3.1.2 噬菌体侵染细菌的实验课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里实验中无法真正提取出纯DNA来进一步验证遗传物质就是DNA。因此，仍有人对实验结论表示怀疑。 有没有更好的材料、更好的方法 能够将DNA和蛋白质分开，单独去 观察它们的作用呢? 噬菌体侵染细菌实验 四 3.1.2 噬菌体侵染细菌的实验 Which one  do you want ? 第3章 基因的本质 合作探究：请同学们自主阅读教材P44-46，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.噬菌体侵染细菌实验所用实验材料是什么？有哪些优点？ 2.1952年赫尔希和蔡斯的实验运用的科学方法是什么？ 3.通过阅读教材文字及示意图，归纳概括噬菌体侵染细菌的实验步骤。 4.尝试分析35S标记组、32P标记组放射性主要出现放射性在离心管中的位置。 噬菌体侵染细菌实验 四 T2噬菌体 ——专门寄生在大肠杆菌体内的病毒 T2噬菌体模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质外壳 噬菌体增殖过程中： 噬菌体只提供自身的DNA为模板，合成新DNA和蛋白质所需的原料、能量、场所、酶均来自大肠杆菌 大肠杆菌 1.噬菌体的结构 噬菌体侵染细菌实验 四 4 噬菌体是一类感染细菌的病毒。噬菌体的类型很多，多数噬菌体含有DNA（双链或单链均有），也有少数噬菌体含有RNA。T2噬菌体是专性寄生在大肠杆菌体内的，含有双链的DNA。 噬菌体侵染细菌实验 四 科学方法： T2噬菌体哪一种物质进入了大肠杆菌体内？（是DNA还是蛋白质） DNA和蛋白质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？ 放射性分别标记DNA和蛋白质 选择什么元素进行放射性标记 放射性同位素标记法 尾部 头部 DNA 蛋白质 T2噬菌体 C、H、O、N、P C、H、O、N、S 32P 35S 噬菌体侵染细菌实验 四 实验方法： 实验过程： 标记的T2噬菌体 侵染大肠杆菌 搅拌 离心并检测放射性 检测子代噬 菌体的放射性 结果应该是怎样？ 实验思路： 将蛋白质和DNA完全分开，单独观察他们的作用 32P 35S 放射性同位素标记法。（分别标记蛋白质和DNA） 先标记细菌在标记噬菌体 2.赫尔希和蔡斯的实验过程 噬菌体侵染细菌实验 四 7 噬菌体侵染细菌实验 四 分别用35S或32P标记噬菌体与大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 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。 子代噬菌体中无35S 子代噬菌体中含32P 35S标记的实验 32P标记的实验 标记部位 放射性情况 上清液 沉淀物 有无放射性原因 蛋白质 很高 DNA 很低 蛋白质未进入细菌中 DNA进入细菌中 很高 很低 实验结果： 实验结论： 子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是真正的遗传物质。 噬菌体侵染细菌实验 四 合作探究：请同学们自主阅读教材P45，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.T2噬菌体侵染细菌实验中保温、搅拌、离心的目的？ 2.离心后的上清液中是什么？沉淀物中是什么？ 3.放射性如何分布？ 4.子代噬菌体能否检测到放射性？ 噬菌体侵染细菌实验 四 实验过程及分析： （2）标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌---35S标记组 35S标记的噬菌体 用35S标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心检测上清液和 沉淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 上清液放射性很高 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S 搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心：使噬菌体的蛋白质 外壳与大肠杆菌分离 结果：说明噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入大肠杆菌。 “短时间”：促使噬菌体充分侵染细菌；同时避免大肠杆菌裂解释放子代噬菌体。 “保温”：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。 噬菌体侵染细菌实验 四 实验过程及分析： （2）标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌---32P标记组 32P标记的噬菌体 子代噬菌体中含32P 用32P标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合 经短时间保温后用搅拌器搅拌 离心检测上清液和 沉淀物中的放射性物质 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 上清液放射性很低 沉淀物放射性很高 结果：说明噬菌体在侵染细菌时，DNA进入了大肠杆菌。 噬菌体侵染细菌实验 四 【误差分析1】用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有少量放射性的原因： 搅拌不充分 理论上 上 清 液 沉 淀 物 其中一个 大肠杆菌 实际上 原因分析： 由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面， 随细菌离心到沉淀物中。 噬菌体侵染细菌实验 四 【误差分析2】用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含少量放射性的原因: 保温时间 长 部分噬菌体未侵染 大肠杆菌 部分细菌裂解，噬菌体释放出来 实际上 理论上 上 清 液 沉 淀 物 释放 实际上 保温时间 短 原因分析：①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。②保温时间过长，部分大肠杆菌裂解，子代噬菌体释放，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。 噬菌体侵染细菌实验 四 1.艾弗里与赫尔希等人选用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？ 提示：细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点： （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。易于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 可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。 【问题探讨】 2. 虽然艾弗里与赫尔希等人的实验方法不同，但是实验的设计思路却有共同之处。思考一下，他们最关键的实验设计思路是什么？ 最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。 噬菌体侵染细菌实验 四 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？ 艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。 赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。 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。 【问题探讨】 噬菌体侵染细菌实验 四 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 结论以及各实验的关系 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。 直接分离: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 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”,是体外转化实验的基础。 能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？ 三个经典实验对比 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 烟草花叶病毒感染实验 五 烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，如何确定其遗传物质是什么？ 思路:烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察他们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质 ①仅RNA能使烟草产生原样病斑 ②仅蛋白质能使烟草产生原样病斑 ③RNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑 若出现①结果则仅RNA是遗传物质； 若出现②结果则仅蛋白质是遗传物质； 若出现③结果则RNA和蛋白质都是遗传物质 预测结果： （现象） 提出问题： 作出假设： 设计实验： 得出结论： RNA是其遗传物质 烟草花叶病毒感染实验 五 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 烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA ： 烟草花叶病毒感染实验 五 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 22 小结 格里菲斯的体内转化实验 艾弗里的体外转化实验 转化因子是什么 加热杀死的S型细菌中含有转化因子 肺炎链球菌的转化实验 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质 RNA是TMV的遗传物质 DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质 RNA是RNA病毒的遗传物质 更多实验证据 更多实验证据 DNA是主要的遗传物质 1.下列有关噬菌体侵染细菌实验的说法中，不正确的是(　　) A． 搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 B． 该实验证明T2噬菌体的DNA是遗传物质，而蛋白质不 是遗传物质 C． 在该实验中T2噬菌体的DNA发生了复制 D． 保温、搅拌和离心操作不当都会影响实验结果 B 课堂小测 2.(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 A 课堂小测 3.下列关于生物遗传物质的叙述中，正确的是(　　) A．细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA B．所有生物的遗传物质都是DNA C．具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是RNA D．生物的遗传物质是DNA或RNA，具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA D 课堂小测 感 谢 观 看 $