3.1DNA是主要的遗传物质课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 孟德尔 我发现生物的性状由遗传因子控制！ 我还发现了他们的传递规律！ 科学家甲 孟德尔大神说的对！ 1866年 1900年 孟德尔 我是天才！ 我开创了 一个新时代！ 科学家乙 孟德尔大神说的对！ 科学家丙 孟德尔大神说的对！ 生物大神的群聊（500） 约翰逊 楼上的大神们说的很对 ，但我准备把遗传因子改名叫基因，这样感觉顺多了。 萨顿 我发现孟德尔的遗传定律和减数分裂过程似乎在冥冥之中有联系。 萨顿 我知道了！基因在染色体上！ 但是我证明不了！！！ 1903年 1908年 摩尔根 我觉得孟德尔和萨顿的理论都是瞎扯，还是看我的吧！ 摩尔根 两位大神说的对！ 我发现了一只可爱的白眼果蝇，用它证明了两位大神的观点！！ 我为孟德尔举大旗！ 1910年 摩尔根 1 提出“遗传因子”，并总结遗传规律 2 把“遗传因子”命名为基因 3 提出基因在染色体上的假说 4 实验证明基因位于染色体上 科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 5 遗传物质的探索 DNA ? 蛋白质 孟德尔 约翰逊 萨 顿 摩尔根 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。 没发现其他大分子有类似的结构特点。 20世纪20年代 蛋白质是生物体的 遗传物质。 20世纪30年代 人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子 意识到DNA的重要性，但对DNA结构没有清晰认识。 蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。 对遗传物质的早期推测 DNA是遗传物质的证据 赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 格里菲思 艾弗里 赫尔希 蔡斯 20世纪初，肺炎大爆发，美国每年有5万人因肺炎去世。而引发肺炎的罪魁祸首是肺炎链球菌。 肺炎链球菌能引起人的肺炎和呼吸系统的疾病。对小鼠也有极大的杀伤力，使小鼠患肺炎，并发败血症死亡。 肺炎链球菌 小鼠死亡 败血症（septicemia），是指细菌进入血液循环，并在其中生长繁殖、产生毒素而引起的全身性严重感染。临床表现为发热、严重毒血症状、皮疹瘀点、肝脾肿大和白细胞数增高等。分革兰阳性球菌败血症、革兰阴性杆菌败血症和脓毒败血症。以抗生素治疗为主，辅以其他治疗方法。预防措施为避免皮肤粘膜受损，防止细菌感染。 肺炎链球菌 S型 菌落光滑Smooth R型 菌落粗糙 Rough 有荚膜 (主要为多糖） （有致病性） 无荚膜 （无致病性） 肺炎链球菌的转化实验 菌落是由细菌在固体培养基中形成的肉眼可见的细胞群落。 S型肺炎链球菌有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑。R型肺炎链球菌缺乏多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙。 R型细菌感染人或动物时，容易被吞噬细胞吞噬并杀死，因此R型细菌不具有致病性。S型细菌的荚膜可以抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主细胞内生活并繁殖，因此具有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发白血症死亡。 9 说明R型菌无毒性 说明S型菌有毒性 R型菌 将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后注入 肺炎链球菌的转化实验——格里菲斯的体内转化实验 说明加热杀死的S型菌失去毒性 R + S 活R 死S 小鼠死亡 S 活S S中的转化因子 结论：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” 。 “谁在转化实验中起作用？”，“转化因子究竟是什么物质？” 肺炎链球菌的转化实验——体内转化 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 在杀死的S型细菌中含有哪些物质？ 你会如何设计实验进一步探究？ 实验思路： 设法把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。 含有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + R型细菌 S型细菌 混合 肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验 含有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + R型细菌 S型细菌 混合 加入蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 13 肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验 含有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + R型细菌 混合 加DNA酶 a.加DNA酶的作用是什么？ 去除S型细菌的细胞提取物中的DNA b.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？ 说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。 14 结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 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； 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； 注意： 肺炎链球菌的转化实验——体外转化 艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论： 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 整合 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 转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息。 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养场所 实验思路 实验结果 实验结论 联系 小鼠体内 培养基 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 利用不同的酶，每一组实验特异性地去除一种物质，从而观察这种物质对转化的影响 混合注射组小鼠死亡，分离出S型活细菌 S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌 已经被加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子” DNA是S型细菌的遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质 ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎链球菌； ②体内转化实验是基础，仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”，而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA； ③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则 肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较 例1. 某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验 ①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠 ②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠 ③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌→注射入小鼠 ④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌→注射入小鼠 以上4个实验中小鼠存活的情况依次是 （ ） A．存活、存活、存活、死亡 B．存活、死亡、死亡、存活 C．死亡、死亡、存活、存活 D．存活、死亡、死亡、死亡 D 19 例2. 格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上实行了著名的转化实验，此实验结果（D ） 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 20 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转化实验） 科学方法 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 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） 科学方法 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 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？ 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技术，完成了另一个有说服力的实验。 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。 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噬菌体侵染细菌实验 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？ 实验方法：放射性同位素标记 组成元素 蛋白质: DNA： C、H、O、N、S C、H、O、N、P 35S 标记蛋白质 32P标记DNA T2噬菌体侵染细菌实验 假设一：只有DNA注入； 假设二：只有蛋白质注入； 假设三：DNA和蛋白质都注入 如何单独获得只有35S或32P标记的T2噬菌体？ 35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体 T2噬菌体侵染细菌实验 可不可以直接将T2噬菌体放在培养基中培养？ 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。 实验过程： 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 第二步：标记T2噬菌体 噬菌体＋含35S的大肠杆菌→ 含35S的噬菌体 噬菌体＋含32P的大肠杆菌→ 含32P的噬菌体 第一步：标记大肠杆菌 第三步：已标记噬菌体侵染未标记的大肠杆菌 分别用35S或32P标记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 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 ： 保温、搅拌、离心的作用是什么？ 搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离 离心：使亲子代噬菌体分离获得含有子代噬菌体的大肠杆菌 请根据实验设计思路，小组合作推理出理论实验结果，填写在表格中。 噬菌体侵染细菌的实验 35S标记的蛋白质组 32P标记的DNA组 上清液 沉淀物 上清液 沉淀物 假说一 假说二 假说三 有放射性 无放射性 无放射性 有放射性 无放射性 有放射性 有放射性 无放射性 无放射性 有放射性 无放射性 有放射性 分别用35S或32P标记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 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 ： 上清液放射性很高， 沉淀物放射性很低。 子代噬菌体中无35S 上清液放射性很低， 沉淀物放射性很高。 子代噬菌体中含32P 35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？ 32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？ 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 有无放射性原因 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 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 ①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？ 搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。 保温时间长 理论上 上清液 沉淀物 实际上 部分噬菌体未侵染 大肠杆菌 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？ 吸附 注入 合成 组装 释放 噬菌体借尾丝吸附在细菌表面 把DNA注入到细菌细胞 利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的DNA、蛋白质 新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体 细菌解体，释放出噬菌体 35 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验 处理方式 对照原则 实验结论 设计思路 直接分离 同位素标记法 S型细菌的分离物质分别与 R型细菌混合培养相互对照 分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照 设法将DNA与其他物质分开， 单独地直接研究各自不同的遗传功能 DNA是遗传物质 DNA是遗传物质 两个经典实验的比较 如果你是科学家，请设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？ 遗传物质的现代发现 37 结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 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 ： RNA 蛋白质 遗传物质的现代发现 38 SARS病毒 艾滋病病毒（HIV） COVID--19 流感病毒 埃博拉病毒 RNA可作为某些病毒的遗传物质 遗传物质的现代发现 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 ①绝大多数生物以DNA为遗传物质 凡是有DNA的生物 凡是细胞结构的生物 ②极少数生物没有DNA，只有RNA一种核酸，则RNA是遗传物质， 如烟草花叶病毒、艾滋病病毒HIV、大多数流感病毒等 就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。 DNA是主要的遗传物质 1. 下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述正确的是(　　) A.格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质 B.艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术 C.赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质 D.烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质 2. 甲、乙为两种不同的病毒，经病毒重建形成“杂种病毒”丙，用丙病毒侵染植物细胞，在植物细胞内产生的新一代病毒可表示为（ ） null 992.65283 ¼´Ê±ËÑË÷£¬º£Á¿·ÖÏí ÒôЦÍø - Yisell.com º£Á¿ÒôЧÉùÒôËزÄËÑË÷ÏÂÔØ·þÎñ 2015 3030.2073 eng - http://www.yisell.com null 2208.0 Lavf57.41.100 Lavf57.62.100 $