3.1核酸是遗传物质课件-2025-2026学年高一下学期生物浙科版必修2

第一节 核酸是遗传物质 摩尔根证明： 基因在染色体上 1909年 1866年 孟德尔发现:遗传定律 科学家的足迹 20世纪中叶 染色体的物质组成 1891年 科学家描述： 减数分裂全过程 1903年 萨顿提出: 遗传的染色体学说 1.染色体是遗传物质的载体，下列关于染色体成分的叙述，正确的是（ ） A. 染色体由DNA、RNA和组蛋白组成 B. 染色体上的DNA 和组蛋白含量大致相等 C. 染色体上的组蛋白和非组蛋白含量大致相等 D. 染色体上的DNA和RNA含量大致相等 20世纪中叶，科学家发现染色体主要由DNA和蛋白质组成。那到底谁是遗传物质呢？这个问题曾引起了生物界激烈的讨论…… 格里菲思 艾弗里 赫尔希 蔡斯 最早的证据 —— 活体肺炎链球菌转化实验 1928年，格里菲斯（Fred Griffith）以小鼠为实验材料研究肺炎时，分离到 两种肺炎链球菌菌株。 R型菌 S型菌 （无荚膜） （有荚膜） 人类：肺炎； 小鼠：败血症致死； 无毒； 多糖类的胶状荚膜：对菌体具有保护作用使菌体不易受宿主正常防护机制的破坏 荚膜 最早的证据 —— 活体肺炎链球菌转化实验 菌落：单个菌体在固体培养基上生长繁殖后形成的肉眼可见的聚集体。 S型菌菌落 —— R型菌菌落 —— 光滑 Smooth 粗糙 rough 格里菲斯 —— 活体肺炎链球菌转化实验 有毒力的肺炎链球菌球菌会致病，对人畜健康和生命造成巨大威胁，研究人员进行研究是出于治病救人的目的。而在英国的普通医生——格里菲斯（Fred Griffith），因偶然的一次错误操作，揭露了遗传物质的证据。 格里菲思（Fred Griffith,1879-1941） 第1组： 第2组： 第3组： 第4组： ①.第1、2组实验现象，说明了？ 思考： S型活细菌有毒，R型活细菌无毒 ②.对比第1、3组实验现象，说明了？ 加热致死的S型细菌无毒。 格里菲斯 —— 活体肺炎链球菌转化实验 进行细菌侵染性实验时，把菌液同佐剂（能增强机体对病原体的免疫能力）一起注射入实验动物体内，观察是否发病死亡是细菌学家们常用的技术。 格里菲斯错把加热热杀死的S型菌当成注射液的佐剂，与R型菌一起注射入小鼠体内。 ？ 经解剖分析，从死鼠血液内分离到R型活细菌和少量一些带荚膜的活菌株，亦即S型活细菌 第4组： 第4组中分离出的S型活菌，是加热杀死的S型细菌复活了吗？ 小鼠体内分离出的S型活细菌从哪里来？ 在加热杀死的S型菌中,一定有一种物质能把某些R型菌转化为S型菌。换句话说，S型菌中的“转化因子”，进入R型菌体内，引起R型菌稳定的遗传变异。 格里菲斯 —— 活体肺炎链球菌转化实验 多糖荚膜 蛋白质 DNA 把S型细菌的各种物质分开，分别与R型菌一起培养，单独的观察它们的作用。 你有什么样的设计思路？ S型菌 “转化因子”？ 艾弗里 —— 离体肺炎链球菌转化实验 艾弗里（Avery） 1.用什么方法分离S型细菌各成分？ 2.各成分与R型细菌混合培养选择液体还是 固体培养基？为什么？ 裂解细菌后，用差速离心分离各成分。 液体培养基，使各成分与R型菌充分接触， 利于转化发生。 3.哪组转化出了S型细菌？如何鉴定？ 4.本实验的结论是： 只有DNA组发生转化。如将培养液接种在固体培养基，经培养后表面形成光滑的菌落。 DNA是转化因子，DNA赋予了生物的遗传特性。蛋白质等物质不是遗传物质。 艾弗里 —— 离体肺炎链球菌转化实验 5. 后来的研究不断证实，DNA不仅可以引起细菌的 转化，而且纯度越高，转化效率越高。但当时的 DNA提纯技术不够精准，混有少量的蛋白质,一些 学者仍然深深怀疑“DNA是遗传物质”。如何解决？ 转化实质： capS 荚膜 释放DNA片段 R型菌 （感受态） 转化的S型细菌 同源区段相互替换 S型菌 DNA 细胞壁 加热细胞结构破坏 荚膜 是基因重组，而非基因突变。s型菌经加热杀死会释放出DNA片段。R型菌生长到一定阶段时，会分泌一种感受态因子使细菌处于“感受态”，此时容易吸收外源DNA。被吸收的S型菌的DNA（包括荚膜基因）以同源区段相互替换方式整合到R型菌的DNA中，这样R型菌就转化成了S型菌。 荚膜 基因 导练 (2023·吉林高一期末)关于肺炎链球菌的转化实验，下列说法正确的是(　　) A．S型细菌有荚膜，形成的菌落表面光滑，无致病性 B．艾弗里的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 C．格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了S型肺炎链球菌的DNA可使R型细菌发生转化 D．S型细菌的DNA进入R型细菌，使其发生了稳定的遗传变异，即发生基因突变。 我们知道，要证明遗传物质是DNA还是蛋白质，关键是要将其分开，分别观察其作用。是否有更好的实验材料,能直接、单独地去观察DNA或蛋白质的作用呢？ 头部 尾部 赫尔希 蔡斯 T2噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有一个DNA分子。 赫尔希、蔡斯 —— 噬菌体侵染细菌的实验 T2 噬菌体增殖的过程 噬菌体侵染细菌的过程是怎样的？ T2 噬菌体生活史 注入 合成 吸附 噬菌体吸附在细菌表面 把DNA注入到细菌细胞 在噬菌体DNA的指导下，利用细菌的物质合成自身的DNA、蛋白质 组装 新合成的DNA、蛋白质组装成子代噬菌体 释放 细菌裂解，释放出大量子代噬菌体 赫尔希、蔡斯 —— 噬菌体侵染细菌的实验 哪一种物质进入了大肠杆菌体内？ 选择什么元素 进行标记 DNA和蛋白质不能 直接看到，怎么办？ 放射性同位素标记 C、H、O、N、S 蛋白质: DNA： C、H、O、N、P 32P 35S 思考：能否用14C或者3H标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记？并说明理由。 不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为技术限制无法区别两种放射性。 不能用14C和3H标记噬菌体，因为DNA和蛋白质都含C和H，因此无法确认被标记的是何种物质。 C、H、O、N、S 蛋白质: DNA： C、H、O、N、P 32P 35S 如何获得被标记的噬菌体 思考：如何获得被标记的噬菌体？ 用含放射性同位素35S或者32P的培养基培养直接噬菌体？ 用含放射性同位素35S或32P培养基培养大肠杆菌 获得带标记的大肠杆菌 用T2噬菌体去感染大肠杆菌 1.被标记噬菌体侵染的细菌是否有被标记？ 2.保温、搅拌、离心操作的目的分别是什么？ 3.35S标记噬菌体的壳体蛋白，放射性出现在试管什么位置，说明 什么？ 4.32P标记噬菌体的DNA，放射性出现在试管什么位置，说明什么？ 阅读教材，思考： 赫尔希、蔡斯 —— 噬菌体侵染细菌的实验 放射性标记的噬菌体 侵染大肠杆菌 搅拌 ① ② ③ 离心 并检测放射性 无放射性标记的细菌 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 形成悬浮液和沉淀物 （噬菌体较轻，被侵染的大肠杆菌较重。） 实验结论1：经过检测，放射性同位素35S主要在悬浮液中，说明噬菌体侵染细菌时， __________附着于宿主细胞外面。 壳体蛋白 保温一段时间 误差分析： 1.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是 什么原因造成的？ 搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。 标记的T2噬菌体 侵染大肠杆菌 搅拌 离心 并检测放射性 实验结论2：经过检测，放射性同位素32P放射性主要在沉淀物中，表明噬菌体 侵染细菌时，________进入宿主细胞内。 DNA 标记的T2噬菌体 侵染大肠杆菌 搅拌 离心 并检测放射性 DNA 子代噬菌体中检测到32P 实验结论3：_________可以在亲子代之间传递的。 DNA 即DNA是遗传物质。 误差分析： 2.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是 什么原因造成的？ （1）保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内； （2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代。 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验 处理方式 实验结论 设计思路 直接分离 同位素标记法 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） 2.4 两个经典实验的比较 1.(2022·江苏南通高一期末)赫尔希和蔡斯进行了噬菌体侵染细菌的实验，部分步骤如图所示，结果发现A中放射性很高，B中放射性很低。下列说法错误的是 A.图中亲代噬菌体的蛋白质被35S标记 B.用含放射性同位素标记的大肠杆菌来培养噬菌体 C.理论上B无放射性的原因是噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 D.本组实验能直接证明进入大肠杆菌体内的只有噬菌体DNA √ 导练 2.(2015·浙江10月选考)下列关于用32P标记的T2噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌实验的叙述，错误的是(　　) A.子代噬菌体的DNA控制子代噬菌体的蛋白质合成 B.合成子代噬菌体外壳的原料来自大肠杆菌，子代噬菌体外壳都含35S C.合成子代噬菌体DNA的原料来自大肠杆菌，子代噬菌体DNA都不含32P D.大肠杆菌的DNA中嘌呤碱基之和与嘧啶碱基之和的比值与噬菌体的相同 √ 导练 TMV结构模型 RNA链 蛋白质外壳 所有生物的遗传物质都是DNA吗？ 烟草花叶病毒 随着对病毒研究的逐渐深入，科学家发现许多病毒中含有RNA，却没有DNA。 烟草 1. 烟草花叶病毒侵染烟草的实验 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 结论：TMV的遗传物质是RNA。 2. 烟草花叶病毒（TMV）重建实验 结论：所繁殖的TMV病毒类型取决于________株系。 RNA 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 动物、植物、真菌 原核生物 细菌、蓝细菌 非细胞生物 DNA病毒 T2噬菌体 RNA数病毒 艾滋病病毒、新型冠状病毒 DNA和RNA DNA RNA DNA RNA DNA 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。 一边阅读P53，一边完成表格 活动 判别生物体内核酸的种类及遗传物质 1.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个毒株，它们感染植物产生的病 斑形态不同。下列4组实验中，实验过程与实验结果不对应的是 实验 编号 实验过程 实验结果 病斑类型 病斑中分离出的病毒类型 ① a型TMV→感染植物 a型 a型 ② b型TMV→感染植物 b型 b型 ③ 组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型 ④ 组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型 A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④ √ 2.(2022·陕西临渭高一期末)下列关于生物遗传物质的叙述，正确的是 A.细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA B.染色体是生物的遗传物质，DNA也是生物的遗传物质 C.T2噬菌体的遗传物质是DNA，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA D.新型冠状病毒的遗传物质是DNA √ $