3.1 DNA是主要的遗传物质（课件）（含果蝇交配实验合集模拟器） -2025-2026学年高一生物人教版必修2优质课件（含交互动画）

基因的本质 第3章 人教版高中生物学 必修2 第1节 DNA是主要的遗传物质 01 阐明DNA是主要的遗传物质的探索过程。说明DNA是主要的遗传物质。　 02 说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。 03 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。 2 课堂导入 重走探索之路 1.7.2013 ‹#› 01 对遗传物质的早期推测 02 肺炎链球菌的转化实验 03 噬菌体侵染细菌的实验 04 生物的遗传物质 05 小结 目录 01 对遗传物质的早期推测 __________ ☞能够自我复制，使得前后代具有一定的连续性； ☞能够指导蛋白质的合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢过程； ☞能够储存大量遗传信息。 ☞结构比较稳定，但是在特殊情况下能发生可遗传变异。 讨论 1. 你认为遗传物质可能具有什么特点？ 2. 你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？ 20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA 组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。 一、对遗传物质的早期推测 1.7.2013 ‹#› 蛋白质分子结构 DNA分子结构 20世纪20年代：蛋白质是遗传物质？ 依据：蛋白质由20种氨基酸组成，排列顺序多样，能储存大量遗传信息。 20世纪30年代：DNA的发现与质疑 依据：DNA由4种脱氧核苷酸组成，结构简单，难以想象能承载复杂的遗传信息。 结论：当时多数科学家认为蛋白质是遗传物质。 一、对遗传物质的早期推测 02 肺炎链球菌的转化实验 __________ 界面预览→ 点击演示链接↓ 交互动画演示——格里菲思肺炎链球菌体内转化实验 二、肺炎链球菌的转化实验 1.7.2013 ‹#› 相关信息：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死。有荚膜的可抵抗吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 表面______ 表面______ 菌体 有多糖荚膜 无多糖荚膜 有无致病性 二、肺炎链球菌的转化实验 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 光滑 粗糙 有致病性 无致病性 肺炎链球菌 组别 自变量 因变量 小鼠是否死亡 体内是否分离出S型菌 1 注射R型活菌 2 注射S型活菌 3 注射加热致死的S型菌 4 将R型活菌与加热致死的S型菌混合后注射 否 否 是 是 否 否 是 是 实验分析 探究活动 任务一：进一步阅读课本P43，合作探究格里菲思的实验过程与现象分析 1.对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？ 2.对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？ 3.第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型菌来自哪里？ 4.这种转化产生的S型活菌的后代也是有致病性的S型菌，这说明什么？ 组别 自变量 因变量 小鼠是否死亡 体内是否分离出S型菌 1 注射R型活菌 2 注射S型活菌 3 注射加热致死的S型菌 4 将R型活菌与加热致死的S型菌混合后注射 否 否 是 是 否 否 是 是 探究活动 实验分析 1.对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？ 2.对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？ R型活菌不会使小鼠死亡，而S型活菌会使小鼠死亡。 加热致死的S型菌不能使小鼠死亡。 任务一：进一步阅读课本P43，合作探究格里菲思的实验过程与现象分析 组别 自变量 因变量 小鼠是否死亡 体内是否分离出S型菌 1 注射R型活菌 2 注射S型活菌 3 注射加热致死的S型菌 4 将R型活菌与加热致死的S型菌混合后注射 否 否 是 是 否 否 是 是 探究活动 实验分析 3.第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型菌来自哪里？ 4.这种转化产生的S型活菌的后代也是有致病性的S型菌，这说明什么？ 加热致死的S型菌含有转化因子，促使R型活菌转化为S型活菌，使小鼠死亡;由R型活菌转化而来。 说明转化的性状可以遗传。 实验结论: 已经加热致死的S型菌,含有某种促使R型菌转化为S型菌的转化因子。 任务一：进一步阅读课本P43，合作探究格里菲思的实验过程与现象分析 二、肺炎链球菌的转化实验 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 探究活动 任务二：阅读课本P44，合作探究艾弗里的实验过程与现象分析 组别 处理步骤 结 果 结 论 1 S型菌的细胞提取物， 不作处理 加入有R活菌的培养基中混合培养 2 S型菌的细胞提取物 +蛋白酶 3 S型菌的细胞提取物 +RNA酶 4 S型菌的细胞提取物 +酯酶 5 S型菌的细胞提取物 +DNA酶 R+S型 R+S型 R+S型 R+S型 R型 实验分析 1.概述该实验的关键设计思路。 2.第一组将加热致死的S型菌的细胞提取物与R型活菌混合培养，结果培养皿中长出了S型活菌。这说明什么？ 3.实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？ 4.第一至第四组的实验结果为什么既有R型菌，又有S型菌？ 5.第五组用DNA酶处理S型菌的细胞提取物之后再与R型活菌混合培养，为什么培养皿中只有R型菌？ 探究活动 任务二：阅读课本P44，合作探究艾弗里的实验过程与现象分析 组别 处理步骤 结 果 结 论 1 S型菌的细胞提取物， 不作处理 加入有R活菌的培养基中混合培养 2 S型菌的细胞提取物 +蛋白酶 3 S型菌的细胞提取物 +RNA酶 4 S型菌的细胞提取物 +酯酶 5 S型菌的细胞提取物 +DNA酶 R+S型 R+S型 R+S型 R+S型 R型 实验分析 1.概述该实验的关键设计思路。 2.第一组将加热致死的S型菌的细胞提取物与R型活菌混合培养，结果培养皿中长出了S型活菌。这说明什么？ 3.蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是？ 分别除去S型菌的细胞提取物中的蛋白质、RNA和酯类物质，以明确这些物质是不是转化因子。 将DNA与蛋白质等其他物质分开，单独、直接地观察它们的作用 说明其细胞提取物中含有转化因子。 实验分析 组别 处理步骤 结 果 结 论 1 S型菌的细胞提取物， 不作处理 加入有R活菌的培养基中混合培养 2 S型菌的细胞提取物 +蛋白酶 3 S型菌的细胞提取物 +RNA酶 4 S型菌的细胞提取物 +酯酶 5 S型菌的细胞提取物 +DNA酶 探究活动 任务二：阅读课本P44，合作探究艾弗里的实验过程与现象分析 DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构稳定，使其丧失转化功能。 R+S型 R+S型 R+S型 R+S型 R型 4.第一至第四组的实验结果为什么既有R型菌，又有S型菌？ 5.第五组用DNA酶处理S型菌的细胞提取物之后再与R型活菌混合培养，为什么培养皿中只有R型菌？ S型菌的细胞提取物中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。 DNA 才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质 减法原理典例 ⚛ 科学方法 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 二、肺炎链球菌的转化实验 加法原理典例 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。 与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 核心概念 核心概念 肺炎链球菌转化的实质 S型菌 加热杀死的S型菌 R型菌 R型菌 S型菌 荚膜 控制荚膜形成的基因 基因重组 思维训练 想一想，你能推测出图1和图2分别表示哪个转化实验中R型菌和S型菌的数量变化吗？ 图1 图2 拓展延伸 加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。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，进而恢复活性。 针对练1．某研究小组以肺炎链球菌为实验材料，进行了以下4组实验。其中会导致小鼠死亡的一组是（　　） A．S型菌的细胞提取物 +DNA酶→与R型活菌混合→注入小鼠体内 B．R型菌的细胞提取物 +DNA酶→与S型活菌混合→注入小鼠体内 C．R型菌 +DNA酶→高温灭活后冷却→与S型菌的DNA混合→注入小鼠体内 D．S型细菌 +DNA酶→高温灭活后冷却→与R型菌的DNA混合→注入小鼠体内 B 课堂练习 R型细菌经高温灭活后失去活性，无法吸收S型细菌的DNA进行转化。 S型细菌经高温灭活后细胞结构被破坏，经DNA酶处理后，其DNA被分解，无法提供有效遗传物质。 针对练2．摩尔根在他的《基因论》一书的末尾说：“我们仍然很难放弃这个可爱的假设：基因之所以稳定，是因为它代表着一个有机的化学实体。”但是基因究竟是什么化学物质呢?科学家通过肺炎链球菌的转化实验初步揭开了遗传物质的神秘面纱。下列相关叙述正确的是（ ） A．将不含有荚膜多糖的肺炎链球菌注射到小鼠体内，一段时间后小鼠死亡 B．将用DNA酶处理后的S型细菌的细胞提取物与R型细菌混合培养，培养基中会长出两种菌落 C．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验不能证明蛋白质不是肺炎链球菌的遗传物质 D．艾弗里在进行肺炎链球菌体外转化实验的过程中，实验组的设置体现了“减法原理” D 课堂练习 艾弗里的实验能证明蛋白质不是遗传物质，DNA才是遗传物质。 03 噬菌体侵染细菌的实验 __________ 三、噬菌体侵染细菌的实验 赫尔希和蔡斯的实验材料 结 构：由蛋白质外壳和内部的DNA组成。 生活方式：专门寄生在大肠杆菌体内。 材料优势：结构简单，60%是蛋白质，40%是DNA（仅蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子中），便于单独观察两者在遗传中的作用。 增殖方式： T2噬菌体结构示意图 头部 尾部 DNA： C、H、O、N、P 蛋白质：C、H、O、N、S等 界面预览→ 点击演示链接↓ 交互动画演示——噬菌体侵染细菌的实验 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验模拟 1.7.2013 交配实验说明如下： 亲本杂交：X+X+×XwY / X+X+×XwYw F1互交： X+Xw×X+Y / X+Xw×X+Yw 回交： X+Xw×XwY / X+Xw×XwYw 测交： XwXw×X+Y / XwXw×X+Y+ ‹#› 实验目的 追踪放射性，判断哪种物质进入细胞 标记方法 分别用³²P标记DNA，³⁵S标记蛋白质 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验思路：同位素标记法 35S标记的噬菌体 32P标记的噬菌体 35S组 32P组 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验过程及结果 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 子代噬菌体检测到放射性 子代噬菌体未检测到放射性 实验分析 1. 本实验采用的是放射性同位素标记技术，能否用14C和3H标记噬菌体？ 2．能否用32P和35S同时标记噬菌体？并说明理由。 3．35S标记组发现沉淀物中也有少量放射性，32P标记组发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？ 探究活动 任务三：阅读课本P45-46，合作探究赫尔希和蔡斯的实验过程与现象分析 不能，因为DNA和蛋白质中都含C和H，无法确认被标记的是何种物质。 不能，若同时标记，离心后上清液和沉淀物中均会有放射性。 可能是搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中。 保温时间过短，部分噬菌体来不及侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌细胞内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。 核心归纳 4．分析噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”。 探究活动 任务三：阅读课本P45-46，合作探究赫尔希和蔡斯的实验过程与现象分析 搅拌 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验结论 核心发现： 噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，而蛋白质外壳留在外面。 最终结论： 子代噬菌体的性状通过亲代DNA遗传，DNA才是噬菌体的遗传物质。 亲代噬菌体 原宿主细胞内 子代噬菌体 32P标记的DNA 无32P标记的DNA 32P标记的DNA 35S标记的蛋白质 无35S标记的蛋白质 蛋白质外壳无35S标记 针对练3．下列关于赫尔希和蔡斯“噬菌体侵染细菌的实验”的相关说法正确的是（ ） A．该实验与“肺炎链球菌体外转化实验”均运用了自变量控制的减法原理 B．保温时间长短不会对35S标记组上清液的放射性产生明显影响 C．32P标记组大肠杆菌裂解后得到的子代噬菌体大部分具有放射性 D．该实验结果证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质 B 课堂练习 赫尔希和蔡斯的实验利用同位素示踪法分别追踪DNA和蛋白质的去向。 针对练4．为加深对赫尔希和蔡斯“T2噬菌体侵染细菌”实验的理解，某生物兴趣小组通过绘图进行讨论学习。据图分析，下列叙述错误的是（ ） A．该兴趣小组通过构建物理模型开展学习 B．图中T2噬菌体的黑色部分代表被标记 C．搅拌促使噬菌体从大肠杆菌内释放出来 D．离心的目的是沉淀培养液中的大肠杆菌 C 课堂练习 搅拌使吸附的噬菌体与大肠杆菌分离。 04 生物的遗传物质 __________ 四、生物的遗传物质 烟草花叶病毒侵染与重建实验 实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。 四、生物的遗传物质 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 细菌等原核生物 非细胞 生物 DNA病毒 T2噬菌体、乙肝病毒 RNA病毒 烟草花叶病毒 核心结论：由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。 后续研究发现：少数病毒（如烟草花叶病毒、流感病毒、HIV）的遗传物质并非DNA，而是RNA。 经典实验验证：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染实验共同证明，DNA是遗传物质。 DNA和 RNA 仅有DNA 仅有RNA DNA DNA DNA RNA 1.7.2013 除了简单的显隐性关系，遗传现象还有很多特殊情况。比如复等位基因，最典型的例子就是人类的ABO血型系统。它由IA、IB、i三个基因控制，IA和IB都对i显性，而它们之间是共显性的关系，这就导致了我们常见的A型、B型、AB型和O型四种血型。 ‹#› 针对练5．通过分析科学家揭示DNA为主要遗传物质的过程，可以归纳遗传物质应具备的特点。下列分析错误的是（ ） A．加热致死的S型细菌仍能使R型细菌转化为S型细菌，说明遗传物质的结构相对稳定 B．肺炎链球菌的转化实验表明，遗传物质能控制生物的性状 C．噬菌体侵染细菌的实验表明，遗传物质能自我复制并指导蛋白质合成 D．烟草花叶病毒的遗传信息储存在脱氧核苷酸的排列顺序中 D 课堂练习 烟草花叶病毒的遗传信息储存在核糖核苷酸的排列顺序中。 针对练6．科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述错误的是（ ） A．肺炎链球菌体内转化实验，证明了加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性突变为有致病性 B．肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“减法原理”，结果证明DNA是转化因子 C．在肺炎链球菌体外转化实验中和噬菌体侵染细菌实验中均采用了能够区分DNA和蛋白质的技术。 D．烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状 A 课堂练习 实质为基因重组 05 小结 __________ 小结 DNA是主要的遗传物质 对遗传物质的早期推测 噬菌体侵染细菌实验 赫尔希和蔡斯 DNA才是噬菌体的遗传物质。 生物的遗传物质 肺炎链球菌体内转化实验 格里菲思 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。 肺炎链球菌体外转化实验 艾弗里 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 DNA是主要的遗传物质。 作业 人教版高中生物学 必修2 完成本节配套分层作业 作业 39 🐁 格里菲思肺炎链球菌体内转化实验 1928 · 小鼠体内实验 · 转化因子发现 🧫 实验材料 (拖拽装填) 实验①: R型活菌 无荚膜 · 菌落粗糙 ❌ 无致病性 实验②: S型活菌 有荚膜 · 菌落光滑 ⚡ 强致病性 🔥 实验③: 加热S型 高温灭活 · 无毒 🧬 转化因子留存 + 🔥 实验④: R活 + 灭活S 关键转化组 ✨ 引起死亡 💉 注射器装填区 💉 未装填菌液 💉 注射小鼠 🔄 重置实验 ⬅️ 拖拽菌株卡片至此装填 📘 ① 活R型 📗 ② 活S型 📙 ③ 加热S型 📕 ④ R活+加热S 🎬 注射动画模拟 💉 ➡️ 🐁 等待注射演示 点击下方按钮可回放动画 ▶ 播放注射动画 🐭✨ 健康存活 📋 实验记录 ✨ 系统就绪，拖拽菌株至注射器区进行实验 💡 快速按钮可直接加载经典四组 🧪 实验结果 & 格里菲思结论 等待首次注射... 🔬 人教版高中生物必修2 · 肺炎链球菌双球形态 | S型共荚膜 | R型无荚膜 | 注射动画模拟真实过程 Lavf61.7.100 🔬 噬菌体侵染细菌的实验 📖 人教版 · 必修2 第45页 图3-6🧬 赫尔希 & 蔡斯 (1952) 🧪 实验组 ①   ³⁵S 标记蛋白质 外壳放射性 📌 第一步 · 用³⁵S标记噬菌体 T2噬菌体 → ³⁵S含标记大肠杆菌培养瓶 → ³⁵S³⁵S-T2噬菌体 🧫 第二步 · 侵染未标记的大肠杆菌 (拖拽噬菌体至细菌) 大肠杆菌未标记宿主菌 💡 将右侧³⁵S标记的噬菌体拖拽到细菌上 → 🔄 重置侵染 ⚙️ 第三步 · 搅拌后离心 → 检测放射性 搅拌器🧪 搅拌+离心 💥 第四步 · 细菌裂解 → 子代噬菌体检测 🧬 新形成的噬菌体： 未检测 🔬 让细菌裂解 🧬 实验组 ②   ³²P 标记DNA 核酸放射性 📌 第一步 · 用³²P标记噬菌体 T2噬菌体 → ³²P含标记大肠杆菌培养瓶 → ³²P³²P-T2噬菌体 🧫 第二步 · 侵染未标记的大肠杆菌 (拖拽噬菌体至细菌) 大肠杆菌未标记宿主菌 💡 将右侧³²P标记的噬菌体拖拽到细菌上 → 🔄 重置侵染 ⚙️ 第三步 · 搅拌后离心 → 检测放射性 搅拌器🧪 搅拌+离心 💥 第四步 · 细菌裂解 → 子代噬菌体检测 🧬 新形成的噬菌体： 未检测 🔬 让细菌裂解 🔄 重置全部实验 (恢复初始教材状态) 📖 严格依据人教版必修2 P45 图3-6：³⁵S标记蛋白质外壳 → 上清液放射性高，沉淀物放射性低；³²P标记DNA → 上清液放射性低，沉淀物放射性高；子代噬菌体中仅³²P组检测到放射性。 $nullnullnull