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

第三章 基因的本质 ①结构相对稳定； ②能够储存大量的遗传信息； ③能够自我复制，从而把遗传信息传递给下一代； ④能够指导蛋白质的合成，表现出生物体的性状。 1 人们已经认识到DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，但对于DNA分子的 没有清晰了解，认为 是遗传物质的观点仍然占主导地位 1952年 完成了噬菌体侵染细菌的实验，最终得出：DNA才是真正的遗传物质。 1928年英国科学家 完成肺炎链球菌的体内转化实验，提出转化因子的概念 大多数科学家认为 是生物体的遗传物质 20世纪20年代 20世纪30年代 1944年 1928年 1952年 蛋白质 结构 蛋白质 1944年，美国科学家 完成了肺炎链球菌体外转化实验，指出转化因子很可能是DNA。 艾弗里 格里菲思 赫尔希和蔡斯 早期人们对遗传物质的推测 人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质。这就使人们很自然地想到氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。当时对于其他生物大分子的研究，还没有发现与此类似的结构特点。 2 一、肺炎链球菌的“体内”转化实验： （1928年，格里菲思） 肺炎链球菌（P43） 类型 R型肺炎链球菌 S型肺炎链球菌 菌体 菌落 毒性 无荚膜 有荚膜 粗糙 光滑 无毒 有毒，使人和小鼠患肺 炎，小鼠并发败血症死亡 3 实验过程： R型菌 S型菌 加热杀 死的S型菌 加热杀死的S型菌 ＋R型细菌 小鼠不死亡 小鼠不死亡 小鼠死亡，从小鼠体内分理出S型活细菌 小鼠死亡，从小鼠体内分理出S型活细菌 格里菲思推断: 已经加热杀死的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——转化因子。 是否有R型细菌？ R型活菌无毒 S型活菌有毒 加热杀死的S型菌无毒 存在“转化因子” 4 5 这种转化因子到底是什么物质呢？ DNA 蛋白质 RNA S型菌的化学成分 糖类 脂类 其他物质 二、肺炎链球菌的体外转化实验： （ 1944年，艾弗里） 实验思路： 2. 实验过程： 3. 实验结论： 在加热杀死的S型细菌的提取物中，分别去除某种物质，观察能否使R型细菌发生转化 转化因子是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 第1组是空白对照组 6 自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理” 在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”； 加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。例如在必修一酶一节中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别做了加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”； 减法原理：与常态相比，人为去除某种影响因素。例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，这利用了“减法原理”。 7 R型细菌转化为S型细菌的实质是什么？ 转化率一般很低，为什么最后可以形成大量S型细菌？ S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中（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 肺炎链球菌的体外转化实验是否证明蛋白质等不是遗传物质？ 是 发生转化后的S型菌与原S型菌的遗传信息是否完全一致？ 8 例1、某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验，进行了以下4个实验： ①R型细菌的DNA+DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠 ②S型细菌的DNA+DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠 ③R型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠 ④S型细菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠 以上4个实验中小鼠的情况依次是( ) A.存活、存活、存活、死亡 B.死亡、存活、存活、存活 C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、死亡 B 死亡 存活 存活 存活 10 D 1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体和大肠杆菌为材料，利用放射性同位素标记法，完成了一个更有说服力的实验----噬菌体侵染细菌的实验 蛋白质（外壳）、DNA 专门寄生于大肠杆菌体内 吸附 注入 合成 组装 释放 ATP、酶等均由大肠杆菌提供 大肠杆菌体内的四种脱氧核苷酸。 大肠杆菌体内的氨基酸 化学组成： 2. 生活方式： 3、T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程： 4. T2噬菌体合成DNA的原料来自？ 5、合成蛋白质的原料？ T2噬菌体（DNA病毒） 三、（T2）噬菌体侵染细菌（大肠杆菌）的实验 设法把DNA和蛋白质分开，单独观察它们的作用。 1. 实验思路： 放射性同位素标记法（同位素示踪法） 2. 实验方法： 用哪种放射性元素分别标记T2噬菌体蛋白质和DNA？如何标记？ 35S 32P 1、用含有放射性元素的普通培养基来培养T2噬菌体。 2、先用含放射性元素的培养基培养大肠杆菌，再用大肠杆菌培养T2噬菌体。 3. 实验过程： 蛋白质未进入大肠杆菌中 DNA进入大肠杆菌中 子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的 沉淀物检测不到放射性 上清液检测不到放射性 搅拌目的：将细菌和吸附在其表面的噬菌体外壳分离 离心目的：上清液析出T2噬菌体外壳、沉淀物留下细菌（大肠杆菌） 用35S标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在上清液中;用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中。想一想，这一结果说明了什么?进一步观察发现:在细菌裂解释放出的菌体中，可以检测到“P标记的DNA，但不能检测到35S标记的蛋白质。想一想，这一结果又说明了什么?赫尔希和蔡斯的实验表明:噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此: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。 14 搅拌不充分 考虑以下问题： (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因？ (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因？ 保温时间过短或过长 保温时间过短或过长 搅拌不充分 (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因 ①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。 ②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 ，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 15 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 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 4. 实验结果： 5. 实验结论： DNA是T2噬菌体的遗传物质 本实验有没有对照实验？有没有证明蛋白质不是遗传物质？为什么？ 没有。因为蛋白质外壳没有进入细菌体内 本实验为“对比实验”； 16 (1)32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质 (　　) (2)噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中 (　　) (3)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体 (　　) (4)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成 (　　) (5)用1个含35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S（ ） 判断下列叙述的正误 × √ × √ × 例1、赫尔希和蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无32P标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。下列叙述不正确的是（　） A. 搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体蛋白质外壳与大肠杆菌分离 B. 32P主要集中在沉淀物中，上清液中也能检测到少量的放射性 C. 如果离心前混合时间过长，会导致上清液中放射性较高 D. 噬菌体吸收和利用培养基中含有32P的核苷酸从而被标记 D 例2．某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是 (　　) A．35S标记的是噬菌体的DNA B．沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关 C．上清液a中放射性较强 D．上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质 A 【解析】35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNA不含有S元素，A错误；若搅拌不充分，一部分蛋白质外壳不能与大肠杆菌分离，会随大肠杆菌进入沉淀中，使沉淀物b中放射性增强，该实验没有标记DNA，不能说明DNA的作用，故不能证明DNA是遗传物质，B、D正确；充分搅拌离心后，含放射性的蛋白质外壳进入上清液，使上清液a中放射性较强，C正确。 20 复习1“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验，主要过程如下：①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述正确的是 (　　) A．①需要利用分别含有35S和32P的大肠肝菌 B．②中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败 C．③的作用是加速细菌的解体 D．④的结果是沉淀物中检测到放射性 A 解析：④的结果是上清液或沉淀物中分别检测到放射性。 【解析】①需要利用分别含有35S和32P的大肠杆菌；②中少量噬菌体未侵入细菌不会导致实验失败，只要有大量噬菌体侵入细菌就能表明遗传物质的传递情况；③的作用是加速噬菌体和细菌的分离；④的结果是上清液或沉淀物中分别检测到放射性。 21 复习2.关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　　) A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体 B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养 C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致 D．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质 C 【解析】噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养；保温时间不能过长，若保温时间太长，则可能有含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中也能检测到放射性；用35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，离心后存在于沉淀物中；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。 22 复习3、噬菌体侵染细菌实验中，在细菌体内合成蛋白质以下叙述正确的是（　） A．DNA 、原料和酶来自细菌 B．DNA、酶来自噬菌体，核糖体和氨基酸原料来自细菌 C．DNA来自细菌，氨基酸原料来自噬菌体 D．DNA来自噬菌体，核糖体、氨基酸原料和酶由细菌提供 23 D 24 DNA是唯一的遗传物质吗？ “烟草花叶病毒”侵染烟草实验 蛋白质 RNA 分别侵染健康烟草植株 患病 不患病 得到全新病毒 不能得到病毒 ： 结论： 是烟草花叶病毒的遗传物质。 RNA 本实验能不能证明RNA进入了烟草细胞？能不能证明蛋白质不能进入烟草细胞？ TMV 2 RNA 2 蛋白质 2 蛋白质 1+RNA 2 TMV 1 RNA 1 蛋白质 1 蛋白质 2+RNA 1 TMV 2 TMV 1 烟草花叶病毒重建实验示意图 分别侵染健康烟草植株 可以得到哪种病毒？ 26 例题．已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟草叶片，但两者致病斑不同。有人用这两种病毒做实验，具体步骤和结果如下图所示。下列说法错误的是 (　　) D　 A．c表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草叶片，结果是烟草叶片上不出现病斑 B．d表示用HRV的RNA感染烟草叶片，结果是烟草叶片上出现病斑 C．f表示TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA组成的“杂种病毒”产生的后代是HRV D．该实验的结论是病毒的遗传物质是RNA，而不是蛋白质 【解析】由题图可知，c表示用TMV的蛋白质外壳感染烟草叶片，结果是烟草叶片上没有出现病斑，A正确；d表示用HRV的RNA感染烟草叶片，结果是烟草叶片上出现病斑，B正确；e中的杂交病毒感染烟草叶片后，在繁殖子代病毒的过程中，合成蛋白质的模板来自HRV的RNA，合成蛋白质的原料由烟草细胞提供，繁殖出来的子代病毒具有HRV的RNA和HRV的蛋白质外壳，C正确；该实验的结论是车前草病毒的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，D错误。 27 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 DNA和RNA 酵母菌玉米、人 原核生物 细菌、蓝藻 非细胞生物 多数病毒 T2噬菌体 少数病毒 DNA 仅有DNA 仅有RNA DNA RNA 艾滋病病毒、SARS病毒 四、生物的遗传物质 绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。 所以说：DNA是主要的遗传物质。 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 核酸种类 含氮碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 DNA或RNA DNA和RNA DNA和RNA 4种 4种 5种 5种 8种 8种 DNA或RNA DNA DNA 小结 2、如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染未被标记的细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素是（ ） A、可在外壳中找到15N和35S B 、可在DNA中找到15N和32P C、可在外壳中找到15N D、可在DNA中找到15N、 32P、35S B 1、下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是(　　) A．豌豆的遗传物质主要是DNA B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上 C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素 D．烟草的遗传物质是RNA B 练习 3．含35S、32P的噬菌体侵染细菌，结果子代噬菌体（　　） ①蛋白质均有放射性 ②蛋白质均无放射性 ③DNA绝大多数有放射性 ④DNA绝大多数无放射性 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 31 D 32 4．下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述中，错误的是(　　) A．格里菲思和艾弗里所做的分别是体内转化实验和体外转化实验 B．格里菲思的实验只能证明S型菌含有能让R型菌发生转化的因子 C．艾弗里的实验发现S型菌的DNA或蛋白质与R型菌混合培养，均能发生细菌转化 D．“细胞提取物＋DNA酶”的一组中能证明DNA的水解产物不是遗传物质 C 【解析】格里菲思和艾弗里分别做了体内转化实验和体外转化实验，其中体内转化实验并不能证明DNA是遗传物质，只能证明S型菌含有能让R型菌发生转化的因子，A、B正确。只有S型菌的DNA才是“转化因子”，蛋白质不能让R型菌发生转化，C错误。细胞提取物中的DNA被DNA酶催化水解，且该组细菌没有发生转化，所以“细胞提取物＋DNA酶”的一组中能证明DNA的水解产物不是遗传物质，D正确。 32 5．肺炎链球菌有许多类型，有荚膜的S型菌有毒性，能引起人患肺炎或引起小鼠患败血症死亡，无荚膜的R型菌无毒性。下图某兴趣小组为所做的细菌转化实验。相关说法错误的是 (　　) A．丙组实验结果为小鼠不死亡 B．能导致小鼠患败血症死亡的有甲、丁两组 C．戊组实验表明，加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌 D．丁组产生的有毒性的肺炎链球菌不能将该性状遗传给后代 D 【解析】含有荚膜的肺炎链球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎链球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡。戊组加S型菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型菌，而丁组产生的有毒性的肺炎链球菌是由遗传物质的改变引起的，可以遗传给后代。 33 34 谢谢 35 36 请阅读课本45页，思考下列问题： 噬菌体侵染细菌的过程 1、保温、搅拌、离心的目的各是什么？ 2、离心后上清液中主要含什么物质？沉淀物中主要含什么物质？ 结果分析 1.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，离心后放射性主要存在于 。 2.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，离心后放射性主要存在于 。 沉淀物中 上清液中 5、实验结果、结论 亲代 噬菌体 寄主 细胞内 子代 噬菌体 32P标记DNA 35S标记蛋白质 37 32P标记DNA 有 DNA 32P标记 35S标记蛋白质 外壳蛋白质 35S DNA是遗传物质 1、噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。 2、子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。 实验结论 有 无 无 37 赫尔希和蔡斯的实验 思考与讨论：如何标记噬菌体？ ②细菌+含32P的培养基 含32P的细菌 ①噬菌体+含35S的细菌 ②噬菌体+含32P的细菌 第一步：标记大肠杆菌 含35S的细菌 ①细菌+含35S的培养基 第二步：标记噬菌体（用标记的细菌分别培养噬菌体） 含35S的噬菌体 含32P的噬菌体 第一组 实验 第二组 实验 亲代噬菌体 35S 标记蛋白质 32P 标记DNA 子代噬菌体 外壳蛋白质 无35S标记 DNA有32P 标记 DNA分子才 是真正的 遗传物质 两实验的比较 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 思路 设计原则 处理方式 实验结论 要点突破 设法将DNA与其他物质分开，单独直接研究 对照原则（相互对照） 直接分离 同位素标记法 DNA是遗传物质， 蛋白质等不是遗传物质 DNA是遗传物质 没有证明蛋白质不是遗传物质 $