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

为什么丑小鸭能变成美丽的天鹅？ 第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质 关于遗传物质的探索： 孟德尔——生物的性状是由遗传因子决定的 约翰逊——提出基因的概念 萨 顿——提出基因在染色体上的假说 摩尔根——证明基因在染色体上 …… 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界激烈的讨论。 能够储存遗传信息； Q1：你认为遗传物质可能具有什么特点？ Q2：你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？ 可以精准地自我复制并传递给后代； 结构比较稳定（特殊情况下又能发生突变）； 能够指导蛋白质的合成，控制生物性状和代谢过程。 问题探讨 4 一、对遗传物质的早期推测 蛋白质是生物的遗传物质 蛋白质： 多种氨基酸连接成的生物大分子 氨基酸多种多样的排列顺序可蕴含遗传信息 20世纪20年代： A G C T 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一、对遗传物质的早期推测 对DNA的结构没有清晰的了解， 蛋白质是遗传物质的观点仍占主导 20世纪30年代： DNA： 多种脱氧核苷酸聚合成的生物大分子 脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基、脱氧核糖 艾弗里 （O. Avery，1877-1955） 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 格里菲思 （F. Griffith，1877-1941） 基础 7 二、 肺炎链球菌的转化实验 类型 特点 S型细菌 smooth R型细菌 rough 有无荚膜 菌落 （光滑、粗糙） 有无致病性 光滑 粗糙 有荚膜 无荚膜 有（人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡） 无 1、实验材料：两种肺炎链球菌 二、 肺炎链球菌的转化实验 1、实验材料：两种肺炎链球菌 链 2、格里菲思的体内转化实验 任务一：自学教材P43页相关实验内容，请两位同学进行角色扮演，重现格里菲思的实验过程。 格里菲思 （F. Griffith，1877-1941） 注射 R型 活细菌 注射 S型 活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡，从小鼠体内 分离出S型活细菌 注射加热致死的S型细菌 小鼠不死亡 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合注射 小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌，后代也是致病的S型细菌 ➊ ➋ ➌ ➍ 2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 实验①②对照，说明？ 实验②③对照，说明？ 实验①③④对照，说明？ 12 实验推断： 已经加热杀死的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。 2、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 1、本实验设计遵循的原则？ 对照原则 、单一变量原则 2、本实验的自变量？因变量？无关变量？ 自变量：感染小鼠的细菌类型 因变量：小鼠是否死亡 无关变量：小鼠的生理状况、培养条件、注射细菌含量等 ❤思考❤ S型细菌的化学组分图 多糖 脂质 蛋白质 …… DNA RNA 多糖 脂质 蛋白质 DNA RNA …… 3、转化因子是什么物质？如何验证？ 思考 将备选物质一个一个地排除，通过观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子 直接分离S型细菌各种物质，单独进行转化实验 任务二：自学教材P44页相关实验内容，请同学进行讲解，重现艾弗里的实验过程。 3、艾弗里体外转化实验 艾弗里 （O. Avery，1877-1955） 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 ➊ ➋ ➌ 将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取液。 说明DNA就是转化因子 说明S型细菌提取液中有转化因子 说明蛋白质、RNA和脂质不是转化因子 DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质； 蛋白质、脂质、RNA、多糖等不是遗传物质。 实验结论： 3、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 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 R型菌转化成S型菌 重组 ❤思考❤ 转化的实质是什么？ 基因重组 19 ❤思考❤ 2. 为什么加热杀死的S菌仍有转化作用？ 3. 所有的R型菌都能转化为S菌吗？ DNA的热稳定性高。 只有一小部分能转化，成功率很低，受DNA纯度、两种细菌亲缘关系、受体菌状态等因素影响。 科学方法 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 加法原理 减法原理 (1)含义: 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。 (2)实例: 在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，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，就利用了“加法原理”。 实验组 对照组 实验组 实验组 (1)含义: 与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 (2)实例: 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，就利用了“减法原理”。 21 1. 某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验，进行了以下4个实验： ①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠 ②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠 ③R型菌＋DNA酶→加热后冷却→加入S菌的DNA→注射入小鼠 ④S型菌＋DNA酶→加热后冷却→加入R菌的DNA→注射入小鼠 以上4个实验中小鼠存活的情况依次是(　　) A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、存活、死亡 C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、存活 D 判断小鼠死活： 有活的S型细菌→小鼠死亡 有S型细菌的DNA+活的R型细菌→小鼠死亡 ❤练习❤ ❤思考❤ 由于艾弗里的实验中提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此，仍有人表示怀疑。怎样设计实验才能让人无可挑剔呢？ 设法把DNA和蛋白质完全分开，单独、直接观察DNA和蛋白质的作用。 三、噬菌体侵染细菌实验（赫尔希 蔡斯） 1、实验材料：T2噬菌体 （1）噬菌体的结构 （2）T2噬菌体的生活方式：_______________________。 （3）T2噬菌体的增殖 寄生在大肠杆菌体内 T2噬菌体 大肠杆菌 大肠杆菌 模板来源： 原 料： 场 所 ： 吸附 注入 合成 组装 释放 三、噬菌体侵染细菌实验（赫尔希 蔡斯） 1、实验材料：T2噬菌体 噬菌体的增殖过程 2、如何使噬菌体中的蛋白质和DNA被标记？ 思考：蛋白质和DNA不能直接观察，怎么办？ 2、实验方法：放射性同位素标记法 蛋白质组成元素： C、H、O、N、S 35S标记蛋白质 32P标记DNA 仅蛋白质含有S DNA组成元素： C、H、O、N、P P几乎都存在于DNA分子中 思考讨论： 1、用C/H/O/N的同位素（如14C和18O）标记可行吗？ 不行 27 噬菌体侵染 含35S或32P细菌 含35S或32P细菌 含35S或32P培养基 赫尔希和蔡斯是如何得到35S、32P标记的噬菌体呢？ 含35S的细菌培养基 ＋ 大肠杆菌 含35S的细菌 培养 ＋ 噬菌体 35S标记的噬菌体 培养 含32P的细菌 培养 ＋ 噬菌体 32P标记的噬菌体 培养 含32P的细菌培养基 ＋ 大肠杆菌 35S标记 32P标记 28 35S标记的噬菌体 与细菌混合 35S标记的 噬菌体 检测上清液和沉淀物中 的放射性物质 搅拌 搅拌后离心 使吸附在细菌上的 噬菌体与细菌分离 上清液的 放射性很高 沉淀物的 放射性很低 在新形成的噬菌体中没有检 测到35S Q1：实验过程中搅拌的目的是什么？ 离心的目的是什么？ ➊ 3、实验过程 Q2：用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液的放射性很高，子代噬菌体中没有放射性，说明了什么？ Q3：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，可能的原因？ 29 32P标记的噬菌体 与细菌混合 32P标记的 噬菌体 检测上清液和沉淀物中 的放射性物质 搅拌 搅拌后离心 使吸附在细菌上的 噬菌体与细菌分离 上清液的 放射性很低 沉淀物的 放射性很高 在新形成的部分噬菌体中检 测到32P Q1：用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物的放射性很高，子代噬菌体有放射性，说明了什么？ ➋ 3、实验过程 Q2：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，可能的原因？ 30 4、实验结论 （1）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。 （2）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。 1、个体很小，结构简单，繁殖快。 2、单独研究DNA、蛋白质、糖类等物质在转化中的作用。酶去除蛋白质、RNA和脂质等不彻底，不能完全排除这些物质在转化中的作用。 3、艾弗里：细菌培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。 赫尔希等人：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质提取分离技术等。 2．如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染未标记的细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为(　　) A．可在DNA中找到15N和32P B．可在外壳中找到15N和35S C．可在DNA中找到15N和32P、35S D．可在外壳中找到15N 答案　A ❤练习❤ “二看法”判断子代噬菌体标记情况 ❤助学巧记❤ 只有DNA是遗传物质吗？ 新冠病毒 有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。 烟草花叶病毒 (HIV) 35 烟草花叶病毒（TMV）基本成分是蛋白质和RNA，体内无DNA，请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质？ 四、生物的遗传物质 RNA 蛋白质 正常叶 病 叶 ❤思考❤ 烟草花叶病毒感染实验 烟草花叶病毒 RNA 蛋白质 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 实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。 37 蛋白质1 TMV2 RNA2 蛋白质2 蛋白质1+RNA2 TMV2 TMV1 RNA1 蛋白质2+RNA1 TMV1 烟草花叶病毒重建实验 实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。 感染 感染 38 不同生物的遗传物质 DNA或RNA 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 体内核酸种类 __________________ __________ _________ 体内碱基种类 __________________ __________ __________ 体内核苷酸种类 __________________ __________ 8种 遗传物质 ___________________ __________ __________ 实例 T2噬菌体、乙肝病毒、天花病毒；烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒等 乳酸菌、肺炎链球菌、蓝细菌等 玉米、小麦、人等 8种 4种 DNA和RNA DNA和RNA 5种 4种 DNA或RNA DNA DNA 5种 总结：绝大多数生物的遗传物质都是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。 遗传物质探究的方式 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、小鼠 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 赫尔希、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。 ❤总 结❤ 41 UTC 2026-04-20 12:54:11 Lavf61.7.100 $