3.1核酸是遗传物质课件-2025-2026学年高一下学期生物浙科版必修2

该高中生物学课件聚焦“核酸是遗传物质”核心知识点，通过情境导入梳理19世纪中期至20世纪中期遗传物质探索的时间脉络，从孟德尔遗传因子到摩尔根基因位于染色体说，搭建认知支架连接前后知识。 其亮点是以经典实验为线索，通过问题驱动（如“转化因子是谁”）和科学方法（艾弗里实验“减法原理”、噬菌体同位素标记）培养科学思维与探究实践，课堂小结系统整合实验结论，助力学生构建知识网络，也为教师提供结构化教学资源。

第一节 核酸是遗传物质 第三章 遗传的分子基础 本章学习目标 1.概述生物遗传的物质基础以及DNA作为遗传物质的证据。 2.说明DNA分子结构及其特点，阐明DNA分子复制过程、特点和意义。 3.概述遗传信息的传递和表达过程，阐明遗传密码及其在遗传信息表达中的作用。 4.说明中心法则及其发展。 5.举例说明表观遗传现象。 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。 情境导入 遗传物质探索之路 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。 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 “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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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？ 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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。 细菌代表生物大肠杆菌模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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 格里菲思 艾弗里 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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） 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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？ 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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 3、实验过程： 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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？ 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 由此推测，在加热杀死的S型菌中，一定有一种物质能把某些R型菌转化为S型菌。换句话说，S型菌中的“转化因子”进入R型菌体内，引起R型菌稳定的遗传变异。这就是病死小鼠中有活的S型菌的根本原因。 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 细胞的物质 水 无机盐 核酸 糖类 蛋白质 脂质 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】 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。 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 1. 自变量： 。 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 艾弗里 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 艾弗里及等人的肺炎链球菌体外转化实验 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： 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 艾弗里及等人的肺炎链球菌体外转化实验 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。 第一组 R型细菌 S型细菌提取物 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 艾弗里及等人的肺炎链球菌体外转化实验 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 艾弗里及等人的肺炎链球菌体外转化实验 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) 第五组 R型细菌 S型细菌提取物 DNA酶 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 艾弗里及等人的肺炎链球菌体外转化实验 （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。 肺炎链球菌转化实验是证实DNA是遗传物质的最早证据来源。 对肺炎链球菌转化实验的研究证实了这样的论断：DNA是遗传物质，DNA赋予了生物的遗传特性。 蛋白质变性 基因重组 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 艾弗里及等人的肺炎链球菌体外转化实验 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 两组肺炎链球菌转化实验得比较: 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。 尾部 头部 DNA 蛋白质 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 为了检验DNA是否为遗传物质，赫尔希和蔡斯运用同位素标记特定物质的方法，将噬菌体进行标记，使其侵染大肠杆菌，通过追踪物质的去向，进一步明确发挥遗传作用的物质究竟是DNA还是蛋白质。 赫尔希 蔡斯 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 1.化学组成：遗传物质： ，含 元素(含特征元素)， 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 DNA 蛋白质 头部 尾部 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 3.增殖过程： 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 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 （增殖过程噬菌体只提供自身的DNA ） 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 3.增殖过程： 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】 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 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 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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。 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 噬菌体侵染细菌的实验分析 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 双螺旋结构模型揭露了DNA分子的结构 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 【讨论】怎么证明这些生物的遗传物质是RNA？ 有些病毒的遗传物质是RNA 烟草花叶病毒 RNA 被感染烟叶 正常烟叶 蛋白质 【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。 烟草花叶病毒的实验 有些病毒的遗传物质是RNA 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 【任务1】请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质： 有些病毒的遗传物质是RNA 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 有些病毒的遗传物质是RNA 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 课堂小结 随堂小测 1.关于核酸是遗传物质的经典实验，下列叙述正确的是(   ) A.将加热杀死的S型菌注入小鼠体内，大部分小鼠患败血症死亡 B.将R型活菌与S型菌的DNA混合后培养，涂布所得的菌落均为光滑型 C.用32P标记的噬菌体侵染未标记细菌，经搅拌离心后仅在沉淀物中检测到放射性 D.用烟草花叶病毒的蛋白质感染正常烟草，不会从其叶片中分离出子代病毒 答案：D 解析：A、加热杀死的S型菌失去毒性，注入小鼠体内，小鼠不会患败血症死亡，A错误； B、R型活菌与S型菌的DNA混合培养，部分R型菌转化为S型菌，涂布所得菌落有光滑型(S型)和粗糙型(R型)，B错误； C、32P标记噬菌体的DNA，侵染未标记细菌后，DNA进入细菌体内，搅拌离心后，沉淀物(细菌)中放射性强，但上清液中也可能有少量放射性(如保温时间过短，部分噬菌体未侵入；保温时间过长，细菌裂解释放子代噬菌体)，C错误； D、烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，蛋白质不携带遗传信息，用其蛋白质感染正常烟草，不会产生子代病毒，D正确。 故选D。 随堂小测 2.科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是(   ) A.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 B.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 C.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 D.烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状 随堂小测 答案：D 解析：肺炎链球菌体内转化实验中，不能证明是加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性，A错误；肺炎链球菌体外转化实验中，利用了自变量控制的“减法原理”,B错误；噬菌体侵染实验中，其DNA进入宿主细胞后，利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制，C错误；烟草花叶病毒实验中，分别将病毒的RNA和蛋白质注入烟草，即以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状，说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,D正确。 3.烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟叶，但二者致病的病斑不同，如下图所示。下列说法中不正确的是(   ) A.a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用 B.b过程表示用HRV的RNA单独感染烟叶，结果说明其具有感染作用 C.c、d过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”感染烟叶，结果说明该“杂种病毒”有感染作用，表现病症为感染HRV症状，并能从中分离出HRV D.该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质 随堂小测 答案：D 解析：a过程中烟叶没有出现病斑，表示用TMV蛋白质外壳感染烟叶，TMV的蛋白质外壳没有侵染作用，A正确；b过程中烟叶出现病斑，表示用HRV的RNA单独接种烟叶，其有侵染作用，B正确；c、d过程表示用TMV外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶出现病斑，并能从中分离出车前草病毒，说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，C正确；该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，不能证明蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质，D错误。 随堂小测 Lavf58.29.100 $