3.1.2 DNA是主要的遗传物质（第2课时）

第1节 DNA是主要的遗传物质（第2课时） 第3章　基因的本质 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 噬菌体侵染细菌实验 课本P44最后1段 一、噬菌体侵染细菌实验 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。 赫尔希 蔡斯 1952年 噬菌体 1. 实 验 者 ： 赫尔希和蔡斯 2. 实验材料： T2 噬 菌 体 噬菌体侵染细菌实验 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒（课本P45第1段） 课本P44最后1段 一、噬菌体侵染细菌实验 噬菌体侵染细菌实验 课本P44最后1段 一、噬菌体侵染细菌实验 2. 实验材料： T2 噬 菌 体 蛋白质 DNA 尾部 头部 T2噬菌体 （1）优点： ① 是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。 ② ③ ④ 头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。 在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌 子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。 噬菌体侵染大肠杆菌过程： 吸附 注入 合成 组装 释放 吸附 注入 合成 组装 释放 （2）噬菌体侵染细菌的过程： 一、噬菌体侵染细菌实验 特性：T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳留在外面 一、噬菌体侵染细菌实验 （3)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、噬菌体侵染细菌实验 (放射性)同位素标记 3. 实验方法： DNA和蛋白质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 选择什么元素进行放射性标记 用14C和18O同位素标记可行吗？ No 蛋白质 DNA 尾部 头部 T2噬菌体 (C、H、O、N、P ) (C、H、O、N、S ) （ 32P标记） （ 35S标记） 一、噬菌体侵染细菌实验 (放射性)同位素标记 3. 实验方法： Q：带标记的T2噬菌体去侵染什么样的大肠杆菌呢？ 无放射性标记的细菌 无放射性标记的细菌 一、噬菌体侵染细菌实验 如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？ 不可以，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。 加入含有放射性同位素35S的甲硫氨酸 大肠杆菌 得到被35S标记的噬菌体 35S 35S 未标记的噬菌体侵染已被35S标记的大肠杆菌 标记T2噬菌体方法： 直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体。 × （1）标记噬菌体 35S 32P + + 35S 含35S的培养基 含32P的培养基 大肠杆菌 大肠杆菌 含35S的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 35S噬菌体 32 P噬菌体 ①先用含放射性同位素的培养基分别培养大肠杆菌 ②再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体 4.实验过程及结果 一、噬菌体侵染细菌实验 一、噬菌体侵染细菌实验 4.实验过程及结果 35S标记噬菌体 32P标记噬菌体 （2）已标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 搅拌后离心 上清液 沉淀物 细菌裂解 离心后 保温 （3）搅拌：使吸附在大肠杆菌上的_________与___________分离开。 大肠杆菌 噬菌体 （4）离心： 使上清液中析出质量较轻的_________________， 而离心管沉淀物中留下被侵染的_____________。 T2噬菌体颗粒 大肠杆菌 一、噬菌体侵染细菌实验 分别用35S或32P标记 噬菌体与大肠杆菌混合 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 32P标记 的噬菌体 35S标记 的噬菌体 经短时间保温后用搅拌器搅拌 一、噬菌体侵染细菌实验 （5）结果：① 35S标记的噬菌体侵染细菌： 35S标记 的噬菌体 35S标记的噬菌体与细菌混合 上清液的 放射性很高 沉淀物的 放射性很低 在新形成的噬菌体中 没有检测到35S 实验表明： 噬菌体侵染细菌时， 外壳留在外面，没有进入到细菌中。 蛋白质 原因：搅拌不充分 一、噬菌体侵染细菌实验 35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因 实验误差分析： 搅拌不充分 理论上 上清液 沉淀物 其中一个 大肠杆菌 实际上 一、噬菌体侵染细菌实验 （5）结果：① 32P标记的噬菌体侵染细菌： 32P标记 的噬菌体 32P标记的噬菌体与细菌混合 上清液的 放射性很低 沉淀物的 放射性很高 在新形成的噬菌体中检测到32P 实验表明： 噬菌体侵染细菌时， 进入到细菌中。 DNA 原因：保温时间过短 /保温时间过长 一、噬菌体侵染细菌实验 保温时间长 理论上 上清液 沉淀物 若该大肠杆菌有 一个噬菌体侵入 实际上 部分 释放出来 释放 未来得及侵染 实际上 保温时间短 32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因 实验误差分析： 一、噬菌体侵染细菌实验 35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体 上清液放射性很高 沉淀物放射性很低 原因：蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 上清液放射性很低 沉淀物放射性很高 原因：T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌 一、噬菌体侵染细菌实验 组别 实验结果 子代放射性情况 第1组35S标记蛋白质 主要分布在上清液中 第2组32P标记DNA 主要分布在沉淀物中 32P 35S ▲放射性同位素在试管中的分布情况表明： ▲子代噬菌体的标记情况表明： 噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌，而蛋白质外壳仍留在细胞外。 ▲实验结论： 子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。 DNA才是噬菌体的遗传物质。 无放射性 有放射性 一、噬菌体侵染细菌实验 被35S标记的噬菌体 被32P标记的噬菌体 说明： T2噬菌体侵染细菌时，将 注入细菌的细胞内， 蛋白质外壳留在仍留在外面。 离心 离心 DNA 实验结果： 结论： 是真正的遗传物质 DNA 不能证明：①DNA是主要的遗传物质 ②蛋白质不是遗传物质 一、噬菌体侵染细菌实验 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，蛋白质不是。 酶解法: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 分别标记DNA和蛋白质 DNA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” 三个经典实验对比 遵循原则：对照原则和单一变量原则 不能证明蛋白质不是遗传物质 一、噬菌体侵染细菌实验 噬菌体侵染细菌实验中的标记误区 (1)该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法 将DNA和蛋白质区分开。 (2)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为 在进行放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，而不能确定是何种 元素的放射性。 二、RNA是遗传物质的实验证据 冠状病毒因其形态在电镜下观察类似“王冠” 而得名。2019新型冠状病毒(2019-nCoV)和2003年非典期间致病的冠状病毒(SARS-CoV)以及2012年中东沙特发现的中东呼吸综合征(MERS)致病的冠状病毒(MERS-CoV)均属于冠状病毒。 冠状病毒的遗传物质是RNA，此外小儿麻痹病毒、脑炎病毒、流感病毒和艾滋病病毒等的遗传物质都是RNA。 二、RNA是遗传物质的实验证据 1.烟草花叶病毒侵染烟草实验 如果让你设计证明RNA也是遗传物质，你会怎么做？ 烟草花叶病毒（RNA病毒） 正常烟叶 感病烟叶 烟草花叶病毒(TMV)是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。 二、RNA是遗传物质的实验证据 实验材料：烟草花叶病毒、烟草。 实验过程 结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是蛋白质。 蛋白质 RNA 分别侵染健康烟草植株 得到全新病毒 不能得到病毒 ： RNA 蛋白质 患病 不患病 二、RNA是遗传物质的实验证据 新冠病毒 艾滋病病毒 流感病毒 SARS病毒 ...... RNA病毒还有： 三、DNA是主要的遗传物质 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 有细胞结构的生物 真核生物 DNA和RNA DNA 动物、植物、真菌 原核生物 蓝藻、乳酸菌等 无细胞结构的生物 DNA病毒 DNA DNA T2噬菌体 RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒 绝大多数生物的遗传物质是 ，只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。 DNA RNA 注意：单一种生物的遗传物质就只有一种没有主次要之分。 三、DNA是主要的遗传物质 细胞结构生物 非细胞结构生物（病毒） （含有DNA和RNA） （含有DNA或RNA） DNA病毒 RNA病毒 遗传物质为 RNA 遗传物质 为DNA 真核生物 原核生物 生物 生物界中绝大多数生物的遗传物质是DNA DNA是主要的遗传物质 注意： 对整个生物界来说，DNA是主要的遗传物质 对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA，不能加“主要”二字 格里菲思体内转化实验： 赫尔希、蔡斯噬菌体侵染实验： 艾 弗 里 体外转化实验： S型菌体内有转化因子。 DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。 DNA是遗传物质（不能证明蛋白质不是遗传物质） 提醒： 几个实验均不能证明DNA是主要的遗传物质。 针对自然界所有生物 细胞核遗传物质是DNA，细胞质遗传物质是DNA！ 原核生物 真核生物 细胞内均含有 DNA和RNA 遗传物质：DNA 病毒 DNA病毒 RNA病毒 遗传物质：DNA 遗传物质：RNA 易错提示： 1种生物遗传物质只有1种。 绝大多数生物遗传物质 是DNA ↓ DNA是主要遗传物质 总结 总结 DNA是主要的遗传物质 格里菲斯的体内转化实验 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 更多实验证据 [辨正误] (1)1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体，证明T2噬菌体 的遗传物质是DNA。( ) (2)用含35S的噬菌体侵染细菌，离心后，可在沉淀物中发现大量的放射性物质。( ) 提示：用含35S的噬菌体侵染细菌离心后，沉淀物中的放射性很低。 (3)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。( ) 提示：T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内。 当堂检测 × √ × (4)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体。( ) 提示：病毒没有细胞结构，不能独立代谢，必须用活细胞培养，因此不能用人工培养基直接培养噬菌体。 (5)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的特点。( ) × √ 当堂检测 【 学以致用 】 C 3.(2024·河北邢台期末)赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验是生物学史上的一个重要实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(　　) A.需用32P和35S对同一噬菌体进行标记 B.标记蛋白质和DNA时，可用含35S和32P的合成培养基分别培养噬菌体 C.离心之前需对培养液进行充分搅拌 D.该实验的结果说明DNA是主要的遗传物质 当堂检测 4.(2024·辽宁师大附中月考)如表为T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计方案，下列叙述正确的是(　　) 组别 大肠杆菌材料 T2噬菌体材料 结果检测 甲 35S标记的大肠杆菌 未被标记的T2噬菌体 培养一段时间后，搅拌、离心，检测子代T2噬菌体的放射性 乙 未被标记的大肠杆菌 32P标记的T2噬菌体 D A.甲组的子代T2噬菌体部分含放射性 B.乙组的子代T2噬菌体全部含放射性 C.该实验能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质 D.乙组含放射性的子代T2噬菌体个数与培养时间无关 当堂检测 × √ [辨正误] (1)DNA是所有生物的遗传物质。( ) 提示：某些病毒如HIV、流感病毒的遗传物质是RNA。 (2)酵母菌的遗传物质主要是DNA。( ) 提示：酵母菌的遗传物质是DNA。 (3)病毒的遗传物质是DNA或RNA。( ) (4)原核生物的遗传物质是RNA。( ) 提示：原核生物的遗传物质是DNA。 (5)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA。( ) 提示：细胞核和细胞质内的遗传物质都是DNA。 × × × 当堂检测 【 学以致用 】 D 5.(2024·江西九江期中)下列关于生物的遗传物质的叙述，错误的是(　　) A.豌豆细胞内既有DNA，又有RNA，但是DNA是豌豆的遗传物质 B.真核细胞中的遗传物质是DNA，原核细胞中的遗传物质也是DNA C.T2噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA D.酵母菌的遗传物质经水解后产生的核苷酸种类多于4种 解析：酵母菌的遗传物质是DNA，DNA经水解后产生的核苷酸有4种，D错误。 当堂检测 1.(2024·广东珠海一中模拟)艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行培养实验，结果如表。下列叙述正确的是(　　) D 实验组号 接种菌型 对要加入的S型细菌的细胞提取物所进行的处理 培养基长菌情况 一 R型 — R型、S型 二 R型 蛋白酶 R型、S型 三 R型 RNA酶 R型、S型 四 R型 酯酶 R型、S型 五 R型 DNA酶 R型 当堂检测 ①实验采用了自变量控制中的“加法原理”　②第一、第二组说明S型细菌的蛋白质不是转化因子　 ③加入DNA酶后细胞提取物失去转化活性　 ④该实验说明DNA是生物主要的遗传物质 A.①② B.③④ C.①④ D.②③ B 2.(2024·山东日照期中)某人在培养基上利用肺炎链球菌做了系列实验，实验结果如图所示。下列说法错误的是(　　) A.该实验能够证明加热致死的S型细菌 体内有某种物质仍然具有生理活性 B.该实验证明了S型细菌体内的DNA是 遗传物质 C.此实验的设计遵循了对照原则和单一 变量原则 D.第1、3、4组进行对照可说明S型细菌体内有某种物质能使R型细菌转化成S型细菌 解析：该实验证明加热致死的S型细菌体内有某种物质仍然具有生理活性，能将R型细菌转化为S型细菌，但没有证明S型细菌体内的这种物质是DNA，A正确，B错误。 当堂检测 A 3.(2024·山东潍坊期中)在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对35S标记噬菌体的一组(甲组)不进行搅拌、32P标记噬菌体的一组(乙组)保温时间过长，其结果是(　　) A.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性 B.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性 C.甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性 D.甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性 当堂检测 B 4.(2024·江苏南京高一调研)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。据图推断，下列说法错误的是(　　) A.本实验中水和苯酚的作用是使病毒 的蛋白质和RNA分离 B.该实验设计思路和肺炎链球菌的体 外转化实验完全相同 C.该实验证明TMV的遗传物质是RNA D.本实验中接种RNA组和接种蛋白质组互为对照 解析：该实验的设计思路是将RNA和蛋白质分离，再分别验证其作用；肺炎链球菌的体外转化实验是设法去除大部分糖类、脂质和蛋白质，制成细胞提取物，分别加入蛋白酶、RNA酶、酯酶或DNA酶对细胞提取物进行处理，再进行转化实验，探究细胞提取物内某种成分的转化活性，B错误。 当堂检测 搅拌不充分 理论上 上清液 沉淀物 其中一个大肠杆菌 实际上 ①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？ 保温时间长 实际上 部分噬菌体未侵染 大肠杆菌 理论上 上清液 沉淀物 部分噬菌体释放出来 释放 实际上 保温时间短 ②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$