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 本节聚焦 科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？ 为什么说DNA是主要的遗传物质？ 通过对科学家揭示DNA是遗传物质过程的分析， 你对科学发现的过程和方法有哪些领悟？ 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 你认为遗传物质可能具有什么特点？ 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 什么结构或物质具备这些条件呢? 20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物界激烈的讨论 情境导入 P42 新课导入 1. 20世纪20年代 蛋白质是遗传物质（主导） 氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息 2. 20世纪30年代后 DNA是遗传物质 对遗传物质的早期推测 P42 格里菲思 “我表示怀疑！” 1.科学家： 格里菲斯【英】 2.实验材料： 肺炎链球菌 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 有无荚膜 有无毒性 表面光滑 Smooth 表面粗糙 Rough 有 无 多糖 荚膜 有 无 肺炎链球菌的转化实验 P43 格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验 格里菲思 荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。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。 第一组 不死亡 第二组 死亡 第三组 不死亡 第四组 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 肺炎链球菌的转化实验 P43 为什么会出现活的S型细菌？分离出的细菌只有S型细菌吗？ 少部分R型细菌转化S型细菌。 对照原则、单一变量原则 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 肺炎链球菌的转化实验 P43 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 转化因子是什么物质呢？ 在杀死的S型细菌中含有哪些物质？ 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 1.科学家： 艾弗里【美】 2.实验材料： 培养基 R型活细菌、 S型细菌的细胞提取物、 蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶 如何获得细胞提取物？提取物中含有什么？ 　 将加热致死的S型细菌破碎；设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。 提取物中主要含有少量蛋白质、脂质和RNA、DNA； 肺炎链球菌的转化实验 P44 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） 实验结论： DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。 肺炎链球菌的转化实验 P44 对照原则、单一变量原则 实验过程归纳 结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 2.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； 注意： 1.艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质； 肺炎链球菌的转化实验 P44 第1组 第2 3 4 组 第5组 为什么R型细菌会转化为S型细菌？ “减法原理” 【关键思路】 把S型细菌的各种物质分开，单独直接地观察它们的作用。 P44 科学方法：自变量控制中的“加法原理” 和“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”； 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”。 基因重组 拓展：R型细菌转化为S型细菌的实质： 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 DNA具有热稳定性。加热使蛋白质变性失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55 ℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质却不能恢复。 肺炎链球菌的转化实验 P44   格里菲思体内转化实验 艾弗里及同事体外转化实验 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 利用酶解法去除某种物质后直接、单独的观察其作用 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 肺炎链球菌的转化实验比较 肺炎链球菌的转化实验 P44 CONTENTS 目录 12 [例1]　如图表示某生物兴趣小组做的肺炎链球菌的转化实验，下列相关叙述错误的是(　 　) A．DNA酶的作用是水解S型细菌的DNA B．结果1中S型肺炎链球菌占绝大多数 C．该实验证明DNA是遗传物质 D．结果2中全部为R型肺炎链球菌 【典题·例析】P59 B 1．下列关于肺炎链球菌体内和体外转化实验的说法，错误的是 (　 　) A．二者所用的材料相同，都是R型和S型两种肺炎链球菌 B．两实验都遵循对照原则、单一变量原则 C．二者均把DNA和蛋白质分开，单独处理并观察它们各自的作用 D．体外转化实验是在体内转化实验的基础上进行的 【应用·体验】P59 C DNA和蛋白质在一起时有什么办法区分呢？ 放射性同位素标记法 35S 32P 能不能标记C、H、O、N？ 噬菌体侵染细菌的实验 P44-45 专门寄生在大肠杆菌体内。 赫尔希 蔡斯 生活方式： 15 吸附 注入 合成 组装 释放 噬菌体侵染细菌的实验 P45 T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。 16 35S 如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？ 不可以，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。 加入含有放射性同位素35S的甲硫氨酸 大肠杆菌 含有放射性同位素35S标记的大肠杆菌 未标记的噬菌体侵染已被35S标记的大肠杆菌 得到被35S标记的噬菌体 噬菌体侵染细菌的实验 P44-45 17 32P 加入含有放射性同位素32P的脱氧核苷酸 大肠杆菌 含有放射性同位素32P标记的大肠杆菌 未标记的噬菌体侵染已被32P标记的大肠杆菌 得到被32P标记的噬菌体 如何将噬菌体中的蛋白质标记上35S和DNA标记上32P？可不可以直接放在培养基中培养？ 不可以，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。 噬菌体侵染细菌的实验 P44-45 18 搅拌的目的是什么？ 噬菌体侵染细菌的实验 上清液放射性很高， 子代噬菌体中无35S 35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌 短时间保温后搅拌 离心 沉淀物放射性很低。 说明蛋白质未进入大肠杆菌 离心的目的是什么？ 让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离 检测上清液和沉淀物中的放射性物质 19 噬菌体侵染细菌的实验 说明DNA进入了大肠杆菌 上清液放射性很低， 沉淀物放射性很高。 子代噬菌体中含32P 32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌 离心 使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离 让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 短时间保温后搅拌 检测上清液和沉淀物中的放射性物质 说明DNA是真正的遗传物质 20 [例1]　某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，实验过程如图所示，下列有关分析正确的是 (　 　) A．理论上，b和c中不应具有放射性 B．实验中b含少量放射性与①过程中 培养时间过长或过短有关 C．实验中c含有放射性与④过程中搅 拌不充分有关 D．该实验证明了DNA是遗传物质， 蛋白质不是遗传物质 【典题·例析】P60 A 用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 噬菌体侵染细菌的实验 P44-45 误差分析 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 噬菌体侵染细菌的实验 P44-45 误差分析 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 结 论 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们的功能。 证明DNA是遗传物质，蛋白质等不是。 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 证明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质 格里菲思 艾弗里及其同事 赫尔希和蔡斯 加热杀死的S型细菌体内有“转化因子”。 三个实验的对比 24 背景知识：烟草花叶病毒是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。 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 患病 不患病 得到全新病毒 不能得到病毒 ： RNA 蛋白质 烟草花叶病毒侵染烟草的实验 P46 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 原核生物 非细胞生物 DNA病毒 RNA数病毒 DNA和RNA DNA RNA DNA RNA DNA 动物、植物、真菌 细菌、蓝细菌 T2噬菌体 烟草花叶病毒、 新型冠状病毒 因为大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 DNA是主要的遗传物质 P46 26 【典题·例析】P62 [例2]　下列关于生物遗传物质的说法，正确的是 (　 　) A．同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA B．DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA C．真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA D．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质 A DNA 是主要的遗传物质 对遗传物质的早期推测 肺炎链球菌的体内转化实验 科学家: 格里菲思 肺炎链球菌 实验材料: 已经加热致死的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。 实验结论: 科学家: 实验材料: 实验结论: 肺炎链球菌的体外转化实验 艾弗里及其同事 肺炎链球菌 DNA才是使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 美国遗传学家赫尔希及其助手蔡斯 科学家: 实验材料: 实验结论: T2噬菌体 DNA才是噬菌体的遗传物质。 绝大多数生物遗传物质是DNA，少数是RNA。因此，DNA是主要的遗传物质。 课堂小结 28 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 练习与应用 P47 29 二、1.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的外面。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。 练习与应用 P47 2.肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件： ①能够精确地复制自己； ②能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢； ③具有贮存遗传信息的能力； ④结构比较稳定等。 30 $