資源簡介

(共42張PPT)
揭秘基因的化學本質
解析DNA的優美螺旋。 驗證DNA的精巧復制， 測讀ATGC的生命長卷 回響著不同觀點的爭論 傳頌著合作探究的典范
第3章基因的本質
第1節 DNA 是主要的遺傳物質
主講教師：zeg
科學家是怎樣證明DNA 是遺傳物質的
為什么說DNA是主要的遺傳物質
3 通過對科學家揭示DNA是遺傳物質過 程的分析，你對科學發現的過程和方
法有哪些領悟
聚焦
對遺傳物質的早期推測
1.對遺傳物質的早期推測
時間：20世紀20~30年代——蛋白質是生物體的遺傳物質
· 蛋白質是由多種氨基酸連接而成的生物大分子；
· 氨基酸多種多樣排列順序， 可能蘊含著遺傳信息。
· 但是，對DNA結構沒有清晰認識。
蛋白質形成過程示意圖
1944年艾弗里——肺炎鏈球菌的轉化實驗
(體外轉化實驗)
基礎
1928年格里菲斯——肺炎鏈球菌的轉化實驗
(體內轉化實驗)
艾弗里
(O.Avery)
格里菲思
(F.Griffith)
肺炎鏈球菌的轉化實驗
第一組 第二組 第三組
注射R 型 注射S 型 注射加熱致死
活細菌 活細菌 的S 型細菌
第四組
R型活細菌+
加熱致死S 型
細菌混合注射
小鼠死亡，
分離出S 型活細菌
2.1 肺炎鏈球菌體內轉化實驗
小鼠不死亡 小鼠死 亡，
分離出S 型活細菌
小鼠不死亡
□對比第一、第二組的實驗現象，說明了什么
R 型細菌無致病性； S 型細菌有致病性，能使小鼠死亡。
□對比第二、第三組的實驗現象，說明了什么
加熱殺死的S 型細菌失去活性，不能使小鼠死亡。
□為什么第四組小鼠死亡并分離出S 型活細菌
加熱殺死的S 型細菌使部分活的R 型細菌發生了轉化，變成了活的S
型細菌 。
思考 ·討論
討論以下問題，展示學習成果：
筆記P 43
2.1 肺炎鏈球菌體內轉化實驗
格里菲思實驗結果推論：
已經加熱殺死的S 型細菌，含有某種促使R 型活細
菌轉化成為S 型活細菌的活性物質——轉化因子。
弗雷德里克 ·格里菲斯
(Frederick Griffith)
轉化因子 究竟是什么物質呢
思考 ·討論
討論以下問題，展示學習成果：
□ “轉化因子”究竟是什么物質 如何探究呢 說出你的設計思路
DNA 蛋白質
多糖
脂質
RNA
S 型細菌組分圖
將DNA 與蛋白質等其他物質分開，分別和
R 型細菌混合注射小鼠小體內，觀察小鼠 是否死亡，分離出S 型細菌。
自變量控制中的“加法原理” 和“減法原理”
與常態比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。例
如在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，與對照組相比， 實驗組分別作加溫、滴加FeCl 溶液、滴加肝臟研磨液的處理，利 用了“加法原理”;
與常態相比，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。例 如在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了 一種物質，從而鑒定出DNA 是遺傳物質，這利用了“減法原理”。
科學方法
項 目 S型細菌
R型細菌
菌落 表面 光滑
表面
粗糙
菌體 多糖類 的莢膜
2.2肺炎鏈球菌體外轉化實驗
實驗材料：肺炎鏈球菌
加熱致死的S 型細菌破碎后去除大多數蛋白質、 糖類、脂質，制成S 型細菌的提取液；
首先確定粗提取液在體外是否具有轉化能力。
通過一定的方法逐步去除該提取液(主要含
DNA, 還有其他四種化學物質)中的某一成分。
如果去除某種成分后喪失轉化能力，則去除的 成分是轉化必需成分。
如果去除某種成分后仍保持轉化能力，則去除 的成分是轉化非必需成分。
科學家：艾弗里 (O.Avery)
實驗材料：肺炎鏈球菌
實驗方法：酶解法
2.2肺炎鏈球菌體外轉化實驗
艾弗里
(O.Avery)
2.2肺炎鏈球菌體外轉化實驗
蛋白酶 (RNA 酶、酯酶)
混合
R 型細菌 S 型細菌
第一組 第二至四組 第五組
混合
R型細菌 S 型細菌
DNA酶
S 型細菌 的細胞 提取物
混合
只長R 型細菌
S 型細菌 的細胞 提取物
S 型細菌 的細胞 提取物
有R 型 細菌的 培養液
有R 型 細菌的 培養液
有R型 細菌的 培養基
十
2.2肺炎鏈球菌體外轉化實驗
實驗結論：DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。
· 注意事項：
a.艾弗里的體外轉化實驗既證明了DNA 是遺傳物質，同時證明了蛋
白質等不是遺傳物質；
b.被轉化的R 型菌只是少量，在培養后既有R 型細菌又有S 型細菌的
培養基中，R 型菌的菌落占多數。
c.S型細菌的DNA 不能使小鼠致死。
· 80-100℃的溫度會使蛋白質變性失活，空間結構發生改變，不可逆。
· 加熱時DNA 結構也會被破壞，雙鏈解開；但是當溫度恢復至室溫后， DNA 雙鏈能夠重新恢復。
X基因進 入R型菌
X基因吸附在
R型菌表面
重組
少數R 型菌轉 化成S型菌
S 型菌
莢膜
加熱 殺死
> R 型細菌轉化為S 型細菌的本質： 基因重組
知識拓展
加熱作用原理：
控制莢膜形 成的X基因
被破壞的 S 型菌
噬菌體侵染細菌的實驗
3. 噬菌體侵染細菌的實驗
科學家：赫爾希 (A.D.Hershey)、 蔡斯 (M.C.Chase)
實驗材料：T2 噬菌體
· 頭部和尾部的外殼都是由蛋白質構成的， 頭部含有DNA 。 (化學組成中，60%是蛋白 質，40%DNA)
· 是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒。
頭部
尾部
DNA
蛋白質
T2 噬菌體的模式圖
吸附
注入
合成
組裝
噬菌體侵染大腸桿菌增殖過程
特 點 ：
· 在自身遺傳物質的指導下進行繁 殖，利用大腸桿菌體內物質， 合成 自身的組成成分，進行大量增殖。
(T2 噬菌體只提供遺傳物質作為模 板，脫氧核苷酸、氨基酸、 ATP、
酶等均由大腸桿菌提供。
· 子代噬菌體從宿主細胞裂解釋放。
3.噬菌體侵染細菌的實驗
釋放
蛋白質組成元素： C、H、O、N、 S 35S
DNA 組成元素： C、H、O、N、 P 32P
口能否用14C標記蛋白質、 DNA
3. 噬菌體侵染細菌的實驗
實驗方法：放射性同位素標記技術
哪一種物質進入
了大腸桿菌體內 子代噬菌體遺傳 的是什么成分呢
口能否用35S、32P標記同一個T2噬菌體 不能檢測放射性種類
選擇什么元素進
行放射性標記
32P
DNA 和蛋白質不能
直接看到，怎么辦
放射性元素分別標 記DNA、 蛋白質
頭部
尾部
DNA
蛋白質
35S
3.噬菌體侵染細菌的實驗
□怎樣標記噬菌體 能否在含放射性同位素的培養基中標記噬菌體
噬菌體是病毒，無法單獨在培養基上存活，應用含被標記的大
①先標記大腸桿菌
含35S的培養基+大腸桿菌→含35S的大腸桿菌
含32P的培養基+大腸桿菌一含32P的大腸桿菌
②再標記噬菌體
+T 噬菌體 →含35S T 的噬菌體
+T 噬菌體 →含32P T 的噬菌體
腸桿菌培養基培養噬菌體。
實驗過程：
a. 標記T2噬菌體
3.噬菌體侵染細菌的實驗
實驗過程：
b. 標記的T2噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌
短時間
保溫
保溫目的：使噬菌體侵染
大腸桿菌；時間適宜。
離心并檢測放射性
讓上清液中析出重量較輕 的噬菌體顆粒，沉淀物中 留下被侵染的大腸桿菌。
使吸附在細菌上的 噬菌體與細菌分離
32P
呢
35S
空
攪拌
S 寫
上清液放射性很高
說明蛋白質沒有進入大腸桿菌
沉淀物放射性很低
S
子代噬菌 體中無35S
· 35S標記的噬菌體侵染細菌：
S
35S標記的
噬菌體
大腸桿菌 經短時間保溫后 離心檢測上清液和 細菌裂解后檢測子代
用攪拌器攪拌 沉淀物中的放射性物質 噬菌體的放射性
子代噬菌體不具有親代噬菌體的蛋白質。
3.噬菌體侵染細菌的實驗
3. 噬菌體侵染細菌的實驗
· 32P標記的噬菌體侵染細菌：
32P標記的
噬菌體
子代噬菌體具有親代噬菌體提供的DNA。
實驗結論：DNA 是真正的遺傳物質 注意：不能說蛋白質不是遺傳物質。
沉淀物放射性很高
說明DNA 進入大腸桿菌；
子代噬菌 體中含32P
經短時間保溫后 離心檢測上清液和 細菌裂解后檢測子代
用攪拌器攪拌 沉淀物中的放射性物質 噬菌體的放射性
上清液放射性很低
大腸桿菌
呢
□35S 標記的實驗發現沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的
攪拌不充分導致部分蛋白質外殼吸附在細菌上，離心時隨細菌到
沉淀物中；離心不徹底，蛋白質外殼留在沉淀中。
□ 32P標記的實驗發現上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的
保溫時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；
保溫時間過長，部分子代噬菌體已經釋放。
思考 ·討論
討論以下問題，展示學習成果：
筆記P 45
討論以下問題，展示學習成果：
口艾弗里與赫爾希等人選用細菌或病毒作為實驗材料，以細菌或病毒作
為實驗材料具有哪些優點
個體小，結構簡單，細菌是單細胞生物，病毒無細胞結構，只
有核酸和蛋白質外殼，易于觀察因遺傳物質改變導致的結構和功
能的變化；繁殖快，細菌20-30min 就可繁殖一代，病毒短時間內
可大量繁殖。
思考 ·討論
討論以下問題，展示學習成果：
□從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么 在實際操作過
程中最大的困難是什么
艾弗里在每個實驗組中特異性地去除了一種物質，然后觀察在
沒有這種物質的情況下，實驗結果會有什么變化。
最大的困難是，如何徹底去除細胞中含有的某種物質(如糖類、
脂質、蛋白質等
思考 ·討論
討論以下問題，展示學習成果：
口艾弗里和赫爾希等人都分別采用了哪些技術手段來實現他們的實驗設
計 這對于你認識科學與技術之間的相互關系有什么啟示
艾弗里采用的主要技術手段：細菌的培養技術、物質的提純和鑒
定技術等；赫爾希采用的主要技術手段：噬菌體培養技術、同位素 標記技術、物質的提純和分離技術等。
啟示：科學成果的取得必須有技術手段作保證，技術的發展需要
以科學原理為基礎，因此，科學與技術是相互支持、相互促進的。
思考 ·討論
艾弗里實驗
噬菌體侵染細菌實驗
處理方式 直接分離
同位素標記法
對照原則 S型細菌的分離物質分別與 R型細菌混合培養相互對照
分別標記噬菌體DNA和蛋白質 的兩組實驗相互對照
實驗結論 證明DNA是遺傳物質， 蛋白質不是遺傳物質
證明DNA是遺傳物質。
但不能有效證明蛋白質不是遺
傳物質(有爭議)
設計思路 設法將DNA與其他物質分開， 單獨地直接研究各自不同的遺傳功能
兩個經典實驗的比較
絕大多數生物遺傳物質是
DNA
實驗材料：煙草花葉病毒、煙草
實驗過程：
蛋白質
RNA
分別侵染健康煙草植株
蛋白質 RNA 患病
實驗結論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質
不患病
→ 不能得到病毒
4.1 RNA是遺傳物質的實驗證據
煙草花葉病毒 模式圖
得到全新病毒
項 目 核酸 遺傳物質
類型 核苷酸 種類 堿基 種類 類型 核苷酸 種類
堿基
種類
細胞 生物 真核細胞 DNA和RNA 8 5 DNA 4
4
原核生物 DNA和RNA 8 5 DNA 4
4
非細胞生物 (病毒) DNA病毒 DNA 4 4 DNA 4
RNA病毒 RNA 4 RNA 4
4
4.2不同生物的遺傳物質
4.2不同生物的遺傳物質
凡是具有細胞結構的生物，既有DNA, 又有RNA, 遺傳物質是DNA
在只含RNA的少數病毒 (煙草花葉病毒、 HIV 、SARS 、 流感、禽
流感)中， RNA才作為遺傳物質。
由于大多數生物的遺傳物質是DNA , 所以說DNA 是主要的遺傳物質 。但肺炎雙球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗只能證明DNA
是遺傳物質。
課 堂 小 結
肺炎鏈球菌的轉化實驗(格里菲思)
肺炎鏈球菌的轉化實驗(艾弗里)
噬菌體侵染細菌的實驗(赫爾希、
蔡斯)
煙草花葉病毒侵染煙草的實驗
新冠肺炎和疫苗
DNA是遺傳物 質的證據
RNA是遺傳 物質的證據
DNA是
主要的
遺傳物 質的
5.課堂小結
遺傳 物質
練 習 與 應 用
1.枯草桿菌具有不同類型，其中一種類型能合成組氨酸。將從這種
菌中提取的某種物質，加入培養基中，培養不能合成組氨酸的枯草 桿菌結果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質可能是
(D)
A.多肽 B.多糖 C.組氨酸 D.DNA
6.1 概念檢測
2.赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗表明 ( A ) A.DNA是遺傳物質
B.遺傳物質包括蛋白質和DNA
C. 病毒中有DNA, 但沒有蛋白質
D. 細菌中有DNA, 但沒有蛋白質
6.1 概念檢測
1.T2 噬菌體侵染大腸桿菌時，只有噬菌體的DNA 進入細菌的細
胞中，噬菌體的蛋白質外殼留在細胞外。大腸桿菌裂解后，釋放 出的大量噬菌體卻同原來的噬菌體一樣具有蛋白質外殼。請分析 子代噬菌體的蛋白質外殼的來源。
實驗表明噬菌體在侵染大腸桿菌時，進入大腸桿菌內的主
要是DNA, 而大多數蛋白質卻留在大腸桿菌外面。因此，大
腸桿菌裂解后，釋放出的子代噬菌體是利用親代噬菌體的遺
傳信息，以大腸桿菌的氨基酸為原料來合成蛋白質外殼的。
6.2拓展應用
2.結合肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗，分析
DNA作為遺傳物質所具備的特點。
肺炎鏈球菌的轉化實驗和噬菌體侵染大腸桿菌的實驗證明
,作為遺傳物質至少要具備以下幾個特點：能夠精確的自我
復制；能夠指導蛋白合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝
的過程，具有儲存遺傳信息的能力，結構比較穩定，等等。
6.2拓展應用
謝謝聆聽!
同學們辛苦啦!

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