【课件】DNA是主要的遗传物质---噬菌体侵染实验及烟草花叶病毒转化实验课件高一下学期生物人教版（2019）必修2.pptx

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1、第三章 基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质第二课时艾弗里艾弗里赫尔希赫尔希格里菲思格里菲思蔡斯蔡斯经典实验的探究过程“我们表示怀疑！”经典实验的探究过程肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验烟草花叶病毒的转化实验烟草花叶病毒的转化实验（格里菲斯）（格里菲斯）（艾弗里）（赫尔希和蔡斯）（赫尔希和蔡斯）通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的对照原则、单一变量原则对照原则、单一变量原则肺炎链球菌的体外转化实验为什么 S 型菌的DNA 能使 型菌发生转化?这种转化的实质是什么?S 型菌的基因整合

2、到了 型菌的 DNA 中，并且表达出来。转化的实质是基因重组。总结：项目项目体内转化实验（体内转化实验（格里菲斯格里菲斯）体外转化实验（体外转化实验（艾弗里艾弗里）培养细菌培养细菌实验对照实验对照巧妙构思巧妙构思实验结果实验结果实验结论实验结论两者的联两者的联系系肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较加热致死的加热致死的S S型细菌使型细菌使R R型细菌转化为型细菌转化为S S型型细菌细菌S S型细菌的型细菌的DNADNA使使R R型细菌型细菌转化为转化为S S型细菌型细菌R R型细菌与型细菌与S S型细菌的致病性对照型细菌的致病性对照体外培养基体

3、外培养基S S型细菌各组成成分的作用型细菌各组成成分的作用进行对照进行对照在小鼠在小鼠体内体内用加热杀死的用加热杀死的S S型细菌和型细菌和R R型活细菌混合注型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的入小鼠体内，与用加热杀死的S S型细菌注射型细菌注射到小鼠体内作为对照实验到小鼠体内作为对照实验S S型细菌体内有型细菌体内有“转化因子转化因子”S S型细菌的型细菌的DNADNA是遗传物质是遗传物质而蛋白质不是而蛋白质不是所用材料相同所用材料相同体内转化实验是体外转化实验的体内转化实验是体外转化实验的基础基础，体外转化实验是体内转化实，体外转化实验是体内转化实验的验的延伸延伸两实验都遵循两实验都

4、遵循对照原则、单一变量原则对照原则、单一变量原则每个实验组用每个实验组用酶解法特异性地酶解法特异性地去除去除了一种物质，从而鉴定出了一种物质，从而鉴定出DNADNA是遗传物质是遗传物质噬菌体侵染细菌的实验赫尔希蔡斯 1952年，美国遗传学家赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，完成了另一个有说服力的实验。PST2噬菌体的模式图噬菌体的模式图 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。实验材料:、大肠杆菌。T2噬菌体 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

5、选择什么元素进行放射性标记？噬菌体如何进入大肠杆菌呢吸附吸附注入注入合成合成组装组装释放释放噬菌体吸附在细菌表面把DNA注入到细菌细胞利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌体的DNA、蛋白质新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体细菌解体，释放出噬菌体噬菌体增殖的过程噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体的模式图DNA蛋白质(占40%，含C、H、O、N、P)(占60%，含C、H、O、N、S)如何将噬菌体的DNA和蛋白质区分开，单独进行研究？实验方法：放射性同位素标记法 用35S和32P分别标记噬菌体的哪一种组分？为什么？用35S标记蛋白质；用32P标记DNA，因为仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA

6、分子中。（P45相关信息）不能，因为C和O这两种元素在DNA和蛋白质中都存在，无法区分二者。用14C和18O等同位素可行吗，为什么？如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？能否直接用含35S、32P的培养基来培养？实验思路实验思路科学方法科学方法 在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O与18O，14C与12C。同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，就是同位素标记法。用位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研究中常用的同位素有的具有放射性

7、，如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。同位素标记法同位素标记法同位素标记法同位素标记法噬菌体侵染细菌的实验不能。因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。v先培养细菌含35S的培养基+大肠杆菌 含35S的大肠杆菌含32P的培养基+大肠杆菌 含32P的大肠杆菌v再培养噬菌体含35S大肠杆菌+T2噬菌体 含35S T2的噬菌体含32P大肠杆菌+T2噬菌体 含32P T2的噬菌体 如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？能否直接用含35S、32P的培养基来培养？实验思路分析噬菌体侵染细菌的实验实验过程噬菌体侵染细

8、菌的实验标记细菌标记噬菌体噬菌体侵染未标记的细菌搅拌离心观察放射性的分布含35S的培养基+大肠杆菌 含35S的大肠杆菌含32P的培养基+大肠杆菌 含32P的大肠杆菌标记细菌标记噬菌体噬菌体侵染未标记的细菌搅拌离心观察放射性的分布实验过程噬菌体侵染细菌的实验v再培养噬菌体含35S大肠杆菌+T2噬菌体 含35S T2的噬菌体含32P大肠杆菌+T2噬菌体 含32P T2的噬菌体噬菌体侵染细菌的实验实验过程标记细菌标记噬菌体噬菌体侵染未标记的细菌搅拌离心观察放射性的分布用35S或32P 标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、离心。短时间保温原因：保温时间过短，部

9、分噬菌体还未侵染大肠杆菌；保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。侵染过程吸附注入合成组装释放标记细菌标记噬菌体噬菌体侵染未标记的细菌搅拌离心观察放射性的分布噬菌体侵染细菌的实验实验过程搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离离心让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌噬菌体侵染细菌的实验实验过程标记细菌标记噬菌体噬菌体侵染未标记的细菌搅拌离心观察放射性的分布检测上清液和沉淀物中的放射性物质含量搅拌搅拌后后离心离心沉淀物沉淀物放放射性射性很很低低上清液上清液放放射性射性很很高高与未标记的细菌混合与未标记的细菌混合细菌裂解细菌裂解离心后离心后3535S S标记标记子代噬菌体中无

10、35S噬菌体侵染细菌的实验注意：注意：该实验不能证明蛋白质不是遗传物质实验过程上清液放射性很高说明什么说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉淀物中噬菌体侵染细菌的实验实验过程搅拌搅拌后后离心离心沉淀物沉淀物放放射性射性很很高高上清液上清液放放射性射性很很低低与未标记的细菌混合与未标记的细菌混合细菌裂解细菌裂解离心后离心后3232P P标记标记子代噬菌体中有32P注意：注意：该实验能证明DNA是遗传物质保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放噬菌体侵染细菌的实验实验结论3535S S标

11、记的噬菌体标记的噬菌体3232P P标记的噬菌体标记的噬菌体上清液上清液沉淀物沉淀物子代噬菌体子代噬菌体结论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蛋白质没有进入细菌细胞DNA进入到细菌的细胞中DNA才是噬菌体的遗传物质不能证明蛋白质不是遗传物质35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？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。噬菌体侵染细菌的实验问题问题问题问题1 1：艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒

12、作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？问题问题问题问题2 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？个体很小，结构简单，易于观察由遗传物质改变导致的结构和功能的变化；繁殖快，细菌20-30min就可以繁殖一代，病毒可在短时间内大量繁殖。巧妙运用减法原理，人为去掉某个影响因素后，观察对实验结果的影响。最大的困难是如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等）。思考与讨论-课本46页问题问题问题问题3 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：细胞培

13、养技术、物质的提纯和鉴定技术等；赫尔希：噬菌体培养技术、同位素标记法、物质的提取和分离等技术。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。实验名称艾弗里肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验实验思路设计原则对照原则和单一变量原则处理方式的区别实验结论设法将DNA与其他物质区分开，单独地、直接地研究它们各自的作用酶解法特异性去除某物质：去除S型细菌细胞提取物的某成分后，分别与R型细菌混合培养形成相互对照同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)，这两组实验相互对照DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。DNA

14、是遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质。总结一个噬菌体内的S用35S标记，P用32P标记，用该噬菌体去侵染细菌后，产生了许多子代噬菌体，那么在子代噬菌体中35S和32P的分布规律是(细菌体内含有32S和31P两种元素)（）A.蛋白质外壳含有35S和32S，DNA中只含有32PB.蛋白质外壳只含有32S，DNA中只含有32PC.蛋白质外壳含有35S和32S，DNA中含有32P和31PD.蛋白质外壳只含有32S，DNA中含有32P和31P练 习D1944年年 艾弗里艾弗里体外转化实验体外转化实验1952年年 赫尔希、蔡斯赫尔希、蔡斯噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验DNA是遗传物质证明流感病毒S

15、ARS病毒烟草花叶病毒新型冠状病毒这些病毒的遗传物质是什么？DNA是所有生物的遗传物质吗？病毒的遗传物质 烟草花叶病毒烟草花叶病毒(TMVTMV)是由是由RNARNA和蛋白质和蛋白质组成的，在感染烟草时，组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。会出现致病斑。烟草花叶病毒的转化实验烟草花叶病毒的转化实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质蛋白质RNA 分别侵染健康烟草植株患病不患病得到病毒不能得到病毒 ：RNA蛋白质蛋白质蛋白质1 1TMV2TMV2RNA2RNA2蛋白质蛋白质2 2蛋白质蛋白质1+RNA21+RNA2TMV2TMV2TMV1TMV1RNA1 RNA1 蛋白质蛋白质2+RNA12+R

16、NA1TMV1TMV1烟草花叶病毒烟草花叶病毒重建重建实验示意图实验示意图烟草花叶病毒的转化实验下图是对某种高等植物的病原体的遗传过程实验,实验表明这种病原体()A.寄生于细胞内,通过RNA遗传 B.寄生于细胞之间,通过蛋白质遗传 C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞之间,通过RNA遗传练 习A DNA或RNADNADNA（2）烟草的遗传物质是什么？DNA1.（1）动物和人体的遗传物质是什么？（3）细菌的遗传物质是什么？（4）一切生物的遗传物质是什么？（5）病毒的遗传物质是什么？核酸（DNA或RNA）2.下列有关核酸与遗传物质关系的叙述中，不正确的是()A.DNA是绝大多数生物的遗

17、传物质 B.有些生物的遗传物质是RNA C.在真核生物中，DNA和RNA都是遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质 D.核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质C练 习生物类型生物类型核酸种类核酸种类遗传物质遗传物质实例实例有细胞结有细胞结构的生物构的生物真核生物真核生物DNADNA和和RNARNADNADNA动物、植物、真动物、植物、真菌菌原核生物原核生物蓝藻、乳酸菌等蓝藻、乳酸菌等无细胞结无细胞结构的生物构的生物DNADNA病毒病毒DNADNADNADNAT T2 2噬菌体噬菌体RNARNA病毒病毒RNARNARNARNA烟草花叶病毒烟草花叶病毒 绝大多数生物的遗传物质是 ，只有

18、少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。DNARNA总 结DNADNA是肺炎链球菌、是肺炎链球菌、T2T2噬噬菌体的遗传物质菌体的遗传物质RNARNA是是TMVTMV的遗传的遗传物质物质DNADNA是细胞结构的生物和是细胞结构的生物和DNADNA病毒的遗传物质病毒的遗传物质RNARNA是是RNARNA病毒的病毒的遗传物质遗传物质更多实验证据更多实验证据更多实验证据更多实验证据DNA是主要的遗传物质加热杀死的加热杀死的S S型细菌型细菌中含有转化因子中含有转化因子肺炎链球菌的转化实验肺炎链球菌的转化实验T2T2噬菌体侵染大肠杆菌实验噬菌体侵染大肠杆菌实验格里菲斯的体内转化实验格里菲

19、斯的体内转化实验艾弗里的体外转化实验艾弗里的体外转化实验转化因子转化因子是什么是什么总 结下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述正确的是()A.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质 B.艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术 C.赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质 D.烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质练 习B某同学模拟赫尔希和蔡斯做了如图所示的实验，下列有关分析正确的是()A.35S标记的是DNAB.图示实验过程并不能证明DNA是遗传物质C.上清液a中放射性很低，沉淀物b中放射性很高D.沉淀物b中含放射性的高低，与过程中的

20、搅拌程度无关B练 习下图是T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分步骤示意图，下列对此实验的有关叙述，正确的是 ()A本实验使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的B本实验选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNAC实验中采用搅拌和离心等操作是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性D在新形成的噬菌体中没有检测到35S，说明噬菌体的遗传物质是DNA，不是蛋白质B例4 某生物研究小组对噬菌体侵染细菌的实验进行了改进,他们分别用放射性同位素32P、35S、14C、3H进行如下标记:甲组用35S标记噬菌体、32P标记大肠杆菌;乙组用14C标记大肠杆菌,噬菌体不做标记;丙组用

21、3H标记噬菌体,大肠杆菌不做标记。整个过程细菌不发生裂解。下列相关分析正确的是()A.甲组中子代噬菌体有的只含35S,有的只含32P,有的都含,有的都不含B.乙组中子代噬菌体的DNA和蛋白质都含14CC.丙组中子代噬菌体都不含3HD.甲、乙、丙三组子代噬菌体中的DNA和蛋白质的合成都与大肠杆菌有关,与亲代噬菌体无关B 任任 务务 活活 动动解析 甲组用35S标记噬菌体、32P标记大肠杆菌,由于进入大肠杆菌的是噬菌体的DNA,合成子代噬菌体的原料是由大肠杆菌提供的,而大肠杆菌带有32P标记,因此,甲组中子代噬菌体都不含35S标记,而都含32P标记,A错误;乙组用14C标记大肠杆菌,即给噬菌体提供

22、的是带有放射性标记的原料,且C是噬菌体的DNA和蛋白质都含有的元素,因此,乙组中子代噬菌体的DNA和蛋白质都含14C,B正确;用3H标记噬菌体,即噬菌体的DNA和蛋白质都有放射性,但只有DNA进入大肠杆菌,大肠杆菌无放射性,又因为DNA复制过程为半保留复制,因此丙组中有少数子代噬菌体含有3H标记,C错误;子代噬菌体合成过程中需要亲代噬菌体提供DNA模板,大肠杆菌提供原料,因此,甲、乙、丙三组子代噬菌体中的DNA和蛋白质的合成都与大肠杆菌和亲代噬菌体有关,D错误。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

23、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DA课 后 习 题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。课 后 习 题2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵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特点：能够精确的自我复制；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，特殊情况下可以发生突变等等。课 后 习 题