2026届高三生物一轮复习课件 课时29 DNA是主要的遗传物质

第29课时 DNA是主要的遗传物质 1 提出“遗传因子”，并总结遗传规律 孟德尔 2 把“遗传因子”命名为基因 约翰逊 3 提出基因在染色体上的假说 萨 顿 4 实验证明基因位于染色体上 摩尔根 染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 5 遗传物质的探索 作为遗传物质应该具备怎样的特点？ ①能够准确地自我复制； ②能贮存大量的遗传信息； ③结构比较稳定； ④能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和代谢。 科学家发现 课时任务（阅读教材P42-46） 一、肺炎链球菌的体内转化实验——格里菲斯 　　 特点 类型　　　 菌落 荚膜 致病性 S型 _____ ___ ___ R型 _____ ___ ___ 光滑 有 有 粗糙 无 无 实验材料：肺炎链球菌 R型菌（菌落粗糙） S型菌（菌落光滑） 荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质，主要成分是多糖。 荚膜本身有毒性吗？ 格里菲斯 一、肺炎链球菌的体内转化实验——格里菲斯 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。 S型细菌具有多糖类荚膜，可以抵御吞噬细胞的吞噬，不能被宿主的正常防御机制所清除，因而导致宿主感染。 R型细菌没有多糖类荚膜，感染细胞后容易被吞噬并杀灭。 荚膜本身有毒性吗？ 荚膜本身无毒性 一、肺炎链球菌的体内转化实验——格里菲斯 第1组 不死亡 第2组 死亡 第3组 不死亡 第4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 格里菲斯 分析 1、2说明 ； 2、3说明 ； 2、3、4说明 。 R型细菌无致病性，S型细菌有致病性 加热杀死的S型细菌无致病性 R型细菌转化为S型细菌 结论 加热杀死的S型细菌中含有转化因子，将R型活菌转化为S型活菌 二、肺炎链球菌的体外转化实验——格里菲斯 1.体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？请说明理由。 提示：蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的，在80-100 ℃的范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。 加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。 二、肺炎链球菌的体外转化实验——格里菲斯 S型细菌 荚膜 控制荚膜形成的X基因 加热 杀死 被破坏的S型细菌 X基因吸附在R型细菌表面 X基因进入R型细菌 重组 R型细菌转化成S型细菌 注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌 2.R型细菌转化为S型细菌的实质是？ 3.为什么不是R型菌的基因突变？ 4.怎么排除呢？ 基因重组 重复试验1、4组，获得相同的实验结果 低频性、不定向性 一、肺炎链球菌的体内转化实验——格里菲斯 思考： 格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则： ①ab段R型细菌数量减少的原因是： ②bc段R型细菌数量增多的原因是： ③后期出现的大量S型细菌的来源: 小鼠进行免疫反应形成大量抗体，致使R型细菌数量减少。 R型细菌转化为S型细菌后，S型细菌增殖使小鼠患病，降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖。 R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来。 转化后的S型细菌可稳定遗传。 一、肺炎链球菌的体内转化实验——格里菲斯 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 思考：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。 二、肺炎链球菌的体外转化实验——艾弗里及其同事 有R型细菌的培养液 加热杀死的S型细菌的细胞提取液 + S型细菌 R型细菌 有R型细菌的培养液 加热杀死的S型细菌的细胞提取液 + S型细菌 R型细菌 混合 混合 有R型细菌的培养液 加热杀死S型细菌的细胞提取液 + 混合 只长R型细菌 DNA酶 蛋白酶（或RNA酶、酯酶） 思考：艾弗里肺炎双球菌转化实验(体外转化)的设计思路是怎样的？对照方法是什么？可以得出什么结论？细菌转化的实质是什么？ 二、肺炎链球菌的体外转化实验——艾弗里及其同事 设计思路： 运用自变量控制中的_____________，使用_______法，对细胞提取物分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶处理后，与_____________的培养基混合培养，观察______________。 “减法原理” 酶解 有R型活细菌 菌落类型 二、肺炎链球菌的体外转化实验 思考：艾弗里肺炎双球菌转化实验(体外转化)的设计思路是怎样的？对照方法是什么？可以得出什么结论？细菌转化的实质是什么？ 实验结论： DNA才是使R型细菌产生_______________的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。___________________________不是遗传物质。 稳定遗传变化 蛋白质、脂质、RNA 对照方法： 相互对照 不加酶 蛋白酶 酯酶 RNA酶 DNA酶 分别与R型活细菌混合培养 R+S R+S R+S R+S R 破碎加热致死的S型细菌，制成细胞提取物 思考：体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时的遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？ 二、肺炎链球菌的体外转化实验 提示：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 归纳比较：肺炎链球菌转化实验比较 项目 体内转化实验 体外转化实验 科学家 格里菲思 艾弗里及其同事 培养场所 小鼠体内 培养基(体外) 实验构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 利用不同的酶，每一实验组特异性地去除一种物质，从而观察这种物质对转化的影响 结果观察 实验结论 联系：①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌；②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA；③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则 S型细菌体内有转化因子 S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型 1．(2021·高考全国卷乙)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与加热致死的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型菌相比，S型菌的毒性可能与多糖类的荚膜有关 B．S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成 C．加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响 D．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 2．(2024·河南安阳一中高三模拟)为研究使R型肺炎链球菌转化为S型的转化因子是DNA还是蛋白质，进行了如下图所示的转化实验。下列对本实验作出的分析，错误的是(　　) A．本实验通过酶解去除单一成分进行研究 B．甲、乙组培养基中只有S型菌落出现 C．蛋白酶处理结果显示提取物仍有转化活性 D．本实验结果表明DNA使R型菌发生转化 第29课时 DNA是主要的遗传物质 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌 主要组成元素 C、H、O、N、P 主要组成元素 C、H、O、N、S 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。 1.T2噬菌体结构组成 三、噬菌体侵染细菌的实验 侵入别的细菌 合成 组装 释放 吸附 注入 实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌 2.T2噬菌体的增殖 ①T2噬菌体的生活方式： _____________________________； 增殖过程：____________________________ 专门寄生在大肠杆菌体内 ②T2噬菌体的增殖的条件 内容 模板 的DNA 合成T2噬菌体DNA原料 提供的4种脱氧核苷酸 合成T2噬菌体蛋白质 原料 _________________ 场所 _________________ T2噬菌体 大肠杆菌 大肠杆菌的氨基酸 大肠杆菌的核糖体 吸附-注入-复制合成-组装-释放 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验方法：同位素标记法 用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。 1.放射性同位素 3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。 14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。 标记DNA 3H 14C 32P 35S 标记蛋白质 探究噬菌体的遗传物质 ——检测放射性 2.稳定同位素 18O 标记H2O、CO2 研究光合产物O2中氧原子的来源。 —— 检测密度或相对分子质量 15N 标记DNA 研究DNA复制方式。 ——同位素示踪法 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验过程： T2噬菌体不能直接用培养基培养 对比实验(相互对照) ②标记噬菌体 含35S的细菌培养基 含32P的细菌培养基 含35S的 大肠杆菌 含32P的 大肠杆菌 含35S的噬菌体 含32P的噬菌体 未被标记的大肠杆菌 未被标记的大肠杆菌 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 搅拌、离心后检测放射性 大肠杆菌 噬菌体 侵染 培养 培养 得到 得到 ③噬菌体侵染细菌　　 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。 ①培养大肠杆菌 三、噬菌体侵染细菌的实验 35S标记的噬菌体 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 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 实验结果分析： 三、噬菌体侵染细菌的实验 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? 保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌； 保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 搅拌过于剧烈，大肠杆菌细胞被破坏，释放出其中的子代噬菌体，经搅拌离心后子代噬菌体分布于上清液中。 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 结论--- 噬菌体侵染细菌时，DNA进入宿主细胞中，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代DNA遗传的，DNA才是噬菌体的遗传物质 实验结果分析： 三、噬菌体侵染细菌的实验 ①直接证明： 。 ②间接证明：DNA能够 ，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制 的合成，从而控制生物体的代谢和性状。 DNA是噬菌体的遗传物质 自我复制 蛋白质 实验结论： 归纳比较：肺炎链球菌体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验 设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究它们各自不同的遗传功能 酶解法：将细胞提取物分别用蛋白酶、酯酶、DNA酶、RNA酶等处理后再与R型细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记噬菌体蛋白质和DNA 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置 证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能直接证明蛋白质不是遗传物质 项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计思路 处理方法 检测方式 结论 归纳总结1：“二看法”判断子代噬菌体标记情况 P 细菌 作原料，子代中都应含有放射性标记 噬菌体 二看标记元素 S C、H 0、N 标记DNA,部分子代中含有放射性标记 标记蛋白质，子代中不含有放射性标记 标记DNA和蛋白质，部分子代含有放射性标记 归纳总结2：噬菌体侵染细菌的实验中三次涉及大肠杆菌 第一次 第二次 第三次 先用 目的 再用 目的 目的 最后用 含32P、35S的培养基分别培养大肠杆菌 获得获得含放射性的大肠杆菌 T2噬菌体分别侵染带32P、35S的大肠杆菌 获得被32P、35S标记的T2噬菌体 根据放射性进入上清液还是沉淀物，确认的和DNA是否进入大肠杆菌，从而确定T2噬菌体的遗传物质 分别用被32P、35S标记的T2噬菌体侵染普通大肠杆菌 归纳总结3：噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 保温时间 合理 过短 过长 全部T2噬菌体侵染大肠杆菌且未释放 离 心 上清液为T2噬菌体外壳 沉淀物为包含T2噬菌体DNA的大肠杆菌 无放射性 (1)用32P 标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌 部分T2噬菌体未侵染大肠杆菌 部分T2噬菌体增殖后释放出来 离 心 上清液有放射性 有放射性 (2)用35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌 35S标记的T2噬菌体与普通大肠杆菌混合、保温后 搅拌 充分 上清液为T2噬菌体外壳 有放射性 沉淀物为包含T2噬菌体DNA的大肠杆菌 无放射性 不充分 少量35S标记的T2噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面 上清液放射性高 沉淀物放射性低 归纳总结3：噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 四、DNA是主要的遗传物质 (1)实验材料：烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。 (2)实验过程(如何设计) 蛋白质 RNA 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 RNA 蛋白质 (3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 ，不是 。 RNA 蛋白质 1.烟草花叶病毒感染烟草的实验 四、DNA是主要的遗传物质 肺炎链球菌转化实验 格里菲斯体内转化实验 艾弗里及同事体外转化实验 结论 S型细菌中含有能使R型细菌转化为S型细菌的转化因子 结论 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 噬菌体侵染细菌的实验 结论 DNA是遗传物质 烟草花叶病毒感染烟草实验 结论 RNA是遗传物质 其他许多实验 结论 DNA是遗传物质 DNA 是 主 要 遗 传 物 质 四、DNA是主要的遗传物质 项目 核酸 遗传物质 类型 核苷酸种类 碱基 种类 类型 核苷酸种类 碱基 种类 细胞 生物 真核细胞 原核生物 非细胞生物 (病毒) DNA病毒 RNA病毒 8 5 DNA 4 4 DNA 4 4 4 4 绝大多数生物的遗传物质是 ，只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。 DNA RNA RNA 4 4 DNA和RNA 8 5 DNA 4 4 DNA和RNA DNA RNA 4 4 2.不同生物的遗传物质归类 1．(2022·广东选择考)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是(　　) A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律 B．摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上 C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质 D．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式 2．(2022·浙江1月选考)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下图所示。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 3．(2022·湖南选择考)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生(　　) A．新的噬菌体DNA合成 B．新的噬菌体蛋白质外壳合成 C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合 4．(2020·浙江1月选考改编)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析错误的是(　　)  A．甲组的上清液含极少量32P标记的噬菌体 DNA，但不产生含32P的子代噬菌体 B．甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA， 也可产生不含32P的子代噬菌体 C．乙组的上清液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体 D．乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体 www.ieway.cn Lavf58.33.100 EVAVEdit $