3.1核酸是遗传物质课件-2025-2026学年高一下学期生物浙科版必修2

第三章 遗传的分子基础 第一节 核酸是遗传物质 1866年 1903年 1909年 20世纪中叶 孟德尔 发表《植物杂交实验》，提出“遗传因子”，并总结遗传规律 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 科学家发现 染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质 科学家 假说-演绎法 假说-演绎法 类比推理法 温故知新 2 DNA和蛋白质哪个是遗传物质呢？ 蛋白质 染色体 DNA 少量RNA 非组蛋白 组蛋白 染色体组成 ①能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结构比较稳定等。 遗传物质可能具有什么特点？ 思考 对遗传物质的早期推测 4 20种氨基酸 20世纪20年代 蛋白质是由 连接而成的生物大分子。 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。 对于其他生物大分子的研究，还没发现与此类似的结构特点。 大多数科学家认为， 蛋白质是生物体的遗传物质。 对遗传物质的早期推测 20世纪30年代 DNA是由 种 聚合而成的生物大分子。 每种脱氧核苷酸都有特定的碱基。 意识到DNA的重要性，但对DNA的结构没有清晰认识。 00 4 脱氧核苷酸 大多数科学家认为， 蛋白质是生物体的遗传物质。 对遗传物质的早期推测 00 大多数科学家认为：蛋白质是遗传物质。 “我们表示怀疑!” 对遗传物质的早期推测 一、格里菲思的体内转化实验（活体转化实验） 肺炎链球菌： S型 光滑Smooth R型 粗糙 Rough 有荚膜 (主要为多糖） （有致病性） 无荚膜 （无致病性） 使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡 （人—肺炎） （鼠—败血症） 细菌模式图 拟核区 质膜 细胞壁 荚膜 核糖体 菌毛 鞭毛 （2）格里菲思的实验过程 体内转化实验 不死亡 注射R型 活细菌 注射S型 活细菌 死亡 不死亡 死亡 注射加热致死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 一、格里菲思 活体肺炎链球菌转化实验 任务一：探究小鼠死亡真相 1、第二组和第三组实验比较能得出什么结论?第四组实验中小鼠致死的直接原因是什么？ 加热杀死使S型细菌失去了致病性。注射到小鼠体内不会导致小鼠死亡。 第四组中小鼠致死的直接原因是活的S型细菌。 一、格里菲思 活体肺炎链球菌转化实验 观点1：起死回生？ 观点2：改头换面？ R 型活细菌 + S 型死菌 S 型活细菌 转化 某种物质 S 型活细菌 繁殖 格里菲思的实验说明了: 究竟是什么物质呢? 转化因子 弗雷德里克·格里菲斯（Frederick Griffith） 2、格里菲思体内转化实验结论 ①加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。 ②这种性状的转化是可以遗传的。 注意：一般情况下，转化率很低，只有极少数R型细菌被S型细菌的DNA侵入并发生转化，小鼠体内的大量S型细菌大多是由转化后的S型细菌繁殖而来的。 自然条件下的转基因——天然转基因 1.S型细菌能转化成R型细菌吗? 答：可以的，当S型细菌丢失荚膜以后就变成R型，这非常常见，当然这只是“表型变异”，“基因型”并未改变。例如，在人体体内肺炎链球菌可产生荚膜，但是在人工培养传代后，荚膜非常容易丢失，菌落变为R型。为了保障在体外也能使肺炎双球菌产生荚膜，多采用含血清、NaHCO3和CO2的条件下培养。 只要是在临床实验室做过的都知道，细菌在体外产生荚膜是比较困难的，要模拟体内的条件。 “荚膜的形成与环境条件密切相关。一般在动物体内或含有血清或糖的培养基中容易形成荚膜，在普通培养基上或连续传代则易消失。” 2.这种性状的转化是可以遗传的。 3、S型细菌已经被加热了“转化因子”还存在，这说明“转化因子”具有什么特征？该“转化因子”有可能是蛋白质吗？ 转化因子在加热过程中能保持其结构和功能的稳定。 转化因子——S型细菌的遗传物质 高温会导致蛋白质变性失活，蛋白质不是“转化因子” “谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质” 一、格里菲思 活体肺炎链球菌转化实验 加热致死的作用原理:蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80~100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开;当温度降至55℃以下时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性不能恢复。 要解决的问题—— 转化因子是什么物质？ 已有背景知识—— 构成细胞的主要物质有蛋白质、DNA、脂质、荚膜多糖等物质 如何设计实验？ 思路1：将加热致死S型菌各种物质分离提纯后与R型混合，观察 是否发生转化。 思路2：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型菌转化。 任务二：设计实验找寻转化因子 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。 1944年，艾弗里 二、艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 实验结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 悬浮培养 离体转化实验 基因重组 R型细菌转化为S型细菌的本质： 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 重组 R型细菌转化成S型细菌 注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌 该基因片段结合到R型细菌DNA上 二、艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 2.被转化的R型菌只是少量 注意： 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； 3.S型细菌的DNA不能使小鼠致死。 格里菲斯肺炎链球菌转化实验和艾弗里肺炎链球菌转化实验的区别   格里菲斯肺炎链球菌转化实验 艾弗里肺炎链球菌转化实验 培养场所 巧妙构思 实验结论 小鼠体内 液体培养基和固体培养基 将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化 存在某种转化因子让R→S DNA才是使R型菌 产生稳定遗传变化的物质 体内转化实验 体外转化实验 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。 1.（2023 浙江 7 月学考，6）在肺炎链球菌的转化实验中，使 R 型菌转化为 S 型菌的物质是 A.S 型菌的 DNA B.S 型菌的脂质 C.S 型菌的多糖 D.S 型菌的蛋白质 A 2、(2019 浙江 4 月，20)为研究 R 型肺炎双球菌转化为 S 型肺炎双球菌的转化物质是 DNA 还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述正确的是 A．甲组培养皿中只有 S 型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性 B．乙组培养皿中有 R 型及 S 型菌落，推测转化物质是蛋白质 C．丙组培养皿中只有 R 型菌落，推测转化物质是 DNA D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是 DNA C R型菌也有 不能加主要2个字 3.格里菲思和艾弗里两位科学家利用肺炎链球菌对遗传物质的本质展 开探索。下列叙述正确的是( ) A. 型菌外面有荚膜，在培养基上能长成粗糙型菌落 B.两位科学家均设法分开 和蛋白质，让其单独作用进行对比 C.格里菲思实验证明型肺炎链球菌的能使 型菌发生转化 D.艾弗里实验证明肺炎链球菌的遗传物质是 ，而不是蛋白质 √ R型菌没有荚膜 没有证明DNA 20 DNA结构 DNA纯度 DNA作用 质疑：DNA是遗传物质。 艾弗里在提纯DNA时的纯化率最高时仍含有0.02%的蛋白质‌‌ 因此艾弗里在论文中也曾十分谨慎地说：“当然也有可能，这种物质的生物学活性并不是核酸的一种遗传特性，而是由于某些微量的其他物质所造成的，这些微量物质或者是吸附在它上面，或者与它密切结合在一起，因此检测不出来。 美国长岛冷泉港的噬菌体小组 噬菌体增殖示意图 培养基上的噬菌体照片 认识噬菌体 噬菌体侵染细菌的动态过程： 侵染别的细菌 合成 组装 释放 吸附 注入 合成 组装 释放 吸附 注入 视频 问题：噬菌体的遗传物质是什么？ 作为噬菌体遗传物质的条件 进入细菌细胞中，指导子代噬菌体的形成。 可将遗传信息传递到子代噬菌体，保持亲子代噬菌体性状的连续性、稳定性。 推测：哪种成分进入，则哪种成分是遗传物质。 蔡斯(左)赫尔希(右) 思考：如何知道哪种成分进入菌体内？ 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 噬菌体 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 蛋白质 ： DNA ： 成分： 生活方式： 寄生在细菌体内的病毒 脱氧核苷酸 C、H、O、N 、P 氨基酸 C、H、O、N、S 35S标记蛋白质 32P标记DNA 专性寄生细菌 能否用14C标记？ 培养大肠杆菌 培养T2噬菌体 噬菌体---蛋白质（ 35S） 32P 35S 培养大肠杆菌 培养T2噬菌体 大肠杆菌（32P） 噬菌体---DNA（ 32P） 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 标记噬菌体的方法 大肠杆菌（35S） 方法：在分别含有放射性同位素32P 和35S的培养基中培养细菌。 分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体。 一定要分别标记，不能同时标记 思考：带标记的噬菌体感染什么样的细菌呢？ 噬菌体侵染细菌实验 无放射性标记的细菌 （3）分别用35S 或32P的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。 （1）分别在含有放射性同位素35S和放射性同位素的32P的培养基上培养大肠杆菌。 （2）用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记的噬菌体或DNA含有32P标记的噬菌体。 实验思路和步骤 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 思考：怎样使菌体外侧的噬菌体与大肠杆菌分开? Waring 搅拌器 [保存在斯普林港实验室的档案室] 搅拌后 离心后 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 标记的噬菌体 侵染大肠杆菌 短时间保温后搅拌 离心 搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心的目的是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感染的大肠杆菌。 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 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 上清液放射性很高 沉淀物放射性很低 子代噬菌体中无35S 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。 沉淀物放射性很低 搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉淀物中。 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 32P标记的噬菌体 说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。 说明DNA是真正的遗传物质 部分子代噬菌体中含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 沉淀物放射性很高 上清液放射性很低 培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌； 培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 说明DNA指导蛋白质的合成 三、蔡斯和赫尔希 噬菌体侵染实验 (3)实验过程 ①同位素标记噬菌体 含35S的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 蛋白质外壳含35S DNA含32P ②已标记的T2噬菌体侵染细菌及离心操作 (4)实验结论：在T2噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是 ，即 是遗传物质。 含放射性物质 离心 检测 几乎不含放射 含放射性物质 性物质 DNA DNA 1.噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系 标记物质 蛋白质 亲代噬菌体 培养细菌 子代噬菌体 、 任 务 活 动 35 2.噬菌体侵染细菌实验过程中悬浮液和沉淀物放射性分析 (1)用 标记的噬菌体侵染未被标记的细菌 任 务 活 动 36 (2)用 标记的噬菌体侵染未被标记的细菌 任 务 活 动 37 4.（ 2025年浙江省学考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌时，亲代噬菌体中能进入大肠杆菌细胞内的物质是( ) A.DNA B.RNA C.蛋白质 D.DNA和蛋白质 A 5、(2019 浙江 7 月学考，17)在“噬菌体侵染细菌实验”中，可通过某操作实现下图所示变化。该操作是 A.用放射性同位素标记噬菌体的蛋白质或 DNA B.将放射性同位素标记的噬菌体与细菌混合 C.将噬菌体与细菌混合液置于搅拌器中搅拌 D.离心并检测悬浮液和沉淀物中的放射性 C 6.（2021 浙江 1 月学考，20）下列关于遗传学发展史上 4 个经典实验的叙述,正确的是 A.孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上 B.摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律 C.T2噬菌体侵染细菌实验证明了 DNA 是大肠杆菌的遗传物质 D.肺炎双球菌离体转化实验证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质 7.（2022 浙江 6 月学考，2）T2 噬菌体侵染大肠杆菌的实验,证明了 T2 噬菌体的遗传物质是 DNA。DNA 的中文名称是 A.碳酸 B.磷酸 C.脂肪酸 D.脱氧核糖核酸 D D 基因的分离定律 基因在染色体上 DNA是噬菌体的遗传物质 知识点二 探究T2噬菌体侵染细菌的实验过程 7、[2024·浙江杭州月考]用含的 噬菌体侵染大肠杆菌的实验，如 图所示。下列叙述正确的是( ) A.可用含的培养基直接培养 噬菌体 B.离心能使悬浮液中析出质量较轻的 噬菌体 C.若混合培养的时间过长，可能会影响该实验结果 D.该实验结果的放射性主要集中在沉淀物中 √ 搅拌充不充分会影响的噬菌体放射性分布 上清液中 40 T2噬菌体侵染细菌增殖过程 噬菌体侵染细菌的实验分析 组装 释放 合成噬菌体DNA和蛋白质 噬菌体DNA注入 吸附 1 2 4 5 3 氨基酸、脱氧核苷酸（细菌提供） 核糖体、细胞质（细菌提供） ATP（细菌提供） 原料： 场所： 能量： 模板： DNA（噬菌体）→指导蛋白质外壳的形成 两个经典实验的比较 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验 处理方式 对照原则 实验结论 设计思路 直接分离 同位素标记法 S型细菌的分离物质分别与 R型细菌混合培养相互对照 分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照 设法将DNA与其他物质分开， 单独地直接研究各自不同的功能 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内） 烟草花叶病病斑 TMV电镜图和模式图 烟草花叶病毒 烟草花叶病毒—只含有RNA和蛋白质的RNA病毒 。 烟草花叶病：叶片薄厚不匀，颜色黄绿相间，呈花叶状 结论： RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 1957年，格勒和施拉姆 不能得到病毒 得到全新病毒 四、烟草花叶病毒侵染实验 实验结论：RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质 四、烟草花叶病毒重建实验 (1)用烟草花叶病毒(TMV)的RNA感染烟草，就可出现感染病毒的症状(　　) √ (2)烟草花叶病毒和HIV相似，都是由两条RNA链和蛋白质外壳组成 (　　) × RNA一般是单链 判断正误 46 (3)从烟草花叶病毒中提取RNA和蛋白质时，需要分别用RNA酶和蛋白酶处理(　　) × 判断正误 47 在自然界，所有的动物、植物以及细菌、蓝细菌等具细胞结构的生物均含有DNA，其遗传物质都是DNA。病毒没有细胞结构，通常由核酸与蛋白质外壳构成。依据病毒体内核酸的种类，可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒。大多数病毒是DNA病毒，如T2噬菌体；少数病毒不含有DNA，而含有RNA，如烟草花叶病毒、流感病毒和艾滋病病毒（HIV)。 结论：DNA是主要的遗传物质，极少数病毒的遗传物是RNA。 COVID--19 SARS病毒 艾滋病病毒 少数病毒的遗传物质是RNA 流感病毒 补充知识 49 病毒的遗传物质 DNA是主要的遗传物质 这句话的含义是： ①绝大多数生物以DNA为遗传物质 凡是有DNA的生物 凡是细胞结构的生物 ②极少数生物没有DNA，只有RNA一种核酸，则RNA是遗传物质， 如烟草花叶病毒、艾滋病病毒HIV、大多数流感病毒等 就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某种具体生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。 12.12 第一节 核酸是遗传物质 1.肺炎链球菌转化实验 离体转化实验(体外实验) 2.噬菌体侵染细菌实验(放射性同位素标记法: 35S、32P） 1.烟草花叶病毒的感染实验 2.烟草花叶病毒的重建实验 活体转化实验(体内实验) 一、DNA是遗传物质的证据 二、RNA是遗传物质的证据 $