3.1DNA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 第1节：DNA是主要的遗传物质 遗传物质探索之路 孟德尔通过豌豆杂交实验提出生物的性状由遗传因子控制 约翰逊把遗传因子改名为基因 摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因在染色体上 20世纪中期，科学家发现染色体主要由DNA和蛋白质组成 这两种物质，究竟哪一种是遗传物质呢？ 对遗传物质的早期推测 遗传物质可能具有什么特点？ ①能够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，但在特殊情况下能发生可遗传变异等 由多种氨基酸连接而成，氨基酸的排列顺序多种多样，可能蕴含着遗传信息 蛋白质 由许多脱氧核苷酸聚合而成，组成DNA的脱氧核苷酸有4种，但对DNA的结构没有清晰的了解 DNA 主流观点：蛋白质是遗传物质 艾弗里 赫尔希 蔡斯 格里菲思 20世纪40年代以后，下面几位科学家通过一系列确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出了挑战 一、肺炎链球菌的转化实验 1 格里菲思的体内转化实验 (1)实验材料： (细菌，原核生物) 小鼠、肺炎链球菌 类型 S型 R型 菌体 菌落 致病性 多糖类的荚膜 表面光滑（Smooth） 表面粗糙（Rough） 有 无 1 格里菲思的体内转化实验 (2)实验过程及结果 1 2 3 4 注射R型活细菌 不死亡 注射S型活细菌 死亡 注射加热致死的S型细菌 不死亡 注射R型活 细菌+加热致死的S型细菌 说明R型细菌无毒 说明S型细菌有毒 说明加热致死的S型细菌无毒 ？ 死亡 1 格里菲思的体内转化实验 ①第四组实验中，格里菲思从小鼠体内分离出了S型活细菌和R型活细菌，这说明了什么？ 加热致死的S型细菌使部分R型细菌转化成了S型细菌 ②这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这又说明了什么？ 转化的性状可以遗传给后代 (3)实验结论： 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 其本质不清楚，因为加热致死的S型细菌中含有糖类、蛋白质、DNA等多种物质，通过本实验无法确认是哪种物质起了作用 【关键思路】把S型细菌内的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用 多糖 蛋白质 RNA DNA 脂质 S型细菌 多糖 脂质、蛋白质 RNA、DNA等 含R型细菌的培养基 提取后分别加入 加法原理: 含R型细菌的培养基 提取液整体加入 再用酶解法去除特定物质，一个个排除 减法原理： R型细菌？ S型细菌？ 观察菌落产生情况 R型细菌？ S型细菌？ 观察菌落产生情况 2 艾弗里的体外转化实验 说明S型细菌的提取物存在转化因子 说明蛋白质、RNA和脂质均不是转化因子 说明DNA很可能是转化因子 水解蛋白质(或RNA、脂质） 2 艾弗里的体外转化实验 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 有的人获得诺贝尔奖，是为自己增辉，有的人获奖却是为诺贝尔奖增辉。 艾弗里没有获得诺贝尔奖，是诺贝尔奖的遗憾，不是艾弗里的遗憾。 肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较   格里菲思的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 培养方式 实验对照 观察指标 实验结论 小鼠体内 培养基 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各成分作用的相互对照 小鼠是否死亡 培养基中的菌落类型 存在某种转化因子使R型细菌转化为S型细菌 S型细菌的遗传物质是DNA，蛋白质等其他物质不是遗传物质 实际上，艾弗里的实验并没有真正去除蛋白质，纯度最高时仍存在0.02%蛋白质和DNA混在一起，因此有人对实验结论表示怀疑 有没有比细菌更好的材料，只含DNA和蛋白质，而且还能将 DNA和蛋白质彻底分开，单独去观察它们的作用呢？ 二、噬菌体侵染细菌的实验 1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，完成了另一个更具说服力的实验 噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌等微生物的病毒的总称 T2噬菌体: 一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒 尾部 头部 DNA 蛋白质 T2噬菌体繁殖时会将遗传物质注入大肠杆菌，然后利用大肠杆菌的物质和场所合成子代噬菌体 噬菌体侵染细菌过程 二、噬菌体侵染细菌的实验 1.实验方法： 放射性同位素标记法 哪一种物质进入了大肠杆菌体内？ DNA和蛋白质不能直接看到,怎么办？ 用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质 选择什么元素进行放射性标记？ (用32P标记) (用35S标记) DNA 蛋白质 思考: 可以直接用含35S、32P的培养基分别培养噬菌体使其带上标记吗？ 不可以，因为T2噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活 用被标记的大肠杆菌来培养噬菌体 二、噬菌体侵染细菌的实验 2.实验思路： 标记大肠杆菌 标记T2噬菌体 带标记的噬菌体侵染未标记的细菌(短时间保温) 搅拌 离心 观察放射性的分布情况 目的: 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 目的: 为噬菌体繁殖提供适宜并恒定的温度，让噬菌体充分侵染大肠杆菌 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 上清液 沉淀物 (T2噬菌体) (被侵染的大肠杆菌) 二、噬菌体侵染细菌的实验 2.实验过程及结果： 第一步：标记大肠杆菌 大肠杆菌 + 含35S的培养基→含35S的大肠杆菌 大肠杆菌 + 含32P的培养基→含32P的大肠杆菌 第二步：标记T2噬菌体 T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体 T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体 35S标记噬菌体组 二、噬菌体侵染细菌的实验 上清液放射性很高 沉淀物放射性很低 子代噬菌体检测不到35S 上清液放射性很高说明？ T2噬菌体的蛋白质没有进入大肠杆菌，留在外面 沉淀物出现放射性的原因？ 搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在大肠杆菌表面 第三步：T2噬菌体侵染大肠杆菌 二、噬菌体侵染细菌的实验 第三步：T2噬菌体侵染大肠杆菌 32P标记噬菌体组 上清液放射性很低 沉淀物放射性很高 部分子代噬菌体检测到32P 沉淀物放射性很高说明？ T2噬菌体的DNA进入了大肠杆菌 沉淀物出现放射性的原因？ ①培养(保温)时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌 ②培养(保温)时间过长，部分子代噬菌体已经释放 二、噬菌体侵染细菌的实验 35S标记实验组 32P标记实验组 所标记物质 放射性情况 上清液 沉淀物 有无放射性原因 子代噬菌体 T2噬菌体的蛋白质 很高 T2噬菌体的DNA 很低 蛋白质未进入大肠杆菌 DNA进入大肠杆菌 很高 很低 有32P标记的DNA 无35S标记的蛋白质 实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是噬菌体的遗传物质 同时，上述实验还说明了DNA能自我复制并控制蛋白质的合成，请思考是否能证明蛋白质不是遗传物质？ 不能，因为在本实验中蛋白质并没有进入大肠杆菌体内，不能明确其是否有遗传效应 实验的两个关键环节——保温与搅拌 ①保温时间要合适，否则会影响32P标记组的放射性分布 实验的两个关键环节——保温与搅拌 ②搅拌要充分，否则会影响35S标记组的放射性分布 1.(2025·南宁高一检测)为验证DNA是遗传物质，某学习小组进行了肺炎链球菌转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述错误的是(　 ) A.本实验思路是将DNA和蛋白质 分开，单独观察它们的作用 B.乙组和丙组是该实验的实验组 C.该实验用到了“加法原理”来控制变量 D.实验结束后，甲、乙组将出现两种菌落 即时巩固 练习册P64 C SZ-LWH 2.(2025·南宁高一检测)在“噬菌体侵染细菌的实验”中，用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的甲组保温后不进行搅拌直接离心，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的乙组保温很长时间后再搅拌、离心，两组实验的离心结果是(　 ) A.甲组沉淀物中会出现较强放射性, 乙组上清液中会出现较强放射性 B.甲组上清液中会出现较强放射性, 乙组上清液中会出现较强放射性 C.甲组沉淀物中会出现较强放射性乙组沉淀物中会出现较强放射性 D.甲组上清液中会出现较强放射性乙组沉淀物中会出现较强放射性 即时巩固 练习册P68 A SZ-LWH 3.(2025·柳州高一检测)科学家分成 A、B两组进行了T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，如图所示。下列叙述正确的是(　 ) A. A组实验中延长培养时间，试 管Ⅲ中上清液的放射性会升高 B.B组试管Ⅲ中的子代噬菌体 含35S C.该实验利用放射性同位素标记和离心技术证明基因位于染色体上 D.大肠杆菌为噬菌体增殖提供了模板、原料和酶等 即时巩固 练习册P66 A SZ-LWH 有些病毒不含DNA，只含蛋白质和RNA，如新冠病毒、艾滋病病毒和烟草花叶病毒等RNA病毒，这类生物的遗传物质是什么呢？ 思考: 上述实验证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA，T2噬菌体的遗传物质也是DNA。只有DNA是遗传物质吗？ 烟草花叶病毒 新型冠状病毒 流感病毒 被烟草花叶病毒感染的烟草 三、烟草花叶病毒侵染烟草的实验 蛋白质 RNA 侵染 患病 不患病 得到全新病毒 不能得到病毒 健康烟草植株 提取 提取 侵染 健康烟草植株 结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 细胞结构生物 非细胞结构生物(病毒) (含有DNA和RNA) (含有DNA或RNA) DNA病毒 RNA病毒 真核生物 原核生物 生物 生物界中绝大多数生物的遗传物质是DNA DNA是主要的遗传物质 遗传物质为DNA 易错: 对整个生物界来说，DNA是主要的遗传物质；对具体某个生物体来说，遗传物质只能是DNA (RNA)，不能加“主要”二字 归纳●总结 遗传物质 为RNA 26 4.(2025洛阳高一检测)20世纪20年代，科学家就开始利用多种方法，如酶解法、同位素标记法和病毒重组法等，对生物的遗传物质进行了探索。下列有关遗传物质的叙述，正确的是(　 ) A.以RNA为遗传物质的生物不一定是没有细胞结构的病毒 B.大部分原核生物的遗传物质是DNA，少部分是RNA C.肺炎链球菌中既有DNA又有RNA，其主要遗传物质是DNA D.烟草花叶病毒的RNA能使烟草感染病毒，说明RNA是其遗传物质 即时巩固 练习册P67 D SZ-LWH $