3.1 DNA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 第1节 DNA是主要的遗传物质 1 01 02 03 学习目标 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。（生命观念） 掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；体验探究生物遗传物质的实验思路；分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。（科学思维、科学探究） 认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。（社会责任） 1 1866年 孟德尔发 现遗传定律 2 1891年 科学家描述 减数分裂全过程 3 1903年 萨顿假说： 基因和染色体存在平行关系 5 20世纪中叶 染色体主要由蛋白质和DNA组成 1909年 4 摩尔根证明： 基因在染色体上 遗传物质究竟是 蛋白质还是DNA? 情景一：回顾科学家的足迹 01 对遗传物质的早期推测 20世纪20年代 20世纪30年代 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息 蛋白质 DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子 DNA （少数支持） 01 对遗传物质的早期推测 思考：你认为遗传物质可能具有什么特点？ “我们表示怀疑！” 01 对遗传物质的早期推测 02 肺炎链球菌的转化实验 美.艾弗里 英.格里菲思 观点：遗传物质是蛋白质 02 肺炎链球菌的转化实验 合作探究一：请同学们自主阅读教材P43，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.肺炎链球菌的体内转化实验所用实验材料有哪些？ 2.S型细菌和R型细菌有什么区别？ 3.对比第一组和第二组、第三组和第四组的实验现象，你能得到什么结论？ 4.第四组活的S型细菌是如何出现的？ 5.本实验能得出什么结论？ 02 格里菲思的体内转化实验 实验材料： 肺炎链球菌 类型　 菌落表面特点 菌体表面特点 致病性 S型细菌 R型细菌 有致病性 能使人患肺炎，使小鼠并发败血症死亡 无致病性 光滑 Smooth 粗糙 Rough 提醒：荚膜是一些细菌细胞壁外的一层胶状物质，主要成分是多糖。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。 02 格里菲思的体内转化实验 实验过程及分析： S型活细菌 死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌 第②组 R型活细菌 不死亡 第①组 ①②组对比：说明R型细菌无毒性，S型细菌有毒性 加热致死的 S型细菌 不死亡 第③组 ②③组对比：加热可以杀死S型细菌，使其失去毒性 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 死亡，从小鼠体内分离出S型活菌 第④组 第④组小鼠为什么会死亡？ 推断： 加热致死的S型细菌中含有“转化因子”能将活的R型细菌转化成S型细菌。 02 格里菲思的体内转化实验 R型活菌 + S型死菌 S型活菌 转化 S型活菌 后代 这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，说明了什么？ 格里菲斯推断： ①加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。 ②这种性状的转化是可以遗传的。 02 肺炎链球菌的转化实验 什么是“转化因子”？ 要确定“转化因子”是什么，关键思路是什么？ 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。 02 艾弗里的体外转化实验 02 艾弗里的体外转化实验 实验过程及分析： 第一组：说明S型细菌的细胞提取物中含有转化因子。 作用：分别除去S型细菌细胞提取物中的蛋白质、RNA等物质，以明确这些物质是不是转化因子。 第二至第四组：说明S型细菌中的蛋白质、RNA、脂质等物质均不是转化因子。 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。DNA是转化因子。 02 艾弗里的体外转化实验 实验结论： （1）DNA才是使R型细菌产生 稳定遗传变化的物质。 （2）蛋白质等其他物质不是遗传物质。 提醒：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。 02 艾弗里的体外转化实验 拓展延伸---转化的实质： 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；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。 基因重组 02 艾弗里的体外转化实验 该实验的自变量和因变量是什么？ 自变量：是否加入酶及酶的种类； 因变量：培养基中是否有活的S菌。 空白对照 对照原则、单一变量原则 02 艾弗里的体外转化实验 【科学方法】 ——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 加法原理 减法原理 含义：与常态比较，人为增加某种影响因 素的称为“加法原理”。 举例：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”。 实验组 对照组 实验组 实验组 含义：与常态比较，人为去除某种影响因 素的称为“减法原理”。 举例：“艾弗里的肺炎链球菌转化实验” 每个实验组特异性去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质。 对照组 实验组 实验组 02 肺炎链球菌的转化实验比较 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养细菌 在小鼠体内 体外培养基 实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各组成成分的作用进行对照 巧妙构思 用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化 每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质 实验结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质 联系 ①所用材料相同 ②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则 1.在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（ ） A．与R型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关 B．S型细菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成 C．加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响 D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可得到S型细菌 实战训练 2.下列关于艾弗里的肺炎链球菌转化实验的说法正确的是(　　) A．该实验证明从S 型肺炎链球菌中提取的DNA 可以使小鼠死亡 B．该实验中，加入S型肺炎链球菌DNA的培养基上只出现光滑型菌落 C．艾弗里提取的DNA中掺杂有非常少的蛋白质，实验没有完全排除蛋白质的作用 D．肺炎链球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质 实战训练 03 噬菌体侵染细菌的实验 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。 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? 03 噬菌体侵染细菌的实验 合作探究二：请同学们自主阅读教材P44-46，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.噬菌体侵染细菌实验所用实验材料是什么？有哪些优点？ 2.1952年赫尔希和蔡斯的实验运用的科学方法是什么？ 3.通过阅读教材文字及示意图，归纳概括噬菌体侵染细菌的实验步骤。 4.尝试分析35S标记组、32P标记组放射性主要出现放射性在离心管中的位置。 03 噬菌体侵染细菌的实验 实验材料： 赫尔希 蔡斯 T2噬菌体和大肠杆菌 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，无细胞结构，只有核酸（DNA）和蛋白质外壳。 大肠杆菌 尾部 头部 DNA 蛋白质 T2噬菌体 03 噬菌体侵染细菌的实验 科学方法： T2噬菌体哪一种物质进入了大肠杆菌体内？（是DNA还是蛋白质） DNA和蛋白质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 放射性同位素标记法 尾部 头部 DNA 蛋白质 T2噬菌体 C、H、O、N、P C、H、O、N、S 32P 35S 03 噬菌体侵染细菌的实验 03 噬菌体侵染细菌的实验 合作探究三：请同学们自主阅读教材P45，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.T2噬菌体侵染细菌实验中保温、搅拌、离心的目的？ 2.离心后的上清液中是什么？沉淀物中是什么？ 3.放射性如何分布？ 4.子代噬菌体能否检测到放射性？ 03 噬菌体侵染细菌的实验 实验过程： （1）培养带标记的T2噬菌体 怎样标记噬菌体呢？能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？ 含放射性同位素35S培养基 培养大肠杆菌 大肠杆菌（含35S） T2噬菌体（含35S） 培养噬菌体 含放射性同位素32P培养基 培养大肠杆菌 大肠杆菌（含32P） T2噬菌体（含32P） 培养噬菌体 03 噬菌体侵染细菌的实验 实验过程及分析： （2）标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌---35S标记组 35S标记的噬菌体 用35S标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合 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 上清液放射性很高 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S 搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心：使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离 结果：说明噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入大肠杆菌。 “短时间”：促使噬菌体充分侵染细菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体。 “保温”：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。 03 噬菌体侵染细菌的实验 实验过程及分析： （2）标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌---32P标记组 32P标记的噬菌体 子代噬菌体中含32P 用32P标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合 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 沉淀物放射性很高 结果：说明噬菌体在侵染细菌时，DNA进入了大肠杆菌。 03 噬菌体侵染细菌的实验 实验结论： 在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。 提醒： 不能证明蛋白质不是遗传物质。 03 噬菌体侵染细菌的实验 【误差分析1】用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有少量放射性的原因： 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 原因分析： 由于搅拌不充分，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。 03 噬菌体侵染细菌的实验 【误差分析2】用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含少量放射性的原因: 保温时间 长 部分噬菌体未侵染 大肠杆菌 部分细菌裂解，噬菌体释放出来 实际上 理论上 上 清 液 沉 淀 物 释放 实际上 保温时间 短 原因分析：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，部分大肠杆菌裂解，子代噬菌体释放，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。 03 三个经典实验的比较 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 染细菌实验 实验者 思 路 分离方式 结 论 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。 酶解法: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 标记DNA和蛋白质 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 赫尔希和蔡斯 加热杀死的S型菌体内有“转化因子” 1.如图为“噬菌体侵染大肠杆菌实验”的实验流程，第一组实验用的是35S标记的噬菌体，第二组实验用的是32P标记的大肠杆菌。则下列关于该实验的描述，理论上正确的是(　　) A.第一组实验的上清液中放射性强，沉淀物中无放射性 B.第二组实验的上清液和沉淀物中均无放射性 C.实验中噬菌体是用35S直接标记的 D.35S标记的是噬菌体的DNA，32P标记的是大肠杆菌的蛋白质 实战训练 实战训练 2．下列有关噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是(　　) A．将噬菌体接种在含有32P的培养基中可获得32P标记的噬菌体 B．与被标记的噬菌体混合的细菌也要用放射性同位素标记 C．实验一中，培养时间过短会影响上清液中放射性物质的含量 D．实验二中，培养时间过长会影响上清液中放射性物质的含量 情景二： 目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。 流感病毒 COVID--19 （HIV） SARS病毒 这些生物的遗传物质是什么？ 烟草花叶病毒的示意图(右上) 和电镜照片(左) RNA 蛋白质外壳 04 烟草花叶病毒感染实验 实验过程及分析： 提取 RNA 蛋白质 提取 感染 感染 患病 不患病 实验结论： 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 04 烟草花叶病毒感染实验 拓展延伸---病毒重组法 TMV 2 RNA 2 蛋白质 2 蛋白质 1+RNA 2 TMV 2 TMV 1 RNA 1 蛋白质 1 蛋白质 2+RNA 1 TMV 1 ： 实验结论： 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 实战训练 1.病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建形成杂种病毒丙(如图所示)，用病毒丙去感染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是（ ） 实战训练 2.下图是对某种高等植物的病原体的遗传过程实验,实验表明这种病原体(　　) A.寄生于细胞内,通过RNA遗传 B.寄生于细胞之间,通过蛋白质遗传 C.寄生于细胞内,通过蛋白质遗传 D.寄生于细胞之间,通过RNA遗传 小结： 不同生物的遗传物质 生物类型 核酸种类 遗传物质 代表生物 有细胞结构的生物 无细胞结构的生物 真核生物 原核生物 DNA和RNA DNA和RNA DNA DNA 细菌，放线菌，蓝细菌等 高等植物、动物和人等 DNA病毒 RNA病毒 DNA RNA DNA RNA T2噬菌体 烟草花叶病毒、HIV病毒、 SARS病毒、禽流感病毒等 因为绝大多数生物的遗传物质是DNA， 所以说DNA主要的遗传物质 小结：DNA是主要的遗传物质 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 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 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 提醒：具体某种或某一类生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。 1．下列有关遗传物质的叙述，正确的是(　　) A．DNA是所有生物的遗传物质 B．酵母菌的遗传物质主要是DNA C．艾滋病病毒的遗传物质是DNA或RNA D．病毒的遗传物质是DNA或RNA 实战训练 2.下列关于遗传物质的说法，错误的有(　　) ①真核生物的遗传物质是DNA　 ②原核生物的遗传物质是RNA　 ③细胞核中的遗传物质是DNA　 ④真核生物的DNA只分布在细胞核 ⑤新型冠状病毒的遗传物质是DNA和RNA ⑥噬菌体的遗传物质主要是DNA A.2个 B.3个 C.4个 D.5个 实战训练 Lavf58.29.100 $