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1节 DNA是主要的遗传物质 第3章　基因的本质 人教版高中生物 必修2 1 说出对遗传物质的早期推测。 2 阐述肺炎链球菌转化实验的过程和结论(重、难点)。 3 阐述噬菌体侵染细菌实验的方法、过程和结论以及烟草花叶病毒感染实验的过程和结论(重、难点)。 4 说明DNA是主要的遗传物质。 复习导入 科学家的足迹 1 1866年 孟德尔发现遗传定律 遗传物质是蛋白质还是DNA? 2 1891年 科学家描述减数分裂全过程 3 1903年 萨顿假说：基因和染色体存在平行关系 5 20世纪中叶 染色体主要由蛋白质和DNA组成 1909年 4 摩尔根证明： 基因在染色体上 目标一 (1)能自我复制，使得前后代具有一定的连续性。 (2)控制生物体的性状和新陈代谢过程。 (3)能储存大量的遗传信息。 (4)结构比较稳定，但是在特殊情况下能发生可 遗传变异。 你认为遗传物质可能具有什么特点？ 问题探讨 > < 目标一 对遗传物质的早期推测和 肺炎链球菌的转化实验 由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。 人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。 1.1 对遗传物质的早期推测 20世纪20年代 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。 没发现其他大分子有类似的结构特点。 蛋白质是生物体的遗传物质。 20世纪30年代 1.2 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 毒性 表面光滑 Smooth 表面粗糙 rough 无致病性 有致病性（为什么？） 多糖类的荚膜 了解肺炎链球菌 第一组 不死亡 第二组 死亡 第三组 不死亡 第四组 死亡 注射R型 活细菌 注射S型 活细菌 注射加热致死的S型细菌 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 1.2 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 1.对比第一、第二组，说明了什么？ R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。 2.对比第二、第三组，说明了什么？ 加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。 一边阅读，一边完成学案上的表格 活动1 分析格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 3.第四组小鼠为什么死亡？ 4.体内分离出的S型细菌从哪里来？ 5.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，又说明了什么？ 转化的性状可以遗传 体内分离出的S型细菌由R型细菌转化而来。 一边阅读，一边完成学案上的表格 活动1 分析格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 R型菌 S型菌 转化因子 S型菌 后代 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 结 论 延伸思考 (源于必修2 P43图3－2)格里菲思第四组 实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量 的变化情况如图所示，则： ①ab段R型细菌数量减少的原因是_________ ________________________________________________。 ②bc段R型细菌数量增多的原因是______________________________ ________________________________________________________。 ③后期出现的大量S型细菌是由 而来的。 小鼠体内 形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少 b之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖 R型细菌转化成的S型细菌繁殖 1.3 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 RNA 脂质 多糖 1. 寻觅“转化因子”究竟是什么？ 2. 你有什么样的设计思路，关键是什么？ S型细菌组分图 DNA 蛋白质 1. 概述该实验的设计思路。 用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将R型细菌转化。 【科学方法：假说-演绎法】 一边阅读，一边完成学案上的表格 活动2 分析艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 2. 第一组能说明什么？ S型细菌的细胞提取物中含有促使R型细菌转化为S型细菌的物质-转化因子。 3. 蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶作用是？ 催化蛋白质、RNA、脂质、DNA的分解，研究它们是否能发挥转化作用。 4. 第一至四组结果能说明什么？ 说明蛋白质、RNA、脂质不是转化因子。 也说明了S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。 一边阅读，一边完成学案上的表格 活动2 分析艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 5.第五组能说明什么？ 说明DNA是转化因子。 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 结 论 1. 艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质； 2. 被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数。 1.3 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 注 意 与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。 从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？ 例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。 科学方法 例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。 1、转化的实质：S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，使其获得了新的遗传信息，进而在R型细菌中指导合成了S型细菌的一些物质，使R型细菌转化成了S型细菌。 拓展延伸 2.加热的作用原理 (1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。 (2)加热时，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。 拓展延伸 1.为研究导致R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化因子是DNA还是蛋白质，科学家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.甲组培养皿中只有一部分R型细菌发生了转化 B.乙组培养皿中有光滑和粗糙两种菌落，可推测蛋白酶不能分解转化因子 C.丙组培养皿中观察到的现象是只长出光滑的菌落 D.该实验可以证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA C 导 练 2.(2022·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.艾弗里的实验中采用了自变量控制中的“加法原理” B 导 练 提取的DNA分子和DNA酶纯度不够？ DNA只是对荚膜的形成有直接效应，而非遗传物质？ 来自外界的质疑： > < 目标一 噬菌体侵染细菌的实验 2.1 T2 噬菌体简介 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。 吸附→注入→合成→组装→释放 2.2 噬菌体增殖的过程 吸附 注入 合成 组装 释放 噬菌体吸附在细菌表面 把DNA注入到细菌细胞 合成出噬菌体的DNA、蛋白质 新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体 细菌解体，释放出噬菌体 2.3 实验方法 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？ 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 同位素标记法 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 主要组成元素 C、H、O、N、P 主要组成元素 C、H、O、N、S 实验方法: 2.4实验过程 思考：能否用含35S、32P的培养基分别直接培养噬菌体的蛋白质和DNA？ 若不能，请写出培养的过程？ + 培养 培养 35S标记的 _______ 32P标记的 _______ T2噬菌体 T2噬菌体 T2噬 菌 体 + 培养 含32P的 _________ 大肠杆菌 含32P的细菌培养基 大肠杆菌 含35S的 _________ 大肠杆菌 含35S的细菌培养基 + 培养 大肠杆菌 甲组 乙组 不能，噬菌体是DNA病毒，必须依赖活细胞才能繁殖。 2.4实验过程 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层 (1)甲组 35S标记的噬菌体 用35S标记的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 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S 上清液放射性很高 实验分析 上清液放射性很高说明？ T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。 2.4实验过程 (2)乙组 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 T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。 沉淀物放射性很高说明？ 实验分析 说明DNA是真正的遗传物质 深度思考 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。 深度思考 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 理论上 上清液 沉淀物 其中一个 大肠杆菌 实际上 搅拌不充分，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。 深度思考 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。 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？ 保温时间长 理论上 上清液 沉淀物 若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入 实际上 部分释 放出来 释放 未来得及侵染 实际上 保温时间短 保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌； 保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 深度思考 (2)实验过程中，两次涉及大肠杆菌，这两次涉及的大肠杆菌有什么区别？ 　第一次是有标记的大肠杆菌，第二次是未被标记的大肠杆菌。 (1)本实验采用的对照方法是什么？ 　对比实验(相互对照)。 (3)能否用3H、14C标记噬菌体？ 不能，因为C、H是DNA和蛋白质的共有元素，无法确认被标记的是何种物质。 (4)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出关键之处？ 　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和蛋白质的作用。 1.T2噬菌体的增殖 (1)合成T2噬菌体的DNA的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。 (2)合成T2噬菌体的DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。 (3)合成T2噬菌体的蛋白质的原料：大肠杆菌提供的氨基酸。 (4)合成T2噬菌体的场所：大肠杆菌的核糖体。 2.噬菌体侵染细菌的实验中应注意的问题 (1)病毒营寄生生活，T2噬菌体只能侵染大肠杆菌，而不能侵染其他细菌。 (2)标记噬菌体时应先标记细菌，用噬菌体侵染被标记的细菌，这样来标记噬菌体。因为噬菌体是没有细胞结构的病毒，必须依赖活细胞生存。 拓展延伸 3.使用不同元素标记后子代放射性有无的判断 拓展延伸 4.DNA作为遗传物质所具备的特点 (1)能自我复制，使得前后代具有一定的连续性。 (2)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。 (3)能储存大量的遗传信息。 (4)结构比较稳定，但是在特殊情况下能发生可遗传变异。 5.以病毒作为实验材料的优点 结构简单,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。繁殖快，病毒短时间内可大量繁殖。 拓展延伸 3.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 D 导 练 4.如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染大肠杆菌，在产生的子代噬菌体的组成结构中，能够找到的标记元素为 A.在蛋白质外壳中找到15N和35S B.在DNA中找到15N和32P C.在蛋白质外壳中找到15N D.在DNA中找到15N、32P和35S B 导 练 D N A 是遗传物质吗？ 41 > < 目标一 DNA是主要的遗传物质 3.1 RNA是遗传物质的实验证据 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 RNA 蛋白质 实验结论： 是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是烟草花叶病毒的遗传物质。 RNA 蛋白质 2. 烟草花叶病毒（TMV）重建实验 3.1 RNA是遗传物质的实验证据 结论：TMV的遗传物质是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，一边完成学案上的表格 活动4 判别生物体内核酸的种类及遗传物质 5.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 ③ 导 练 6.(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 C 导 练 网络构建 DNA是主要的遗传物质 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 SZ-LWH 课堂小结 SZ-LWH Lavf57.41.100 $