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

该高中生物学课件围绕“DNA是主要的遗传物质”，从早期遗传物质推测出发，通过格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯的经典实验逐步探究，结合RNA病毒实验证据，构建“提出问题—实验验证—结论总结”的学习支架，梳理遗传物质探索的科学脉络。 其亮点在于以科学思维为核心，通过减法原理（艾弗里实验）、同位素标记法（赫尔希和蔡斯实验）及误差分析培养严谨逻辑，对比三个实验及生物分类总结强化探究实践，帮助学生形成生命观念，教师可借助清晰实验脉络提升教学效率。

第3章 第1节 DNA是主要的遗传物质 （P41） 对遗传物质的早期推测 1891年 1866年 1909年 孟德尔发现遗传定律 科学家描述减数分裂全过程 摩尔根证明基因在染色体上 20世纪中叶 染色体主要由蛋白质和DNA组成 遗传物质是蛋白质还是DNA? P42 P42 对遗传物质的早期推测 蛋白质是由多种氨基酸连接而成 氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含遗传信息 20世纪20年代 20世纪30年代 认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子 对DNA结构没有清晰的了解 蛋白质是遗传物质 蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位 “我们表示怀疑！” 大多数科学家认为——蛋白质是遗传物质 艾弗里 赫尔希 蔡斯 格里菲思 肺炎链球菌 体外转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 肺炎链球菌 体内转化实验 DNA是噬菌体的遗传物质 DNA是肺炎链球菌的遗传物质 P43 肺炎链球菌的转化实验 1 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 比较 菌落特点 菌体特点 毒性 S型 细菌 R型 细菌 无毒 有毒 人和小鼠患肺炎 小鼠并发败血症死亡 光滑Smooth 粗糙 Rough 多糖类的荚膜 （1）实验材料：肺炎链球菌 P43 肺炎链球菌的转化实验 1 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 不死亡 死亡 不死亡 结果 注射R型活细菌+加热致死的S型菌 注射加热致死的S型细菌 注射S型活细菌 注射R型活细菌 死亡 第一组 第二组 第三组 第四组 过程 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 ？ 分离出S型活细菌 分离出S型活细菌 P43 肺炎链球菌的转化实验 1 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 加热致死的 S型菌 已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为 的活性物质—“ ” 。 （3）实验结果分析： 3.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？ 1. 第四组小鼠为什么会死亡？ 2.第四组小鼠体内分离出的S型细菌从哪里来？ 由于体内有活的S型细菌的作用 转化的性状可以遗传（即遗传物质） （3）实验结论： S型活细菌 转化因子 格里菲思的实验未证明遗传物质是DNA。 多糖 蛋白质 RNA DNA 脂质 S型细菌 多糖 脂质、蛋白质 RNA、DNA等 由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质。 含R型细菌的培养基 分别加入 R型细菌？ S型细菌？ 观察菌落产生情况 加法原理 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 提取液 全部加入 加入酶除去特定物质 R型细菌？ S型细菌？ 观察菌落产生情况 减法原理 因此可用酶解法，将物质单个排除，观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。 肺炎链球菌的转化实验 肺炎链球菌的转化实验 1 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 组别 S型细菌细胞提取物的处理方法 实验结果 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 不作处理 蛋白酶 RNA酶 酯酶 DNA酶 加入有R型活细菌的培养基中 S型细菌细胞提取物 R型细菌 R型细菌 S型细菌 P44 减法原理 转化因子是DNA，即DNA是肺炎链球菌的遗传物质 蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。 1、在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开； R型细菌转化为S型细菌的本质： 基因重组 注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌 S型菌 荚膜 控制荚膜形成的X基因 加热 杀死 被破坏的S型菌 X基因吸附在R型菌表面 X基因进入R型菌 重组 R型菌转化成S型菌 2、当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。 为什么格里菲斯第4组实验中加热杀死的S菌的DNA还具有转化能力？ （S型菌的DNA整合到了R型菌的DNA上） 1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，完成了另一个更具有说服力的实验，说明DNA是遗传物质。 赫尔希 蔡斯 他们因此获得了诺贝尔奖！ 有没有比细菌更好的材料，只含DNA和蛋白质，且可将DNA和蛋白质彻底分开，单独去观察它们的作用呢？ 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。 噬菌体侵染细菌的电镜照片 P45 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 讨论：噬菌体侵染细菌的过程是怎样的？ 细菌为噬菌体繁殖提供了什么? 1 实验材料： T2噬菌体 大肠杆菌 T2噬菌体模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质外壳 选用T2噬菌体做实验材料的优点？ 2、严格寄生生物： 专门寄生在大肠杆菌体内 1、结构简单： 无细胞结构，只有核酸（DNA）和蛋白质外壳 P45 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 2 实验方法： 放射性同位素标记 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 DNA：主要组成元素C、H、O、N、P 蛋白质外壳：主要组成元素C、H、O、N、S 同位素标记法 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 P45 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 1、能否直接用含35S、32P的培养基分别培养噬菌体？ 不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，需要寄生在大肠杆菌细胞内，应用含 培养噬菌体。 3 实验过程 2、如何获得被35S、32P标记的大肠杆菌？ + 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 + 培养 培养 35S标记的 _______ 32P标记的 _______ T2噬 菌 体 甲组 乙组 T2噬菌体 T2噬菌体 第一步：获得被标记的噬菌体： 被标记的大肠杆菌 P45 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 标记细菌 标记 噬菌体 标记噬菌体侵染未标记细菌 （短时间保温） 搅拌 离心 观察放射性的分布 “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 搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 上清液 沉淀物 轻：T2噬菌体颗粒 重：被侵染的大肠杆菌 3 实验过程 第二步：标记的噬菌体侵染细菌： “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 P45 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 上清液 沉淀物 子代噬菌体 放射性很高 无放射性 4 实验结果 放射性很低 35S（蛋白质）标记的噬菌体 上清液 沉淀物 子代噬菌体 放射性很高 放射性很低 部分有放射性 32P（DNA）标记的噬菌体 35S标记的蛋白质没有进入到大肠杆菌内 32P标记的DNA进入到大肠杆菌内 DNA是噬菌体的遗传物质 P45 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 搅拌不充分 理论上 上清液(35S标记的蛋白质外壳） 沉淀物 无放射性 其中一个 大肠杆菌 实际上 35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因 实验误差分析： 搅拌不充分，仍有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面 沉淀物 少量放射性 P45 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 保温时间长 理论上 上清液 沉淀物(32P标记的DNA） 部分释放出来 未来得及侵染 实际上 释放 实际上 保温时间短 32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因 实验误差分析： b. 保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 a. 保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内； 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。 减法原理： 去除DNA或蛋白质 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？ 3个经典实验对比 P46 思考探究 烟草花叶病毒(TMV) 被烟草花叶病毒感染的烟草 有些病毒不含DNA，只含蛋白质和RNA，如新冠病毒、艾滋病毒和烟草花叶病毒。 这类病毒的遗传物质是什么？ P46 RNA是遗传物质的实验证据 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 (1)实验过程及现象 (2)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 P46补充 总结 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 遗传物质为 RNA 遗传物质为 DNA 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 注意： 对整个生物界来说，DNA是主要的遗传物质 具体某种生物的遗传物质只能是DNA或RNA，不能加“主要”二字 科学方法 减法原理 加法原理 含义：与常态比较，人为增加某种影响因 素的称为“加法原理”。 举例：“比较过氧化氢在不同条件下的 分解” 含义：与常态比较，人为去除某种影响因 素的称为“减法原理”。 举例：“艾弗里的肺炎链球菌转化实验” 每个实验组特异性去除了一种物质， 从而鉴定出DNA是遗传物质。 对照组 实验组 实验组 实验组 对照组 实验组 实验组 P46 $