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1节 DNA是主要的遗传物质 第3章 基因的本质 人教版 生物学 必修2 1.了解“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。 2.掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论。（重点） 3.掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。（难点） 4.理解DNA是主要遗传物质的结论。 目标引领 学习目标 素养目标 1.生命观念：通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染等实 验认同DNA是主要的遗传物质。 2.科学探究：设计实验探究生物的遗传物质。 3.科学思维：分析加法原理和减法原理在生物实验中的 应用。 2 20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种给物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。 1.你认为遗传物质可能具有什么特点？ 遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定等等。 2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些? 例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等等。 DNA 蛋白质 染色质 染色体 问题激疑 1 2 3 4 5 孟德尔通过豌豆实验证明 生物的性状由遗传因子控制 染色体在遗传上的 连续性和稳定性 摩尔根通过果蝇实验 证明基因位于染色体上 科学家发现：染色体主要 组成成分蛋白质和DNA 遗传物质是DNA 还是蛋白质？ 一、对遗传物质的早期推测 自主探究 4 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。 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。 没发现其他大分子有类似的结构特点。 蛋白质是生物体的遗传物质。 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。 20世纪20年代 20世纪30年代 一、对遗传物质的早期推测 二、肺炎链球菌的转化实验 实验材料： R型、S型肺炎双球菌和小白鼠 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 有无毒性 表面光滑 Smooth 表面粗糙 Rough 有 无 荚膜的化学本质是多糖 多糖 荚膜 自主探究 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。 6 注射 R型活细菌 小鼠不死亡 第一组 注射 S型活细菌 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 第二组 注射 加热致死的S型细菌 小鼠不死亡 第三组 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 第四组 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 说明 R型菌无毒性 说明 S型菌有毒性 说明 加热杀死的S型菌失去毒性 1.格里菲斯肺炎链球菌转化实验 对照原则、单一变量原则 人教版 生物学 必修2 从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以判断：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” 。 R型菌 S型菌 转化因子 S型菌 后代 “谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质” 1.格里菲斯肺炎链球菌转化实验 2.艾弗里肺炎链球菌转化实验 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？ 但究竟哪一个才是转化因子呢？ 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。 人教版 生物学 必修2 实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。 对照原则、单一变量原则 2.艾弗里肺炎链球菌转化实验 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第一组 + S型细菌 R型细菌 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第二至四组 + S型细菌 R型细菌 混合 混合 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取液 第五组 + 混合 只长R型细菌 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 人教版 生物学 必修2 格里菲斯肺炎链球菌转化实验和艾弗里肺炎链球菌转化实验的区别   格里菲斯肺炎链球菌转化实验 艾弗里肺炎链球菌转化实验 培养场所 巧妙构思 实验结论 小鼠体内 培养基 将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化 将物质分离提纯后， 直接、单独的观察各物质的作用 存在某种转化因子让R→S DNA才是使R型菌 产生稳定遗传变化的物质 “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。 结论 自主探究 该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？ 遵循单一变量原则和对照原则。 其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。 最大的困难是：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等） 与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。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”。 科学方法 加法原理 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”；与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”； 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。 思考：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？ 三、T2噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体侵染细菌的电镜照片 T2噬菌体 蛋白质的组成元素： DNA的组成元素： C、H、O、N、S C、H、O、N 、P T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。 （含S） （含P） ——用32P标记 ——用35S标记 合作解疑 三、T2噬菌体侵染细菌的实验 吸附 注入 合成 组装 释放 吸附 注入 合成 组装 释放 T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。 人教版 生物学 必修2 三、T2噬菌体侵染细菌的实验 实验方法： 实验过程： 实验思路： 将蛋白质和DNA完全分开，单独观察他们的作用 32P 35S 放射性同位素标记法。（分别标记蛋白质和DNA） 先标记细菌再标记噬菌体 35S标记的噬菌体 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 上清液放射性很高， 沉淀物放射性很低。 上清液放射性很低， 沉淀物放射性很高。 子代噬菌体中无35S 子代噬菌体中含32P 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 实验结果： 实验结论： 子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是噬菌体的遗传物质。 用35S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 噬菌体侵染细菌的实验 回看 实验中采用搅拌和离心等手段，目的是： 仅有图上的实验过程， (能或不能)说明蛋白质不是遗传物质，原因是 。 让噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离。 不能 蛋白质外壳没有进入细菌体内 用35S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 噬菌体侵染细菌的实验 回看 35S标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造成的？ 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。 32P标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的？ 培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌； 培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 两个经典实验的比较 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 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内） RNA是遗传物质的实验证明 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 得到全新病毒 不能得到病毒 ： RNA 蛋白质 烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA 患病 不患病 精讲点拨 COVID--19 SARS病毒 艾滋病病毒 少数病毒的遗传物质是RNA 流感病毒 拓展延伸 25 病毒 DNA是主要的遗传物质 这句话的含义是： 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。 不同生物体内遗传物质 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 玉米、小麦、人 原核生物 乳酸菌、蓝细菌 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 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TMV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 DNA是主要的遗传物质 知识建构 1.下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是（ ） A.格里菲思认为已经加热致死的S型细菌中含有转化因子 B.格里菲思的实验表明S型细菌的DNA可以使小鼠死亡 C.艾弗里的实验不能证明蛋白质不是遗传物质 D.艾弗里的实验运用了“加法原理” √ 巩固训练 2.1952年，赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌体时，正确的做法是（） A.分别用含35S和32P的人工培养基培养T2噬菌体 B.分别用含35S和32P的培养基培养细菌，再分别用上述细菌培养T2噬菌体 C.分别将35S和32P注入鸡胚，再用T2噬菌体感染鸡胚 D.分别用含35S和32P的动物血清培养T2噬菌体 √ 巩固训练 A.锥形瓶内的培养液中有含32P的物质，以便用32P标记噬菌体 B.离心前搅拌的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离 C.若只有C中含大量放射性，可直接证明噬菌体的遗传物质是DNA D.实验中B对应部分有少量放射性，可能原因是搅拌不充分 3.下图为“以32P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌”的实验示意图。下列有关叙述正确的是（） √ 巩固训练 4.下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，由此可以判断 A.RNA进入叶子的细胞后，能繁殖出正常的子代病毒 B.TMV的蛋白质没有进入烟草细胞中 C.侵入烟草细胞的RNA含有A、T、G、C四种碱基 D.RNA是TMV的主要遗传物质 √ 巩固训练 5.如图所示，两种不同的植物病毒甲、乙，经重建形成“杂种病毒丙”，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是 √ 巩固训练 6.下列关于生物遗传物质的叙述，正确的是( ) A.所有生物的遗传物质都是DNA B.DNA和RNA在细胞中均存在，其中DNA是主要的遗传物质，RNA是 次要的遗传物质 C.真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少数病毒的遗 传物质是RNA D.真核生物、原核生物的遗传物质是DNA，其他生物的遗传物质是RNA √ 巩固训练 $