2026届高三一轮复习生物：DNA的结构课件

大概念五 遗传信息主要编码在DNA分子上 第25讲 DNA是主要的遗传物质 1 肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验 格里菲思 蔡斯和赫尔希 艾弗里 噬菌体侵染细菌的实验 DNA是遗传物质 20世纪40年代以后，科学家通过一系列实验，才以确凿的事实证明了 肺炎链球菌的转化实验 1928年，格里菲思用两种不同类型的肺炎链球菌去感染小鼠，做了肺炎链球菌的体内转化实验。 光滑（Smooth） 有多糖荚膜 有毒性 S型细菌 R型细菌 多糖 荚膜 粗糙（Rough) 无多糖荚膜 无毒性 人肺炎 小鼠败血症 R型细菌 （菌落粗糙） S型细菌 （菌落光滑） ——格里菲思体内转化 荚膜有什么作用？ 肺炎链球菌的转化实验 第一组 不死亡 第二组 死亡 第三组 不死亡 第四组 死亡 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 ——格里菲思体内转化 肺炎链球菌的转化实验 2.格里菲思的体内转化实验 (1)过程与结果： 死亡 不死亡 死亡 ——格里菲思体内转化 肺炎链球菌的转化实验 (2)结果分析 实验①②对比说明R型活细菌____致病性，S型活细菌____致病性；实验②③对比说明被加热致死的S型细菌____ (填“有”或“无”)致病性。 实验②③④对比说明______________________________。 (3)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——__________。 无 有 无 R型活细菌可转化为S型活细菌 转化因子 ——格里菲思体内转化 名师解读 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。 ③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。　　　 肺炎链球菌的转化实验 ——艾弗里体外转化 思考1：加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟转化因子是什么？ DNA RNA 脂质 多糖 蛋白质 设法将DNA和蛋白质等物质分开，直接、单独地观察各自的作用 逐步去除加热杀死的S型菌粗提取物中的某些成分 若去除后转化不能发生，则去除的极有可能为“转化因子” 思考2：请尝试写出实验的设计思路，实验的关键是什么？ 肺炎链球菌的转化实验 ——艾弗里体外转化 3.艾弗里的体外转化实验 (1)实验过程及结果 (2)实验分析 实验①是对照组，②③④⑤是实验组；实验②③④分别说明__________________________________；实验①⑤说明________有转化作用。 (3)实验结论 ________是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 肺炎链球菌的转化实验 ——艾弗里体外转化 蛋白质、RNA、脂质没有转化作用 DNA DNA 肺炎链球菌的转化实验 ——艾弗里体外转化 该实验的设计遵循哪些原则? 实验中自变量控制的方法是什么? 变量：不同种类的酶 实验组 对照组 运用“减法原理”。 酶解法：破坏细胞提取物中相应的蛋白质、RNA、脂质和DNA。 单一变量原则和对照原则。 S型细菌的细胞提取物 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 细胞提取物 细胞提取物十蛋白酶 细胞提取物十RNA酶 细胞提取物十酯酶 细胞提取物十DNA酶 分别加入有R型活细菌的培养基中 出现了S型活细菌 出现了S型活细菌 不出现S型活细菌 科学方法 加法原理 自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理” （教材P46） 与常态比较，人为增加某种影响因素 如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解” ，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液 减法原理 与常态相比，人为去除某种影响因素 如：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，最终判断出DNA是转化因子。 肺炎链球菌的转化实验 ——艾弗里体外转化 R型细菌转化为S型细菌的本质是什么？ 基因重组 S型菌 荚膜 控制荚膜形成的X基因 加热 杀死 被破坏的S型菌 X基因吸附在R型菌表面 X基因 进入R型菌 重组 R型菌转化成S型菌 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。 活细菌全部S型吗？ 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。 肺炎链球菌的转化实验 请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热致死的S型细菌、小鼠等为实验材料，设计一个实验方案证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。请简要写出实验思路并预期实验结果。 实验思路：①将加热致死的S型细菌体内的物质分离，分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌的蛋白质和DNA分别与R型细菌混合一段时间后，再分别注射入甲、乙两组小鼠体内，观察两组小鼠的生存情况。 实验结果与结论：甲组小鼠不死亡，乙组小鼠死亡，并在乙组小鼠体内发现活的S型细菌，则证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。 考点速览 (1)肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性。(2024·甘肃卷，5A)( ) 提示　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验未得出转化因子为DNA这一结论。 (2)肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型菌DNA＋DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子。(2024·甘肃卷，5B)( ) 提示　利用的是“减法原理”。 (3)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。(2021·全国乙卷，5D)( ) 提示　S型菌的DNA已被DNA酶降解失活，不能得到S型菌。 × × × (4)肺炎链球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质。(2018·江苏卷，3C)( ) 提示　仅证明DNA是遗传物质。 (5)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(2017·江苏卷，2A)( ) 提示　格里菲思实验提出转化因子，但没有证明转化因子是DNA。 (6)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。(2017·江苏卷，2B)( ) 提示　单独的DNA无致病性，不能使小鼠死亡。 考点速览 × × × 1.(2022·浙江1月选考，20)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 2.(2025·湖南长郡中学联考)生物将遗传物质传递给其他细胞而非其子代的过程称为基因水平转移，例如农杆菌可通过感染植物细胞实现其基因向植物基因组的转化。肺炎链球菌有S型和R型两种类型。野生型的S型细菌可以在基本培养基上生长，S型细菌发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株A、B需要在基本培养基上分别补充不同氨基酸才能生长。科学工作者将菌株A和菌株B混合后，涂布于基本培养基上，结果如图。下列叙述正确的是(　　) A.有多糖荚膜的R型细菌可抵御吞噬细胞的吞噬而表现出致病性 B.S型细菌和R型细菌的结构不同是基因选择性表达的结果 C.野生型的S型细菌突变为A、B菌株说明基因突变是不定向的 D.菌株A和菌株B混合后可能因基因水平转移而发生了基因重组 D 肺炎链球菌的转化实验 ①格里菲斯-肺炎链球菌转化实验（体内转化实验） ②艾弗里-肺炎链球菌转化实验（体外转化实验） 已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——转化因子 DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质 实际上，艾弗里实验中无法真正去除蛋白质，纯度最高时仍存在0.02%蛋白质和DNA混在一起，因此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？ 艾弗里 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，完成了另一个更具有说服力的实验。 赫尔希 蔡斯 一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒 实验材料： T2噬菌体 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 同位素标记法 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 主要组成元素 C、H、O、N、P 主要组成元素 C、H、O、N、S 同位素标记法 实验方法: 噬菌体侵染细菌实验 将DNA和蛋白质彻底分开，单独去观察 T2噬菌体 大肠杆菌 氨基酸 大肠杆菌 噬菌体侵染细菌实验 思考：能否用含35S、32P的培养基直接培养噬菌体的蛋白质和DNA？ 若不能，请写出培养的思路？ 思路：先标记细菌→再用标记后的大肠杆菌培养T2噬菌体→进而标记T2噬菌体 T2噬 菌 体 培养 培养 35S标记的___________ 32P标记的___________ T2噬菌体 T2噬菌体 + + 培养 含32P的 _________ 大肠杆菌 含32P的细菌培养基 大肠杆菌 含35S的 _________ 大肠杆菌 含35S的细菌培养基 + 培养 大肠杆菌 噬菌体侵染细菌实验 噬菌体侵染细菌实验 35S标记的噬菌体 大肠杆菌 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 说明蛋白质没有进入大肠杆菌； 子代噬菌体不具有亲代噬菌体的蛋白质。 实验过程:噬菌体侵染大肠杆菌 噬菌体侵染细菌实验 32P标记的噬菌体 子代噬菌体中含32P 大肠杆菌 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 结论：DNA是真正的遗传物质 注意：不能说蛋白质不是遗传物质。 说明DNA进入大肠杆菌； 子代噬菌体具有亲代噬菌体提供的DNA。 噬菌体侵染细菌实验 肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验 噬菌体侵染 大肠杆菌实验 实验者 思 路 分离方式 结 论 三个经典实验的对比 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们的功能。 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 放射性同位素标记法： 分别标记DNA和蛋白质 证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质 格里菲思 艾弗里及其同事 赫尔希和蔡斯 加热杀死的S型 细菌体内有 “转化因子” 只有DNA是遗传物质吗？ 烟草花叶病毒感染实验 RNA 正常 患病 RNA 蛋白质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 动物、植物、真菌 原核生物 细菌、蓝细菌 非细胞生物 DNA病毒 T2噬菌体 RNA数病毒 艾滋病病毒、新型 冠状病毒 DNA和RNA DNA RNA DNA RNA DNA DNA是主要的遗传物质：绝大多数生物的遗传物质是_____，只有极少数生物的遗传物质是_____。因此，_____是主要的遗传物质。 DNA RNA DNA 生物体内的核酸种类及遗传物质 考点速览 (1)噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制。(2024·甘肃卷，5C)( ) 提示　利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制。 (2)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。(2022·广东卷，5C)( ) (3)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，22A)( ) 提示　需单独标记。 × √ × (4)噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA。(2022·湖南卷，2C)( ) 提示　噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA。 (5)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，3A)( ) 提示　蛋白质和DNA中都有N。 (6)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(2018·全国卷Ⅱ，5B)( ) 提示　T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。 (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，2D)( ) 提示　只有含有母链DNA的才有32P标记。 × × × × 考点速览 噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 $