2025届高三生物一轮复习课件 第11讲 DNA是主要的遗传物质

第11讲 DNA是主要的遗传物质 对遗传物质的早期推测 1 2 3 4 6 提出“遗传因子”，并总结遗传规律 孟德尔 把“遗传因子”命名为基因 约翰逊 提出基因在染色体上的假说 萨 顿 实验证明基因位于染色体上 摩尔根 科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 5 DNA ? 蛋白质 20世纪中叶 思考：作为遗传物质应该具备怎样的特点？ ①能够准确地复制自己，传递给下一代；②能贮存大量的遗传信息； ③结构比较稳定；④能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和代谢。 对遗传物质的早期推测 1 2 3 4 6 提出“遗传因子”，并总结遗传规律 孟德尔 把“遗传因子”命名为基因 约翰逊 提出基因在染色体上的假说 萨 顿 实验证明基因位于染色体上 摩尔根 科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 5 20世纪中叶 思考：蛋白质不能作为遗传物质的证据： ①蛋白质不能进行自我复制；②蛋白质不能遗传给后代； ③蛋白质在染色体中的含量往往是不固定的，分子结构也不稳定； DNA ? 蛋白质 格里菲思体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 格里菲思 艾弗里 赫尔希 蔡斯 肺炎链球菌的转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 DNA ? 蛋白质 肺炎链球菌的转化实验 考点1 5 考点1 肺炎链球菌转化实验 1、实验材料：肺炎链球菌（原核生物） R型菌（菌落粗糙） S型菌（菌落光滑） 可使小鼠患败血症死亡 荚膜是细菌细胞壁外的一层多糖类物质，起保护和粘附作用 考点1 肺炎链球菌转化实验 2、肺炎链球菌 体内 转化实验过程（格里菲斯） 过程 与 现象 分析 1.R型活细菌 2.S型活细菌 3.加热杀死的S型细菌 4.R型活细菌+加热杀死的S型细菌 说明R型细菌无致病性，S型细菌有致病性； 说明加热杀死的S型细菌无致病性； 说明R型细菌转化为S型细菌。 注射 注射 混合 注射 小 鼠 不死亡 死亡，分离出 __________ ______ 死亡，分离出 S型活细菌 S型活细菌 不死亡 1、2 2、3 2、3、4 注射 R型活菌+S型死菌 S型活菌 大量S型活菌 转化 繁殖 疑问：第四组S型活菌哪来？ 考点1 肺炎链球菌转化实验 实验结论：加热杀死的S型细菌中含有“_________”，将无致病性的R型活细菌转化为有致病性的S型活细菌 转化因子 ①此实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但转化因子的本质不清楚。 ②发生转化的只是少部分R型细菌，转化也是随机的。 [易错提醒]　 2、肺炎链球菌 体内 转化实验过程（格里菲斯） [教材新命题点思考] 2．在体内转化实验中，如果没有第三组实验(注射加热致死的S型细菌，小鼠不死亡)，不能得出格里菲思的结论，因为__________________________ ____________________________________________________________。 无对照实验，不能说明加热致死的S型细菌中含有促使R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子 考点1 肺炎链球菌转化实验 Q：转化因子究竟是什么物质呢？ 20世纪20年代 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息 当时没有发现其他生物大分子有类似的结构特点 蛋白质可以直接“控制”生物的性状和代谢。 蛋白质是遗传物质 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子 对DNA结构没有清晰认识 20世纪20年代 蛋白质是遗传物质的观点占主导地位 考点1 肺炎链球菌转化实验 Q：究竟哪一个才是转化因子呢？ 在杀死的S型细菌中含有哪些物质？ 加热杀死的S型细菌 多糖 脂类 蛋白质 DNA…… 关键思路？ 考点1 肺炎链球菌转化实验 3、肺炎链球菌 体外 转化实验的分析（艾弗里） 将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用 （1）实验思路： （2）实验过程： 分别与R型活细菌混合培养 蛋白酶 RNA酶 酯酶 DNA酶 S型活细菌 S型细菌的细胞提取物 分离 纯化（除去大部分糖类、蛋白质、脂质） 但当时的技术有限，不能彻底提纯这些物质，因此，可以通过酶解法，将每个实验组特异性地去除一种物质。 (减法原理） 观察实验结果（培养基中的菌落类型） 除去蛋白质 除去RNA 除去脂质 除去DNA （3）实验结果 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取物 S型细菌 R型细菌 + 混合后观察培养基 只长R型细菌 第一组 第二，三，四组 第五组 S型细菌 R型细菌 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取物 + 混合后观察培养基 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取物 + 混合后观察培养基 DNA酶 蛋白酶 （或RNA酶、酯酶） 对照组 考点1 肺炎链球菌转化实验 3、肺炎链球菌 体外 转化实验的分析（艾弗里） 考点1 肺炎链球菌转化实验 （4）实验结论： DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 3、肺炎链球菌 体外 转化实验的分析（艾弗里） 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； DNA酶可水解除去细胞提取物中的DNA，该组实验结果可推测DNA就是转化因子。 DNA加热变性，但没失活，温度降低后复性，蛋白质加热变性失活。 ③加热杀死S型细菌原理：蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。其蛋白质在高温下变性失活，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。　　　 考点1 肺炎链球菌转化实验 3、肺炎链球菌 体外 转化实验的分析（艾弗里） 注意： ④该实验的设计遵循单一变量原则和对照原则。其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。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。 科学方法：自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。如：与常态比较，人为增加某种影响因素。 基因重组(广义) !!！R型细菌转化为S型细菌的本质： 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 *荚膜成分为多糖，基因对荚膜形成的控制，是基因通过控制与荚膜形成有关酶的合成进而控制荚膜，属于间接控制 考点1 肺炎链球菌转化实验 转化后形成的S型细菌可以遗传下去。 [教材新命题点思考] Q．艾弗里的体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌的遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？其转化的实质是什么？ 提示：实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。 (1)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。( ) 提示　S型菌的DNA已被DNA酶降解失活。 (2)新冠病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的。( ) 提示　新冠病毒的遗传物质是RNA，肺炎链球菌的遗传物质是DNA。 × × (3)艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。( ) 提示　单独的DNA无致病性，不能使小鼠死亡。 × 肺炎链球菌的转化实验（格里菲斯-体内、艾弗里-体外） 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。 有没有更好的材料、更好的方法 能够将DNA和蛋白质分开，单独去 观察它们的作用呢? 噬菌体侵染细菌实验 考点2 21 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 一、实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌等。 （1)噬菌体的结构及生活方式 DNA 蛋白质 寄生 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 一、实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌等。 吸附 注入 合成 组装 释放 (2)噬菌体侵染细菌的过程 T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，合成T2噬菌体的DNA， 大肠杆菌提供脱氧核苷酸、氨基酸、核糖体、ATP、酶等。 思考：大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了什么呢？ 1.(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 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 同位素标记法 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 (放射性)同位素标记法 蛋白质被标记 DNA被标记 二、实验思路：赫尔希和蔡斯最关键的实验设计思路也是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。 三、实验过程 实验方法：________________________ ，用35S、32P分别标记 。 放射性同位素标记技术 T2噬菌体的蛋白质和DNA 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 Q：可以直接用含有放射性同位素的人工培养基培养噬菌体吗？ ！！！不可以，噬菌体是病毒，营寄生生活，无法单独在培养基上存活。 Q:如何分别获得35S标记的T2噬菌体和32P标记的T2噬菌体？ ①先标记细菌：在含有放射性同位素的培养基中培养细菌 ②再标记噬菌体：用上述带标记细菌培养噬菌体，制备含放射性的噬菌体 三、实验过程 1.获得带标记T2噬菌体 大肠杆菌 含有32P的大肠杆菌 含有32P的 细菌培养基 培养 T2噬菌体 得到 DNA含有32P 标记的T2噬菌体 大肠杆菌 含有35S的大肠杆菌 含有35S的 细菌培养基 培养 T2噬菌体 得到 蛋白质含有35S标记的T2噬菌体 侵染 无标记噬菌体 32P大肠杆菌 DNA含有32P标记的噬菌体 培养得到 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 三、实验过程 注意：不能用35S和32P 标记同一噬菌体，因为放射性检测只能检测到是否具有放射性，不能确定是何种元素的放射性。 （必须分两组进行对比实验——相互对照） 大肠杆菌含P或S的均带有放射性 2.T2噬菌体侵染细菌过程 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 三、实验过程 带标记的噬菌体 用带标记的噬菌体与未标记的大肠杆菌混合 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 沉淀物放射性 ①搅拌目的： 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 ②离心目的： 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感染的大肠杆菌。 2.T2噬菌体侵染细菌过程 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 三、实验过程 35S标记的噬菌体 用35S标记的噬菌体与未标记的大肠杆菌混合 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 上清液放射性很高 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S 上清液放射性很高 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 第一组：35S 2.T2噬菌体侵染细菌过程 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 三、实验过程 35S标记的噬菌体 用35S标记的噬菌体与未标记的大肠杆菌混合 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 上清液放射性很高 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S 第一组：35S 合理:沉淀无放射性，但沉淀物放射性很低——即偏高的原因： 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 放射性与保温时间无关 2.T2噬菌体侵染细菌过程 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 三、实验过程 32P标记的噬菌体 子代噬菌体中含32P 用32P标记的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 沉淀物放射性很高 说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌 沉淀物放射性很高 说明DNA是真正的遗传物质 第二组：32P 2.T2噬菌体侵染细菌过程 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 三、实验过程 32P标记的噬菌体 子代噬菌体中含32P 用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合 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 沉淀物放射性很高 第二组：32P 合理:上清液无放射性，但上清液放射性很低——即偏高的原因： ①培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌 ②培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体增殖后已经释放 3.实验结果 35S标记的实验 32P标记的实验 标记部位 放射性情况 上清液 沉淀物 有无放射性的原因 子代噬菌体 蛋白质 很高 DNA 很低 蛋白质未进入细菌中 DNA进入细菌中 很高 很低 噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌中，而蛋白质外壳留在细胞外，噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。 有32P标记的DNA 无35S标记的蛋白质 补充：同时还能证明DNA能够指导蛋白质的合成 4.实验结论： 不能证明蛋白质不是遗传物质 因为蛋白质没有进入细菌体内 DNA是噬菌体的遗传物质。 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 （1）“二看法”判断子代噬菌体标记情况 5.重难点透析： 原因：DNA的半保留复制 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 5.重难点透析： （2）噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 ①用32P 标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌 考点2 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 5.重难点透析： （2）噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 ②用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌 放射性与保温时间无关 DNA是主要的遗传物质 考点3 37 考点3 DNA是主要的遗传物质 1、RNA是遗传物质的实验： 烟草花叶病毒侵染烟草叶片的实验 （1）实验材料： 烟草花叶病毒（TMV）和烟草。烟草花叶病毒的组成成分是蛋白质和RNA 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 烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验 （2）实验过程： （3）实验结论： ______是烟草花叶病毒的遗传物质，______不是烟草花叶病毒的遗传物质。 RNA 蛋白质 考点3 DNA是主要的遗传物质 烟草花叶病毒侵染烟草叶片的实验 1、RNA是遗传物质的实验： 考点3 DNA是主要的遗传物质 2.生物体内的核酸种类及遗传物质 RNA病毒 提醒：就生物个体而言，其遗传物质是唯一的 如，玉米的遗传物质是DNA，新冠病毒的遗传物质是RNA 不能加“主要”二字 提醒：常见的RNA病毒有：SARS病毒、新冠病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。 考点3 DNA是主要的遗传物质 2.生物体内的核酸种类及遗传物质 考点3 DNA是主要的遗传物质 [归纳]　不同生物的遗传物质 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 体内核酸种类 DNA或RNA DNA和RNA DNA和RNA 体内碱基种类 4种 5种 5种 体内核苷酸种类 4种 8种 8种 遗传物质 DNA或RNA DNA DNA 实例 T2噬菌体、烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝细菌 玉米、小麦、人 三个经典实验对比 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 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，蛋白质等不是 酶解法: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 标记DNA和蛋白质 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” (1)噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA。( ) 提示　在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录。 × (2)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。( ) 提示　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒。 (3)赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中。( ) (4)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。( ) 提示　只有含有母链DNA的才有32P标记。 × √ × $$