3.1DNA是主要的遗传物质课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

遗传学奠基 进化论提出 宏观规律 细胞证据 分子机制 拉马克“用进废退” 达尔文“自然选择学说” 现代生物进化理论 联姻 第1章 遗传因子的发现 第2章 基因和染色体的关系 第3章 基因的本质 第6章 生物的进化 第4章 基因的表达 第5章 基因突变及其他变异 （基因的发现） 解释 （基因的位置） （基因的结构） （基因的功能） 变化 必修2：遗传与进化 1 我们仍然很难放弃这个可爱的假设：就是基因之所以稳定，是因为它代表着一个有机的化学实体。 ——摩尔根《基因论》 第3单元：基因的本质 第 3 单元：基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 必修2：遗传与进化 第3单元 基因的本质 必修2：遗传与进化 玛莎·蔡斯(Martha Chase，1927-2003)，美国遗传学家是“赫尔希-蔡斯实验”两位参与者之一。1927年生于俄亥俄州的克利夫兰市，1950年本科毕业于美国伍斯特学院，1964年获美国南加州大学微生物学博士学位。 她从1950年起便在冷泉港实验室担任助理研究员。1952年，她与阿尔弗雷德·赫尔希合作，完成了生物学领域里程碑式的“赫尔希-蔡斯实验”，该实验验证了DNA具有遗传物质的功能。1969年，赫尔希凭借此实验获得了诺贝尔医学奖。 玛莎·蔡斯 学习目标 核心素养要求 1.分析格里菲斯&艾弗里实验的过程和意义。 2.理解赫尔希&蔡斯实验中，标记、孵育、搅拌及离心等过程的目的和意义。 3.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 1. 生命观念：遗传物质具备的条件与其相应功能的联系。 2. 科学思维：归纳两个经典实验的区别与联系，对噬菌体侵染细菌的实验误差的分析。 3.科学探究：两个经典实验的实验思路及实验结论。 必修2：遗传与进化 DNA是主要的遗传物质 DNA是主要的遗传物质 内容聚焦 内容1 对遗传物质的早期推测 内容2 肺炎链球菌的转化实验 内容3 噬菌体侵染 细菌的实验 内容4 生物的遗传 物质 预习检测 预习教材P42~47，解决以下问题。 1.肺炎链球菌的类型有几种？有何特点？ 2.格里菲思的实验中，小鼠在什么情况下会死亡？实验的结论是什么？ 能否证明DNA和蛋白质谁是遗传物质？ 3.艾弗里的实验思路是什么？结论是什么？能否证明DNA是遗传物质？ 4.赫尔希、蔡斯实验选用了哪些材料？实验思路是什么？ 遗传物质探索之路 19世纪中期：孟德尔通过豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子控制。 约翰逊 把遗传因子命名为基因 1903年：萨顿通过对蝗虫细胞观察得出假说：基因位于染色体上。 1909年：摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于染色体上。 20世纪中期：科学家发现：染色体主要组成成分DNA和蛋白质。 【问题探讨】 【问题探讨】 【问题探讨】 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 2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？ 必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独地、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。 (1)能自我复制，使前后代有一定连续性。 (2)控制生物体的性状和新陈代谢。 (3)能储存大量遗传信息。 (4)结构比较稳定，但是在特殊情况下能发生可遗传变异。 1.作为遗传物质，应该具备哪些特点？ 9 是由多种氨基酸连接而成，排列顺序多样，可能蕴含遗传信息 20世纪20年代 20世纪30年代 认识到 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子 对DNA结构没有清晰的了解 蛋白质 蛋白质是遗传物质 蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。 内容1 对遗传物质的早期推测 “我们表示怀疑！” 【思考】首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的是谁？他做了什么实验？ 艾弗里 赫尔希 格里菲思 蔡斯 内容1 对遗传物质的早期推测 讨论：实验材料 1.你认为选择什么样的生物做该实验的材料更合适呢？为什么？ 内容2 肺炎链球菌的转化实验 细菌代表生物大肠杆菌模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质 病毒、细菌 2.以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？ （1）结构简单，含有的物质少，分析起来简便、 快捷，容易得出结论。 （2）繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代， 病毒短时间内可大量繁殖。 内容2 肺炎链球菌的转化实验 细菌代表生物大肠杆菌模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质 肺炎链球菌的转化实验 03 1928年格里菲思---肺炎链球菌的转化实验 （体内转化实验） 1944年艾弗里---肺炎链球菌的转化实验 （体外转化实验） 基础 内容2 肺炎链球菌的转化实验 格里菲思 艾弗里 肺炎链球菌体内转化实验所用实验材料有哪些？S型和R型细菌有什么区别？ 第四组活的S型细菌是如何出现的？ 对比一组和二组、三组和四组的实验现象，你能得到什么结论？ 本实验能得出什么结论？ 2 3 4 1 【任务1】请同学们自主阅读教材P43，思考讨论完成问题。 一.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 内容2 肺炎链球菌的转化实验 15 1928年，英国 格里菲思 1、实验材料： 肺炎链球菌 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 毒性 光滑Smooth 粗糙Rough 有多糖类的荚膜 无多糖类的荚膜 有毒性，可致死 无毒性 S型菌使小鼠患败血症死亡，R型菌无毒性。 2、实验原理： 注意：S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。S型细菌使人和小鼠所患病症不同。 菌体 R型菌 S型菌 （原核生物） 内容2 肺炎链球菌的转化实验 菌落:由单个细菌(或其他微生物)在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度；形成肉眼可见有一定形态结构等特征的子细胞的群落。 蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100 ℃ 的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开;当温度降至55 ℃ 以下时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质不能恢复活性。 1.有荚膜的细菌为什么会导致小鼠患肺炎死亡？ 2.加热可以致死的原理是什么？ 深度思考: 荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。 加热 内容2 肺炎链球菌的转化实验 第一组 不死亡 说明R型细菌无毒 第二组 死亡 说明S型细菌有毒 第三组 不死亡 说明加热致死的S型细菌无毒 第四组 死亡 分离出少量S型活细菌，但大部分是R型菌 注射R型 活细菌 注射S型 活细菌 注射加热致死的S型细菌 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 内容2 肺炎链球菌的转化实验 3、实验过程： 【任务2】分析格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 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。 格里菲思实验自变量是什么? 因变量是什么？ 内容2 肺炎链球菌的转化实验 第四组小鼠为什么会死亡？ 推测第四组小鼠体内分离出的S型菌从哪来？ 什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？ 由R型细菌转化而来。 由于体内有活的S型细菌的作用。 转化的性状可以遗传 R型菌 S型菌 转化因子 S型菌 后代 加热杀死的 S型菌 S型细菌 荚膜 控制荚膜形成的X基因 加热 杀死 被破坏的S型细菌 X基因吸附在R型细菌表面 X基因进入R型细菌 重组 R型细菌转化成S型细菌 注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌 加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 基因重组 【思维拓展】R型细菌转化为S型细菌的本质： 内容2 肺炎链球菌的转化实验 已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子”。（教材P43） 4、实验结论： 问： 该实验能不能证明DNA是遗传物质 ？ 不能，只能说明 加热杀死的S菌中有一种“转化因子”，能使R菌转化为S菌，使小鼠死亡 内容2 肺炎链球菌的转化实验 细胞的物质 水 无机盐 核酸 糖类 蛋白质 脂质 【思考】探究“转化因子”究竟是什么？你有什么样的设计思路，关键是什么？ 如何设计实验寻找S型肺炎链球菌的遗传物质呢？ 【关键思路】 内容2 肺炎链球菌的转化实验 把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。 1. 自变量： 。 二.艾弗里及其同事的肺炎链球菌体外转化实验 2. 因变量： 。 不同处理的 S 型细菌的细胞提取物 培养基中活细菌的种类 3. 预处理： 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。 4. 处理方式： 利用减法原理，在S型细菌的提取物中，利用 特异性地除去某种物质，观察能否使R型细菌发生转化 “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。 酶解法 内容2 肺炎链球菌的转化实验 艾弗里 第一组 R型细菌 S型细菌提取物 第二组 R型细菌 S型细菌提取物 第三组 R型细菌 S型细菌提取物 第四组 R型细菌 S型细菌提取物 第五组 R型细菌 S型细菌提取物 蛋白酶 RNA酶 酯酶 DNA酶 5. 实验过程： 三.艾弗里及其同事的肺炎链球菌体外转化实验 内容2 肺炎链球菌的转化实验 第一组将加热致死的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活细菌。这说明什么？ S型细菌的细胞提取物（蛋白质、脂质和RNA、DNA）中含有促使R型细菌转化为S型细菌的物质——转化因子。 【任务3】分析艾弗里的肺炎链球菌的转化实验 内容2 肺炎链球菌的转化实验 第一组 R型细菌 S型细菌提取物 实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶作用是什么？ 加入蛋白酶是为了证明实现转化的不是蛋白质； 加入RNA酶是为了证明实现转化的不是RNA； 加入酯酶是为了证明实现转化的不是酯类物质。 第一至四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？ S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。 蛋白酶\RNA酶\酯酶 第二至四组 R型细菌 S型细菌提取物 【任务3】分析艾弗里的肺炎链球菌的转化实验 内容2 肺炎链球菌的转化实验 第五组，用DNA酶处理S型细菌的细胞提取液之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？ DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构，使其丧失转化功能。 据此分析，该转化实验的结论是什么？ 运用“减法原理”，人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。 该实验其巧妙之处是什么? 【结论】DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质(蛋白质等不是遗传物质) 【任务3】分析艾弗里的肺炎链球菌的转化实验 内容2 肺炎链球菌的转化实验 第五组 R型细菌 S型细菌提取物 DNA酶 ①加热致死的S型细菌，其 失活，DNA在加热过程中，双螺旋 结构解开，氢键断裂，但缓慢冷却后，其结构可恢复。 ②转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了 。 ③一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌 可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗 传物质 【注意】艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，也证明了蛋白质等不是遗传物质 蛋白质变性 基因重组 习题检测 1.科学方法自变量控制中的“减法原理” 应用场景：对照实验 减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。 （eg. 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验） 【拓展1】在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”。 内容2 肺炎链球菌的转化实验 应用场景：对照实验 加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。 （eg. 比较过氧化氢在不同条件下的分解实验） 2.科学方法自变量控制中的“加法原理” 【拓展2】在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”。 内容2 肺炎链球菌的转化实验 【拓展3】两组肺炎链球菌转化实验得比较 项目 体内转化实验 体外转化实验 科学家 培养场所 实验原理 实验原则 实验构思 结果观察 实验结论 格里菲思 艾弗里及其同事 小鼠体内 培养基(体外) S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡 “减法原理” R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各成分进行对照 加热致死的S型细菌注射到小鼠作为对照来说明确实发生了转化 每个实验组特异性地去除了一种物质 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型 S型细菌体内有转化因子 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 内容2 肺炎链球菌的转化实验 1 1.易错辨析 (1)肺炎链球菌转化的原理是基因突变 ( ) (2)S型菌的DNA和R型菌混合培养，后代全是S型菌 ( ) (3)艾弗里的肺炎链球菌转化实验的自变量控制利用了“减法原理” ( ) (4)格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状 ( ) (5)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质 ( ) × × √ × × 基因重组 少部分R转化 存在转化因子 证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 习题检测 32 2.(2023·北京丰台区高一期中)肺炎链球菌的转化实验中，能够使小鼠死亡的是( ) A.S型细菌的蛋白质＋蛋白酶＋R型细菌 B.S型细菌的DNA＋R型细菌 C.S型细菌的RNA＋RNA酶＋R型细菌 D.S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌 B 习题检测 3.在格里菲思第④组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则： (1)ab段R型细菌数量减少的原因是 。 (2)bc段R型细菌数量增多的原因是 。 (3)后期出现的大量S型细菌是由 而来的。 小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少 b点之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖 R型细菌转化成的S型细菌繁殖 习题检测 (4) 在上述转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时所需转化因子、原料、 能量分别由哪方提供？ 　所需转化因子来自S型细菌，而原料和能量均来自R型细菌。 习题检测 4.(2023·广东珠海一中调研)实验1：将S型细菌的DNA与R型细菌混合培养；实验2：将S型细菌的DNA用DNA酶处理后所得物质与R型细菌混合培养。相关叙述正确的是 (　　) A.实验1的培养基上仅有S型细菌生长 B.实验2的培养基上有R型和S型细菌生长 C.实验1、2可以证明DNA是主要的遗传物质 D.实验1与实验2形成对照 D 习题检测 有没有比细菌更为简单的实验材料？ 思维碰撞 艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 尾部 头部 DNA 蛋白质 1952年，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的新技术，完成了另一个更具有说服力的实验。 【设计思路】 用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质， 直接地、单独地去观察它们的作用。 赫尔希 蔡斯 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 1.化学组成：遗传物质： ，含 元素(填特征元素)， 外壳： ，含 元素(填特征元素)； 2.营养方式： _____，宿主是 ； DNA 蛋白质 寄生 （专一寄生）大肠杆菌 P S 大肠杆菌 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 一.噬菌体的结构 DNA 蛋白质 头部 尾部 能否同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌？ 39 3.增殖过程： 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体侵染大肠杆菌增殖过程 吸附 注入 合成 组装 释放 把DNA注入到细菌细胞，蛋白质外壳留在外面 利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌体的DNA、蛋白质 细菌解体，释放出噬菌体 噬菌体的尾部吸附在细菌表面 新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体 吸附 注入 合成 组装 释放 4.噬菌体的复制与增殖 增殖需要的条件 内　容 模板 ________的DNA 合成噬菌体DNA原料 __________提供的四种脱氧核苷酸 合成噬菌 体蛋白质 原料 _____________________ 场所 大肠杆菌的 . 噬菌体　 大肠杆菌　 大肠杆菌的氨基酸　 核糖体 一.噬菌体的结构 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 （增殖过程噬菌体只提供自身的DNA ） 同位素标记法 32P标记DNA，用35S标记蛋白质 1、能不能用14C和15N同位素来标记噬菌体？ 2、能不能用35S和32P标记同一个噬菌体？ 3、能否用含放射性物质的培养基直接来培养噬菌体？ 不能，因为病毒只有寄生在活细胞内才能代谢、增殖。 不能，因为放射性检测只能检测到是否具有放射性，不能确定是何种放射性元素。 不能，因为C、N这些元素是蛋白质和DNA共有的元素，不能把DNA和蛋白质分开。 【思考】 二.实验方法 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 三.实验过程、结果、分析及结论： 1.标记细菌 （大肠杆菌）： 大肠杆菌+含35S的培养基 大肠杆菌+含32P的培养基 含35S的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 2.标记噬菌体: 噬菌体+含35S的大肠杆菌 噬菌体+含32P的大肠杆菌 含35S的噬菌体 含32P的噬菌体 含35S培养基 含32P培养基 含35S大肠杆菌 含32P大肠杆菌 噬菌体侵染含35S大肠杆菌 噬菌体侵染含32P大肠杆菌 离 心 含35S噬菌体 含32P噬菌体 制备含有放射性标记噬菌体过程示意图 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 三.实验过程、结果、分析及结论： 3.噬菌体侵染细菌： 含35S的噬菌体+大肠杆菌 含32P的噬菌体+大肠杆菌 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 1.标记细菌 （大肠杆菌）： 大肠杆菌+含35S的培养基 大肠杆菌+含32P的培养基 含35S的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 2.标记噬菌体: 噬菌体+含35S的大肠杆菌 噬菌体+含32P的大肠杆菌 含35S的噬菌体 含32P的噬菌体 35S标记的噬菌体 35S标记噬菌体与未标记大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心、检测上清液和沉淀物中的 放射性物质 搅拌的目的： 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心的目的： 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侵染的大肠杆菌。 噬菌体不是整个进入大肠杆菌体内。研究表明：空壳噬菌体能吸附但不能产生子代噬菌体，因此空壳噬菌体不含遗传物质，遗传物质在侵染时注入了大肠杆菌体内。 混合： 用标记的噬菌体侵染未标记的细菌。菌 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 1.为何在35S标记的组，沉淀物中会含有较低的放射性？ 2.为何在32P标记的组，上清液中会含有较低的放射性？ 35S标记的噬菌体 35S标记噬菌体与未标记大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心、检测上清液和沉淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S。 上清液放射性很高 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。 说明： T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。 不能证明蛋白质不是遗传物质。 结论--- 蛋白质外壳没有进入宿主细胞，蛋白质不是联系亲代和子代噬菌体的物质 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 1.为何在35S标记的组，沉淀物中会含有较低的放射性？ 2.为何在32P标记的组，上清液中会含有较低的放射性？ 32P 标记的噬菌体 沉淀物放射性很高 子代噬菌体中含32P 32P标记噬菌体与未标记大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心、检测上清液和沉淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 上清液放射性很低 说明：T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。 说明DNA是真正的遗传物质 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 1.标记细菌 （大肠杆菌）： 大肠杆菌+含35S的培养基 大肠杆菌+含32P的培养基 含35S的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 2.标记噬菌体: 噬菌体+含35S的大肠杆菌 噬菌体+含32P的大肠杆菌 含35S的噬菌体 含32P的噬菌体 3.噬菌体侵染细菌： 含35S的噬菌体+大肠杆菌 含32P的噬菌体+大肠杆菌 上清液放射性很高,沉淀物放射性很低，子代噬菌体无放射性。 上清液放射性很低,沉淀物放射性很高，子代噬菌体有放射性。 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 三.实验过程、结果、分析及结论： 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 三.实验过程、结果、分析及结论： 4.实验结果： 5.实验结论： 子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传给后代的, 因此_______是T2噬菌体遗传物质。 DNA 35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体 上清液 沉淀物 子代噬菌体 结论 放射性高 放射性低 无放射性 放射性高 放射性低 有放射性 ① 蛋白质没有进入细菌细胞 ② DNA进入到细菌的细胞中 ③ DNA才是噬菌体的遗传物质 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 6.误差分析(1 )： 搅拌不充分 理论上 上清液(35S标记的蛋白质外壳） 沉淀物 无放射性 其中一个 大肠杆菌 实际上 ➊ 35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因 搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面 沉淀物 少量放射性 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 保温时间长 理论上 上清液 沉淀物(32P标记的DNA) 部分释放出来 未来得及侵染 实际上 释放 实际上 保温时间短 ➋ 32 P 标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因 b. 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，后子代噬菌体释放出来； a. 保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内； 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 “二看法”判断子代噬菌体标记情况 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 6.误差分析( 2 )： 项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计 思路 处理 方法 检测 方式 结论 【拓展1】比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能 减法原理：在S型细菌的细胞提取物中，分别去除某种物质后观察能否使R型细菌发生转化 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置 证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能直接证明蛋白质不是遗传物质 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 1.易错辨析 (1)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。(2022·广东卷)( ) (2)需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌。(2022·浙江6月选考)( ) 提示　需单独标记。 (3)噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA。(2022·湖南卷)( ) 提示　在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录。 √ × × 习题检测 (4)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。 (2019·江苏卷)( ) 提示　蛋白质和DNA中都有N。 (5)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(2018·全国卷Ⅱ) ( ) 提示　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒。 (6)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中。(2017·江苏卷)( ) (7)赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记。 (2017·江苏卷) ( ) 提示　只有含有母链DNA的才有32P标记。 × × √ × 习题检测 (1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是 。 (2)细胞外的32P含量有30%，原因是 。 (3)上清液中的35S先增大后保持在80%左右，原因是 。 作为对照组，以证明细菌未裂解　 有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌 有20%的噬菌体蛋白质外壳没有与细菌分离 2.某科研小组搅拌离心后的实验数据如下图所示，则： 习题检测 肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵 染细菌实验 实验者 思路 分离方式 结论以及各实验的关系 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。 直接分离: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 标记DNA和蛋白质 更有力地说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质 格里菲思 艾弗里 赫尔希和蔡斯 加热杀死的S型菌体内有“转化因子”,是体外转化实验的基础。 【讨论】能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？ 三个经典实验对比 内容3 噬菌体侵染细菌的实验 SARS病毒 艾滋病病毒 流感病毒 埃博拉病毒 新冠病毒 COVID--19 1、少部分遗传物质是RNA 内容4 生物的遗传物质 【讨论】怎么证明这些生物的遗传物质是RNA？ 烟草花叶病毒 RNA 被感染烟叶 正常烟叶 【思考】如何证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA？说说你的实验思路。 蛋白质 内容4 生物的遗传物质 2.烟草花叶病毒的实验 无病斑、正常 有病斑，且分离 出烟草花叶病毒 有病斑，且分离 出烟草花叶病毒 无病斑、正常 烟草花叶病毒 蛋白质 RNA 感染烟草叶子 感染烟草叶子 感染烟草叶子 感染烟草叶子 整个病毒 RNA+RNA酶 1956年，康拉特烟草花叶病毒侵染烟草实验 实验 1 内容4 生物的遗传物质 【任务1】请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质 车前草病毒HRV RNA TMV蛋白质+HRV的RNA HRV RNA 蛋白质 HRV蛋白质 +TMV的RNA TMV 实验2 烟草花叶病毒重建实验 实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，蛋白质不是遗传物质 烟草花叶病毒TMV TMV 车前草病毒 HRV 内容4 生物的遗传物质 遗传物质是RNA 生 物 病毒 RNA病毒（如：艾滋病病毒、禽流感病毒、SARS病毒、烟草花叶病毒） DNA病毒（如：T2噬菌体、天花病毒、乙肝病毒） 原核生物 真核生物 遗传物质是DNA 【归纳】DNA是主要的遗传物质 内容4 生物的遗传物质 烟草花叶病毒的实验 内容4 生物的遗传物质 1.(2023·西安五校联考)赫尔希和蔡斯精妙的实验设计使得T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验更具有说服力。下列相关叙述正确的是(　　) A.该实验和艾弗里的细菌转化实验的设计思路不同 B.因为DNA和蛋白质都含有O元素，所以也可以用18O替代35S或32P C.如果保温时间太久，则用35S标记的一组实验，沉淀物中的放射性更强 D.该实验只能证明DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质 D 习题检测 2.(2023·华大新高考联盟)某研究人员分别进行了如下三组实验：①35S标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；②32P标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；③14C标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌。下列相关分析正确的是(　　) A.T2噬菌体在含35S、32P和14C的培养基中培养可获取含放射性标记的T2噬菌体 B.若第②组保温时间过短或过长，则离心后上清液中放射性均偏高 C.若第③组进行充分搅拌，则离心后沉淀物中没有放射性 D.比较第①组与第②组的实验结果，说明DNA是主要的遗传物质 B 习题检测 3.(2023·河南顶级名校联考)在噬菌体侵染细菌的实验中，下列叙述错误的是 (　　) A.子代噬菌体DNA中的部分元素来自亲代噬菌体 B.子代噬菌体蛋白质合成所需的氨基酸全部来自大肠杆菌 C.子代噬菌体DNA的合成过程所需要的能量部分由线粒体提供 D.指导子代噬菌体蛋白质合成的相关信息完全来自亲代噬菌体 C 习题检测 A 4.(2023·贵州贵阳摸底)如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断(　　) A.水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA B.蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质 C.侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程 D.TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同 习题检测 5.(2017·全国卷Ⅰ) 根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出：(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组) 答案　(1)实验思路： 甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒， 培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病 毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 (2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；若乙组 收集的病毒有放射性，甲组无，即为DNA病毒。 习题检测 6.(2022·湖南卷，2改编)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生(　　) A.新的噬菌体DNA合成 B.新的噬菌体蛋白质外壳合成 C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA D.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合 C 习题检测 7.(2022·浙江6月选考)下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　　) A.需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 B.搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来 C.离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D.该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA C 习题检测 8.(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是(　　) A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关 B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成 C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响 D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌 D 习题检测 9.(2022·浙江1月选考)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A.步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解 B.步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果 C.步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化 D.步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果 D 习题检测 10.(2019·江苏卷)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是(　　) A.实验中可用15N代替32P标记DNA B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的 C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌 D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA C 习题检测 11.(2022·海南卷)某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是(　　) C 材料及标记 实验组　　 T2噬菌体 大肠杆菌 ① 未标记 15N标记 ② 32P标记 35S标记 ③ 3H标记 未标记 ④ 35S标记 未标记 A.①和④ B.②和③ C.②和④ D.④和③ 习题检测 格里菲思的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 转化因子是什么 加热杀死的S型细菌中含有转化因子 肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质 RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质 RNA是RNA病毒的遗传物质 更多实验证据表明 更多实验证据表明 DNA是主要的遗传物质 支持 归纳-总结 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. DNA D 2.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DNA C.病毒中有DNA,但没有蛋白质 D.细菌中有DNA,但没有蛋白质 A 复习与提高 一、概念检测 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，释放出的大量噬菌休却同原来的噬菌休一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌休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。 复习与提高 二、拓展应用 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。 提示 ▲噬菌体侵染细菌的实验中,在细菌内合成子代噬菌体的蛋白质外壳 DNA分子结构具有相对稳定性 ▲肺炎双球菌转化实验中,对S菌加热处理,蛋白质失活，DNA仍有生物活性 ▲肺炎双球菌转化实验中, R型细菌可以转化生成S型细菌 DNA能够产生可遗传的变异 ▲噬菌体侵染细菌的实验中,在细菌细胞内合成子代噬菌体的DNA分子 DNA能够自我复制，使亲子代保持一定的连续性 DNA能够指导蛋白质的合成 ,进而控制生物的性状 复习与提高 本讲结束，记得点个赞哦！ Lavf58.29.100 Lavf58.28.100 $$