生物人教版(2019)必修2.pptx
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1、第三章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质多糖类的荚膜11866年孟德尔发现遗传定律遗传物质是蛋白质还是DNA?21891年科学家描述减数分裂全过程31903年萨顿假说:基因和染色体存在平行关系520世纪中叶染色体主要由蛋白质和DNA组成1909年4摩尔根证明:基因在染色体上 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。在这两种给物质中,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.你认为遗传物质可能具有什么特点?2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些?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等等。DNA蛋白质染色质 染色体问题
2、探讨结构稳定储存大量的遗传信息准确复制并传递给下一代对遗传物质的早期推测 时间项目20世纪20年代 20世纪30年代对大分子的认识蛋白质是由多种_连接而成的生物大分子各 种 氨 基 酸 可 以 按 照_排列,形成不同的蛋白质DNA是由许多_聚合而成的生物大分子组成DNA的脱氧核苷酸有_,每一种有一个特定的_观点理由氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴含着_人们对DNA分子的结构没有清晰的了解氨基酸不同的顺序遗传信息蛋白质是生物体的遗传物质脱氧核苷酸4种碱基蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位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,当时人们的判断理由不包含A.蛋
3、白质是构成生物体的重要物质B.不同生物的蛋白质在结构上存在差异C.蛋白质与生物的性状密切相关D.蛋白质氨基酸的排列顺序变化多端可以储存大量遗传信息A2、蛋白质不是遗传物质的原因之一是():A.它的含量很少 B.它不能自我复制 C.它与新陈代谢无关 D.它的种类很多B要通过实验证明遗传物质是DNA还是蛋白质或是其他物质,最关键的设计思路是什么?必须将蛋白质、其他物质与DNA分开,单独、直接地观察它们的作用,才能确定究竟谁是遗传物质。肺炎链球菌的转化实验噬菌体侵染细菌的实验(赫尔希、蔡斯)体内转化实验(格里菲思)体外转化实验(艾弗里)证明 DNA是遗传物质 的经典实验一、肺炎链球菌的转化实验(一)
4、格里菲思的实验1.实验材料:小鼠、两种肺炎链球菌 多糖类荚膜(体内转化实验)致病性R型细菌S型细菌粗糙光滑无有无有(使人、鼠患肺炎,小鼠并发败血症而死)多糖类荚膜 菌落R型细菌 S型细菌 荚膜是某些细菌的细胞外的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌,感染人体或动物后,容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的可抵抗吞噬,利于细菌在宿主体内生活并繁殖。注射R型活细菌不死亡第一组注射S型活细菌死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌第二组注射加热致死的S型细菌不死亡第三组死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌第四组将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射2.实验过程及现象 组别实验过程 实验结果1 R 型活细菌 小鼠不死
5、亡2 S 型活细菌 小鼠死亡3 S 型死菌 小鼠不死亡4R 型活细菌+S 型死菌小鼠死亡思考2.实验过程及现象(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。(2)该实验遵循了什么原则?对照原则、单一变量原则(3)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。(4)2.3组的实验,说明了什么?加热杀死的S型细菌无致病性。R 型活细菌+S 型死菌S 型活细菌转化某种物质S 型活细菌繁殖1.加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。格里菲思的实验说明
6、了:转化因子2.这种性状的转化是可以遗传的。(5)第4组中的小鼠为什么死亡了?小鼠体内有 S型活细菌(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。(7)什么使活R型细菌转变成活的S型细菌?加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。R 型活细菌+S 型死菌3.实验结论已经加热致死的S型细菌,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思考 该实验能否证明DNA是遗传物质?没有提到DNA是转化因子拓展 基因重组R型细菌转化为S型细菌的原理:S型细菌荚膜控制荚膜形成的S基因加热杀死被破坏的S型细菌S基因吸附在R型细菌表面S基因进入R型细菌重组S基因控制R型细菌形成
7、荚膜注意:只是少数R型细菌转化为S型细菌转化率极低加热杀死S型细菌是指破坏了细菌的结构,蛋白质等大分子失去活性,但是DNA分子没有失活。由于DNA的热稳定性比蛋白质要高,所以加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质永久变性失活,DNA在加热过程中,双螺旋解开,氢键断裂,但DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其结构和活性,但蛋白质却不能恢复。1.在转化实验中,S型细菌的DNA使小鼠死亡()在转化实验中,使小鼠致死的是S型细菌,而不是S型细菌的DNA。2.在转化实验中,所有的R型细菌都被转化为S型细菌转化实验中的转化效率都很低,只是少部分R型细菌被转化成S型细菌;转化产生的S型细菌可以遗传下去,快速
8、繁殖形成大量的S型细菌,3.下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述,正确的是 A.加热杀死的S型细菌中DNA全部失去活性B.加热杀死的S型细菌能使小鼠的体细胞发生转化C.加入S型细菌的DNA后,只有部分R型细菌转化成了S型细菌D.在转化过程中,加热杀死的S型细菌中的DNA没有进入R型活细菌 C随堂检测1.将下列各种细菌注射到小鼠体内,能使小鼠死亡的是()R型活细菌 S型活细菌 加热杀死后的R型细菌 加热杀死后的S型细菌 R型活细菌+加热杀死后的S型细菌 S型活细菌+加热杀死后的R型细菌 A.B.C.D.D多糖脂质 蛋白质RNA DNA多糖蛋白质RNADNA脂质S型细菌 加热杀死的S型菌体内含有多种物
9、质,究竟谁是转化因子?1.艾弗里的思路(二)艾弗里的实验(体外转化实验)一、肺炎链球菌的转化实验把S型细菌的各种物质分开,单独、直接地观察它们的作用“酶解法”:将物质一个个排除,通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子(二)艾弗里的实验(体外转化实验)1.艾弗里的思路(1)将加热致死的S型细菌破碎后,设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质,制成细胞提取物。(2)将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中,混合培养。(3)对细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶进行不同的处理后与R型活细菌混合培养。(4)用DNA酶处理后提取物后再与R型活细菌混合培养。主要思路:逐一去除每种物质,观察实验结果,寻找出转
10、化因子。一、肺炎链球菌的转化实验破碎S型细菌的细胞提取物S型细菌蛋白质DNA糖类脂质 RNA(二)艾弗里的实验(体外转化实验)1.实验过程去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质(含DNA、RNA、脂质、蛋白质等)一、肺炎链球菌的转化实验有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物第一组+S型细菌R型细菌有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物第二至第四组+S型细菌R型细菌混合混合有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物第五组+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶(或RNA酶、酯酶)思考(1)分析实验的自变量和因变量自变量:是否加入酶及酶的种类;因变量:培养基中是否有活的S菌。(2)分析该实验的实验组和对照组第一组为空
11、白对照组。第二至五组为实验组。遵循单一变量原则和对照原则。有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物第一组+S型细菌R型细菌混合思考(3)分析每组的实验结果及结论现象:正常长出S型细菌第一组:a.本实验说明什么问题?S型细菌的细胞提取物中含有转化因子有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+S型细菌R型细菌混合蛋白酶(或RNA酶、酯酶)思考(3)分析每组的实验结果及结论现象:正常长出S型细菌第二至四组:第二至第四组蛋白酶、RNA酶和酯酶可水解细胞提取物中剩余的少量蛋白质、RNA和脂质结论:分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶处理后,细胞提取物仍然具有转化活性,可推测蛋白质、RNA和脂质不是转化因子;有R型细
12、菌的培养基S型细菌的细胞提取物第五组+混合只长R型细菌DNA酶思考(3)分析每组的实验结果及结论第五组:现象:不长出S型细菌DNA酶可水解除去细胞提取物中的DNA结论:用DNA酶处理后,细胞提取物失去转化活性,可推测:DNA的水解产物不是转化因子;DNA就是转化因子;(二)艾弗里的实验(体外转化实验)2.实验结论“转化因子”是DNA,DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。D N A D N A 是是 遗遗 传传 物物 质质 注意:艾弗里的体外转化实验证明了DNA是遗传物质,同时证明了蛋白质等不是遗传物质。艾弗里实验可以证明蛋白质不是遗传物质吗?可以一、肺炎链球菌的转化实验 艾弗里等人进一
13、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,于是得出结论: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。注意: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;而格里菲思的实验没有证明DNA是遗传物质。3.S型细菌的DNA不能使小鼠致死。减法原理 加法原理n 含义:与常 常态 态比较,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。n 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”。n 含义:与常 常态 态
14、比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。n 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”。对照组实验组 实验组实验组 对照组 实验组 实验组科学方法自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”项目 体内转化实验 体外转化实验培养细菌实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性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实验结论联系肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较在小鼠体内 体外培养基S型细菌各组成成分的作用进行对照每个实验组用酶解
15、法特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质已经加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质所用材料相同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两实验都遵循对照原则、单一变量原则1、肺炎链球菌感染小鼠后,其合成蛋白质的场所是小鼠细胞的核糖体。()5、如果把S型细菌的DNA提取出来直接注射小鼠体内,也能从小鼠体内分离得到S型细菌。()课堂检测 2、加热致死的S型细菌和R型细菌混合注射到小鼠体内,从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型活细菌。()3、艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质,理由是只有DNA才能是R型细菌转化为S型细菌。
16、()4、艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡()例题: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:S型菌的DNADNA酶加入R型菌注射入小鼠R型菌的DNADNA酶加入S型菌注射入小鼠R型菌DNA酶高温加热后冷却加入S型菌的DNA注射入小鼠S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课堂检测2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验的部分过程如图所示。下列有关叙述正确的是()A.S型肺炎链球菌的菌落表 面是粗糙的,R型肺炎链 球
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