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

该高中生物学课件围绕“DNA是主要的遗传物质”，系统呈现格里菲思、艾弗里及赫尔希和蔡斯的经典实验，从孟德尔遗传因子到摩尔根基因定位，再到染色体成分探究，通过问题链衔接前后知识，搭建清晰学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，运用“减法原理”“同位素标记法”等科学方法解析实验，结合对比表格与课堂练习深化理解，培养学生探究实践能力与生命观念，助力教师高效教学，提升学生科学素养与严谨态度。

3.1 DNA是主要的遗传物质 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验 约翰逊给“遗传因子”——基因 孟德尔通过豌豆杂交实验证明了生物的性状是由 控制。 遗传因子 1866年 1909年 1910年 摩尔根通过果蝇实验证明：基因位于 上。 染色体 科学家发现：染色体主要组成成分： 。 蛋白质和DNA 20世纪中叶 谁是遗传物质？ 一、对遗传物质的早期推测 蛋白质 DNA 基本单位：常见的21种氨基酸 基本单位：4种脱氧核苷酸 20世纪20年代支持率很高 20世纪30年代,少数支持 你认为遗传物质可能具有什么特点？P47 ①储存大量的遗传信息; ②可以准确地复制，并传递给下一代; ③结构比较稳定； ④能够指导蛋白质的合成，从而控制性状。 二、肺炎链球菌的体内转化实验 1、1928年，英国，格里菲思 2、实验材料：肺炎链球菌、小鼠 肺炎链球菌 S型 R型 有多糖荚膜，菌落光滑，有毒性 无多糖荚膜，菌落粗糙，无毒性 第一组 不死亡 第二组 死亡 第三组 不死亡 第四组 死亡 小组讨论： ①第一组和第二组对照，说明 。 解决问题 ②第二组和第三组对照，说明 。 ③如何解释第四组小鼠的死亡？ 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 R型菌无毒性而S型菌有毒性 S型菌加热杀死后无毒性 加热杀死的S型细菌 R型活细菌 S型活细菌 起死回生？ 直接转化？ 促使 转化 二、肺炎链球菌的体内转化实验 第1组 R型活菌+小鼠 → 小鼠不死亡 第2组 S型活菌+小鼠 → 小鼠死亡，分离出S活 第3组 加热杀死S型菌+小鼠 → 小鼠不死亡 第4组 R型活菌+加热杀死的S型菌+小鼠 → 小鼠死亡，分离出S活 Q：你如何理解第3组中的加热杀“死”？ 蛋白质高温条件下会失活，DNA对高温的耐受能力高于蛋白质，DNA在80℃—100℃的条件下会解开双链，但是当温度降至55℃的时候DNA双链能恢复，蛋白质活性却不能。 二、肺炎链球菌的体内转化实验 被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种“转化因子”，能将无毒性的R型活细菌转化成为有毒性的S型活细菌。 4、实验结论 二、肺炎链球菌的体内转化实验 R 型活细菌 + S 型死菌 S 型活细菌 转化 某种物质 S 型活细菌 繁殖 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。 格里菲思的实验说明了: 究竟是什么物质呢? 转化因子 2.这种性状的转化是可以遗传的。 弗雷德里克·格里菲思（Frederick Griffith） 三、肺炎链球菌的体外转化实验 ①提出问题： 。 ②作出假设： 。 ③设计实验： “谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质” 转化因子可能是糖类、脂质、蛋白质、DNA和RNA等物质。 设法将蛋白质、DNA等物质分开，单独、直接地观察它们的作用。 R型菌 S型菌 转化因子 S型菌 后代 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 第五组 第二至第四组 第一组 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 R型细菌 S型细菌 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 R型细菌 S型细菌 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 只有R型细菌 蛋白酶(或RNA酶、酯酶) DNA酶 三、肺炎链球菌的体外转化实验 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第一组 + 混合 R型细菌 S型细菌 1.本实验说明什么问题？ S型细菌的细胞提取物中含有该转化因子。 2.本实验起什么作用？ 对照作用。 3.本实验能确定转化因子是哪种物质吗？ 不能。 实验过程分析： 三、肺炎链球菌的体外转化实验 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第二至第四组 + 混合 R型细菌 S型细菌 蛋白酶(或RNA酶、酯酶) 1.加蛋白酶的作用是什么？ 去除S型细菌的细胞提取物中的蛋白质，其他物质都有。 2.加蛋白酶后R型菌还是被转化说明什么问题？ 说明转化因子不是蛋白质。 实验过程分析： 三、肺炎链球菌的体外转化实验 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第二至第四组 + 混合 R型细菌 S型细菌 蛋白酶(或RNA酶、酯酶) 3.同样加RNA酶、酯酶什么作用？ 去除S型细菌的细胞提取物中的RNA或脂肪等物质。 4.这些组实验说明什么问题 说明蛋白质、RNA和脂肪等都不是转化因子。 实验过程分析： 三、肺炎链球菌的体外转化实验 有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 第五组 + 混合 只有R型细菌 DNA酶 1.加DNA酶的作用是什么？ 去除S型细菌的细胞提取物中的DNA。 2.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？ 说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。 3.艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论： DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 实验过程分析： 三、肺炎链球菌的体外转化实验 减法原理 加法原理 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” 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 实验组 对照组 实验组 实验组 科学方法P46 三、肺炎链球菌的体外转化实验   体内转化实验 体外转化实验 培养场所 实验结果 实验结论 体内转化实验和体外转化实验区别 小鼠体内 培养基 加热杀死的S型细菌能使R型细菌―→S型细菌 S型细菌的DNA使R型细菌―→S型细菌 S型细菌体内有“转化因子” DNA才是使R型菌 产生稳定遗传变化的物质 三、肺炎链球菌的体外转化实验 下图是格里菲思实验部分示意图，下列有关说法正确的是(　　) A．两组实验对照，证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 B．第一组小鼠不死亡，是因为肺炎链球菌的DNA和蛋白质均已变性 C．第二组小鼠死亡，说明有R型细菌转化成了S型细菌，进一步说明加热致死的S型细菌中存在转化因子 D．从第二组死亡小鼠体内分离出的肺炎链球菌在培养基上培养，都会产生光滑菌落 C 课堂练习 三、肺炎链球菌的体外转化实验 5、实验结论 DNA是转化因子，是S型细菌的遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质。 在利用化学分离提取的时候，DNA的最高纯度也含有0.02﹪的蛋白质 有没有可能是DNA上仍沾有的0.02%蛋白质是转化因子呢？ 有没有比细菌更为简单的实验材料？ 四、噬菌体侵染细菌的实验 1、1952年，赫尔希和蔡斯 2、实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌 病毒 动物病毒 植物病毒 细菌病毒（噬菌体） HIV、流感病毒 烟草花叶病毒 视频 / 噬菌体侵染大肠杆菌实验 T2噬菌体的模式图 DNA 蛋白质 头部 尾部 吸附 注入 合成 组装 释放 噬菌体侵染细菌的过程 四、噬菌体侵染细菌的实验 将DNA与蛋白质单独分开去观察哪种物质可以遗传给子代。 　 　 　 用____标记噬菌体蛋白质，____标记噬菌体的DNA。 35S　 32P 　 C、H、O、 N、S C、H、O、 N、P 3.实验思路 课本P45：在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在DNA分子中。 4.实验方法 ---放射性同位素标记法 Q1：如何培养含放射性35S和32P的T2噬菌体？ 能否直接用含35S、32P的普通培养基来培养？ 不能。因为T2噬菌体营寄生生活，无法独立生存。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。 第一步：先标记大肠杆菌 含35S的培养基+大肠杆菌 含35S的大肠杆菌 含32P的培养基+大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 第二步：再标记噬菌体 含32P的大肠杆菌 +T2噬菌体 含32P的T2噬菌体 含35S的大肠杆菌 +T2噬菌体 含35S的T2噬菌体 侵染未标记的大肠杆菌 5、实验过程及结果 首先在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌， 再用上述大肠杆菌培养噬菌体。 标记大肠杆菌，标记细菌，标记的噬菌体侵染未标记的细菌 标记与培养是不同的吗？ 第三步：侵染未标记的大肠杆菌 ① 35S标记的噬菌体+大肠杆菌 35S标记的噬菌体与细菌混合 35S标记的噬菌体 搅拌后离心 上清液的放射性很高 沉淀物的放射性很低 细菌裂解 在新形成的噬菌体中没有检测到35S标记的蛋白质 结论1：噬菌体的蛋白质没有进入到子代中 搅拌： 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。 离心： 上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒， 离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 短时间保温： 使T2噬菌体侵染细菌。 Q：保温（侵染）时间不能过长，为什么？ 侵染时间为噬菌体刚好增殖一代。 侵染时间太长大肠杆菌会被涨破。 第三步：侵染未标记的大肠杆菌 ② 32P标记的噬菌体+大肠杆菌 32P标记的噬菌体与细菌混合 32P标记的噬菌体 搅拌后离心 上清液的放射性很低 沉淀物的放射性很高 细菌裂解 在新形成的噬菌体中检测到32P标记的DNA 结论2：噬菌体的DNA进入到了子代中 总结论：DNA才是噬菌体的遗传物质 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 实验结论 DNA分子才 是真正的 遗传物质 ①②两组实验结果： 5、实验结论： DNA才是真正的遗传物质。 4、实验过程及结果 23 问题2.实验能否用32P和35S同时标记噬菌体？ 不能，因为放射性检测时只能检测到放射部位，不能确定是哪种元素的放射性；若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。 思考： 问题1.用14C和18O等同位素可行吗？为什么？ 不能，因为C和O这两种元素在DNA和蛋白质中都存在，不能把二者分开。 四、噬菌体侵染细菌的实验 Q1：用含35S噬菌体侵染细菌时，沉淀物含少量放射性，造成该结果的原因可能是什么？ 搅拌不充分，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。 Q2：用含32P噬菌体侵染细菌，上清液含少量放射性，造成该结果的原因可能是什么？ 1.保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌，经离心后分布于上清液中。 2.保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，大肠杆菌裂解后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液。 ① ② （1）模板： （2）合成DNA的原料： （3）合成蛋白质的原料： 场所： 噬菌体DNA 大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸 大肠杆菌的氨基酸 大肠杆菌的核糖体 四、噬菌体侵染细菌的实验 思考•讨论： （1）个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。容易观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。 （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。 1. 艾弗里与赫尔希等人的实验选用了细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？ 2. 从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？ 艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。 最大的困难是：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）。 思考•讨论： 3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？ 启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。 艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。 赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。 如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌， 在产生的子代噬菌体中，能够(　　) A．在外壳中找到15N和35S B．在DNA中找到15N和32P C．在外壳中找到15N和32P D．在DNA中找到15N、32P和35S 方法：先看标记的生物。若标记细菌，子代噬菌体都会被标记。 若标记噬菌体，再看标记的元素，构成DNA的元素可进入子代噬菌体。 B 随堂练习 In-class practice 三个经典实验对比 肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵 染细菌实验 实验者 思路 分离方式 对照原则 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 放射性同位素标记法： 分别标记DNA和蛋白质 更有力地说明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”。 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 所有生物的遗传物质都是DNA吗？ 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 ： RNA 蛋白质 病斑 无病斑 证明RNA是遗传物质的实验 1.实验材料： 大多数生物以DNA为遗传物质，少部分病毒以RNA为遗传物质。因此说，DNA是主要遗传物质。 2.实验过程： 烟草花叶病毒 （只有蛋白质和RNA组成） 埃博拉病毒 新冠病毒 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 【知识链接】 细胞生物：（细胞核、细胞质） DNA 仅限于RNA病毒（烟草花叶病毒、艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒） DNA病毒:T2噬菌体（只有DNA，无RNA） DNA、RNA同时存在 遗传物质 绝大多数生物遗传物质是DNA。 因此DNA是主要的遗传物质 核酸是一切生物的遗传物质 同种生物的遗传物质没有主次之分。 细菌中的遗传物质主要是DNA（ ） × RNA： DNA DNA DNA 1.大多数生物以 为遗传物质 核酸 DNA或RNA 2.烟草的遗传物质是_______ 3.细菌的遗传物质是_______ 4.一切生物的遗传物质是 ______ 5.病毒的遗传物质是_________ 随堂练习 In-class practice 1.在转化实验中，S型细菌的DNA使小鼠死亡(　　) 　×　 2.下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是（ ） A. 第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。 B. 加热杀死的S型细菌能使小鼠的体细胞发生转化 C. 第④组实验，只有部分R型细菌转化成了S型细菌 D. 在转化过程中，加热杀死的S型细菌中的转化因子没有进入R型活细菌 　C　 随堂练习 In-class practice 1、肺炎链球菌感染小鼠后，其合成蛋白质的场所是小鼠细胞的核糖体。 （ ） 2、将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落。（ ） 3、艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，理由是只有DNA才能是R型细菌转化为S型细菌。（ ） 4、加热杀死后的S型细菌的DNA已经全部断裂，失去活性。（ ） 5、如果把S型细菌的DNA提取出来直接注射小鼠体内，也能从小鼠体 内分离得到S型细菌。（ ） × √ √ × × 随堂练习 In-class practice 6．注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（  ） A．R型肺炎链球菌 B．加热杀死后的R型肺炎链球菌 C．加热杀死后的S型肺炎链球菌 D．加热杀死后的S型肺炎链球菌与R型细菌混合 D 7．格里菲思和艾弗里所进行的肺炎链球菌的转化实验，证实了（ ） ① DNA是遗传物质 ②RNA是遗传物质 ③DNA是主要的遗传物质 ④蛋白质不是遗传物质 ⑤糖类不是遗传物质 A．①④⑤ B. ②④⑤ C.②③⑤ D. ③④⑤ A 随堂练习 In-class practice 8．科学方法 在对照实验中，控制________可以采用“加法原理”或“减法原理”。 (1)加法原理：与常态比较，人为________某种影响因素的称为“加法原理”。如比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。 (2)减法原理：与常态比较，人为________某种影响因素的称为“减法原理”。如艾弗里的肺炎链球菌转化实验，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。 自变量 增加　 去除 9.噬菌体在细菌体中合成自己的蛋白质需要（ ） A.噬菌体的DNA和氨基酸 B.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸 C.细菌的DNA和氨基酸 D.细菌的DNA和噬菌体的氨基酸 B 随堂练习 In-class practice 1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ） A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D.DNA D 2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ） A.DNA是遗传物质 B.遗传物质包括蛋白质和DNA C.病毒中有DNA，但没有蛋白质 D.细菌中有DNA，但没有蛋白质 A 随堂练习 In-class practice 1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。 实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。 2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。 能够精确的自我复制；能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，等等。 随堂练习 In-class practice $