生物必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质多媒体教学课件ppt

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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。在这两种物质中，究竞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。讨论１．你认为遗传物质可能具有什么特点？①、分子结构稳定，能够贮存遗传信息;②、可以自我复制，能够传递遗传信息;③、指导蛋白质的合成，进行遗传信息表达;④、能够产生可遗传变异;２．你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？ 设计实验把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用;设计对照实验，用DNA酶处理DNA，使DNA分解，观察蛋白质的作用。
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，人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。各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质。这就使人们很自然地想氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。对于其他生物大分子的研究，还没有发现与此类似的结构特点。因此，当时大多数科学家认为，蛋白质是生物体遗传物质。 到了20世纪30年代，人们才认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每一种有一个特定的碱基。这一认识本可以使人们意识到DNA的重要性，但是，由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占导地位。
DNA是主要的遗传物质
二、肺炎双球菌的转化实验
（1）.将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。
（2）.将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。
1、格里菲思的体内转化实验
（3）.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡
（4）.将R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡
小鼠体内分离得到S型活细菌
分离得到有毒S型活细菌
问题：第四组实验小鼠死亡的原因是？ 对比四组实验，能得出什么结论？
结论： 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
问题：这种转化因子是什么呢?
设计实验寻找“转化因子”？你有什么样的设计思路？
设计思路：将DNA与蛋白质等其他物质分 开，单独、直接地观察它们的作用。
2、艾弗里的体外转化实验
(2)结论： 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。(3)减法原理：在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如，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。
1.实验者： 。2.实验方法： 技术。3.实验材料：T2噬菌体(T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。)
二、噬菌体侵染细菌的实验
(一)、标记噬菌体：同位素示踪(标记)法
大肠杆菌 + 含35s的培养基 含 35s的大肠杆菌
大肠杆菌 + 含32p的培养基 含32p的大肠杆菌
标记T2噬菌体（用T2噬菌体侵染被标记的大肠杆菌）
T2噬菌体+含35s的大肠杆菌 含35sT2的噬菌体
T2噬菌体+含32p的大肠杆菌 含32pT2的噬菌体
（二）、噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体分别被35S和32P标记
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌
短时间保温培养后，搅拌、离心
保温：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。
离心的目的：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离
第一组 实验
检测到32P标记DNA
未检测到35S标记蛋白质
DNA检测到32P标记
外壳蛋白质未检测到35S
DNA分子是噬菌体的遗传物质
进一步观察发现∶在细菌裂解释放出的噬菌体中，以检测到32P标记的DNA，但不能检测到35S标记的蛋白质
噬菌体侵染细菌实验的注意事项
〔1〕用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射性的原因： ①时间过短，局部噬菌体未侵入大肠杆菌细胞内 ②时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代〔2〕用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因：可能由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌外表
思考：艾弗里和赫尔希的实验不能证明DNA是主要的遗传物质？请结合所学知识，简要阐明你的观点。
不能，实验只是证明了噬菌体和肺炎链球菌中DNA是遗传物质，还需要补充证据：绝大多数生物的遗传物质是DNA，才能得出DNA是主要遗传物质的结论。
DNA：噬菌体、乙肝病毒
RNA:HIV、流感病毒烟草花叶病毒
因此DNA是主要的遗传物质，由于细胞中的DNA主要分布在染色体上，所以说遗传物质的主要载体是染色体。
实验设计遵循的四大基本原则
1．单一变量原则：即除自变量(实验变量)以外，应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜。如生物材料相同(大小、生理状况、年龄、性别等)、实验器具相同(型号、洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑暗、搅拌、振荡等)。2．对照原则：应设置对照实验，使实验组与对照组的自变量不同(其他因素都相同)，以便消除无关变量对实验结果的干扰，增强实验结果的可信度。在对照实验中。控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。3．平行重复原则：在实验设计中为了避免实验结果的偶然性，必须对所做实验进行足够次数的重复，以获得多次实验结果的平均值，保证实验结果的准确性。4．科学性原则：在设计实验时必须有充分的科学依据，即实验目的要明确，实验原理要正确，实验研究的材料和实验方法的选择要恰当，整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离实验原理、有关的生物学知识及其他学科领域的基本知识。
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?
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变化。
从控制自变量的角度，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）。
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。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。
能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？①不能，因为DNA和蛋白质都含C和O；②不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断遗传物质的成分。
1.格里菲思〔F.Griffith〕用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果 ( )A.证明了DNA是遗传物质B.证明了RNA是遗传物质C.证明了蛋白质是遗传物质D.没有具体证明哪一种物质是遗传物质
2.在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌 的1、2、3、4四个试管中，依次分别参加从S型 活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、 多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R 型细菌的是 ( )A.3和4 B.1、3和4C.2、3和4 D.1、2、3和4
3.下列有关赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验的叙述，不正确的是A.该实验的设计思路是单独观察蛋白质和DNA的作用( )B.检测离心后试管中上清液和沉淀物中放射性的强弱可推测侵入细菌中的物质C.35S标记蛋白质的实验组，离心后的试管中上清液有较高的放射性D.噬菌体侵染细菌的实验和格里菲思的肺炎链球菌的转化实验同时证明了DNA是遗传物质
4.下列生物的遗传物质都是DNA的是( )A.酵母菌、大肠杆菌和肺炎链球菌B.禽流感病毒、SARS病毒C.HIV、蓝细菌、绿藻和黑藻D.烟草、烟草花叶病毒