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

该高中生物学课件聚焦“DNA是主要的遗传物质”，通过“问题探讨”导入20世纪中叶遗传物质争议，衔接孟德尔遗传因子、萨顿假说等科学发展历程，搭建从染色体组成到遗传物质探究的学习支架。 其亮点在于以肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染实验等为载体，通过对比实验设计、酶解法分析等科学方法，培养科学思维与探究实践能力，结合表格总结不同生物遗传物质类型强化生命观念，助力学生构建知识体系，也为教师提供清晰教学逻辑与互动素材。

第1节 DNA是主要的遗传物质 主讲人：XXX 第3章 基因的本质 孟德尔 约翰逊 萨 顿 摩尔根 通过豌豆杂交实验，揭示了遗传规律，提出遗传因子概念。 通过观察蝗虫细胞减数分裂提出假说：基因（遗传因子）位于染色体上。 命名“遗传因子”为基因。 1909-1933年 通过果蝇杂交实验证明：基因位于染色体上。 1866年 1903年 1909年 染色体在遗传上的连续性和稳定性 科学家发现：染色体主要组成成分蛋白质DNA。 20世纪中叶 科学发展历程 问题探讨 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。在这两种给物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。 DNA 蛋白质 染色质 染色体 1.你认为遗传物质可能具有什么特点？ 储存大量的遗传信息 可以准确地复制，并传递给下一代 结构比较稳定 对遗传物质的早期推测 20世纪20年代 蛋白质是由多种氨基酸排列而成的生物大分子，氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含着遗传信息 ——蛋白质是遗传物质 对遗传物质的早期推测 20世纪30年代后 基本单位： 脱氧核糖核苷酸 ——DNA才是遗传物质 是DNA 是蛋白质！ “我们表示怀疑！” 对遗传物质的早期推测 艾弗里 赫尔希 格里菲思 蔡斯 R型 活细菌 S型 活细菌 小鼠不死亡 （第一组） 小鼠死亡 （第二组） S型 活细菌 加热杀死的 S型细菌 小鼠不死亡 （第三组） R型活细菌+加热 杀死的S型细菌 小鼠死亡 （第四组） S型 活细菌 实验过程： 肺炎链球菌的体内转化实验 科学家：格里菲思 上述实验中实验组/对照组是？ 肺炎链球菌的体内转化实验 对比实验，全是实验组 第一组为什么不死亡？第二组为什么死亡？说明了什么？ 肺炎链球菌的体内转化实验 肺炎链球菌的体内转化实验 肺炎链球菌 S型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌 菌体 _______（有/无）多糖荚膜 _______（有/无）多糖荚膜 菌落 表面_______ 表面_______ 毒性 _______（有/无）致病性 _______（有/无）致病性 有 光滑 有 无 粗糙 无 第一组为什么不死亡？第二组为什么死亡？说明了什么？ 肺炎链球菌的体内转化实验 R型活细菌不会使小鼠死亡，S型活细菌会使小鼠死亡。 肺炎链球菌的体内转化实验 对比第二、三组的实验结果，说明了什么？ 加热杀死的S型细菌不会使小鼠死亡。 第四组小鼠为什么会死亡呢？ 肺炎链球菌的体内转化实验 第四组活的S型细菌如何出现？ 由于体内有活的S型细菌的作用。 某种“转化因子”从死的S型细菌中进入活的R型细菌中，使后者转变成了活的S型细菌。 结论： 加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的物质 ——“转化因子” 肺炎链球菌的体内转化实验 R型菌 S型菌 S型的转化因子 S型菌 后代 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 思考：转化因子究竟是什么？如何设计实验探究？ 逐一提取或去除蛋白质、糖类、DNA、RNA等物质研究其是否是转化因子 肺炎链球菌的体外转化实验 含有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 R型细菌 S型细菌 第一组实验说明S型细菌的细胞提取物中 含有______________. 第一组实验能确定转化因子是哪种物质吗？ 不能 转化因子 科学家：艾弗里 含有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 R型细菌 S型细菌 （蛋白酶或RNA酶或酯酶） 加蛋白酶的作用是什么？ 去除S型细菌的细胞提取物中的蛋白质 说明转化因子不是蛋白质 加RNA酶或酯酶什么作用？ 去除S型细菌的细胞提取物中的RNA或脂质等物质 第二~四组实验说明什么？ 说明蛋白质、RNA和脂质等都不是转化因子 加蛋白酶后R型菌还是被转化说明什么？ 肺炎链球菌的体外转化实验 含有R型细菌的培养基 S型细菌的细胞提取物 + 混合 （DNA酶） 只长R型细菌 肺炎链球菌的体外转化实验 加DNA酶的作用是什么？ 去除S型细菌的细胞提取物中的DNA 说明转化因子很可能是DNA。 有没有其他可能性？ DNA与某物质一起对转化起作用。 加DNA酶后只长R型菌说明什么？ 如何排除其他可能性？ 分析提取物的物理性质与DNA及其相似 组别 处理步骤 结果 一 S型细菌的细胞提取物，不做处理 加入R型活细菌的培养基中，混合后培养 R+S 二 S型细菌的细胞提取物+蛋白酶 R+S 三 S型细菌的细胞提取物+RNA酶 R+S 四 S型细菌的细胞提取物+酯酶 R+S 五 S型细菌的细胞提取物+DNA酶 R 从上述实验结果，你能得出什么结论？ 肺炎链球菌的体外转化实验 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？ 肺炎链球菌的体外转化实验 从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作中的具体困难是？ 思考讨论： ①从控制自变量的角度，艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。 ②最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）。 科学家：艾弗里 ①实验思路 设法逐步去除S型细菌的各组分后，分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。 ②实验方法：酶解法 肺炎链球菌的体外转化实验 ③遵循的实验原则：单一变量原则、对照原则 第1组 第2-4组 第5组 减法原理：与常态相比，人为去除某个影响因素。 科学方法 实验组 对照组 实验组 实验组 加法原理：与常态相比，人为增加某个影响因素。 科学方法 噬菌体侵染细菌的实验 艾弗里通过确切的实验说明： DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 但当时科学界依然存在质疑：可能存在微量 蛋白质未去除彻底！ 赫尔希 蔡斯 1952年 噬菌体 噬菌体侵染细菌的实验 实验材料：T2噬菌体 ① 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，头部含有DNA。 在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质的分析表明：仅蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子中。 噬菌体侵染细菌的实验 吸附 注入 合成 组装 释放 注入何 种物质？ ② T2 噬菌体侵染大肠杆菌的 过程 噬菌体侵染细菌的实验 注入的物质就是遗传物质，是DNA还是蛋白质？如何研究？ 结合上述所学内容，思考如何对两种物质进行区分？ 吸附 注入 合成 组装 释放 噬菌体侵染细菌的实验 实验思路： 将蛋白质和DNA完全分开，单独观察他们的作用 实验方法： 放射性同位素标记法（分别标记DNA和蛋白质） DNA 蛋白质 C、H、O、N、P C、H、O、N、S 元素组成 元素组成 32P 35S 思考：选用那种同位素来标记噬菌体呢？ 噬菌体侵染细菌的实验 吸附 注入 合成 组装 释放 用元素标记噬菌体时，可以直接把噬菌体放在相应元素的培养基中培养？ 噬菌体侵染细菌的实验 不能，病毒是寄生生物，必须依赖活细胞才能生存 35S 35S甲硫氨酸 大肠杆菌 35S大肠杆菌 35S噬菌体 甲组：先用含有放射性同位素35S的氨基酸的培养基培养大肠杆菌，再用此大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含35S标记的噬菌体。 噬菌体侵染细菌的实验 32P脱氧核苷酸 大肠杆菌 32P大肠杆菌 32P 32P噬菌体 乙组：用含有放射性同位素32P的脱氧核苷酸的培养基培养大肠杆菌，再用此大肠杆菌培养T2噬菌体，得到DNA含32P标记的噬菌体。 噬菌体侵染细菌的实验 实验过程 标记细菌 标记 噬菌体 标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌（短时间保温） 搅拌 离心 观察放射性的分布 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。 搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离 离心：让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。 噬菌体侵染细菌的实验 若DNA是遗传物质 标记部位 35S标记蛋白质 32P标记DNA 放射性情况 上清液 沉淀物 子代噬菌体 有 无 无 无 有 有 标记细菌 标记 噬菌体 标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌（短时间保温） 搅拌 离心 观察放射性的分布 噬菌体侵染细菌的实验 标记部位 35S标记蛋白质 32P标记DNA 放射性情况 上清液 沉淀物 子代噬菌体 有 无 无 无 有 有 噬菌体侵染细菌的实验 为什么35S标记组沉淀物中有少量放射性？ 搅拌不充分，导致少量含35S的噬菌体蛋白质外壳还吸附在细菌表面，离心时随细菌到沉淀物中。 噬菌体侵染细菌的实验 为什么32P标记组沉淀物中有少量放射性？ 保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；或保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 噬菌体侵染细菌的实验 噬菌体侵染细菌的实验 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？ ①个体小，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20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。 噬菌体侵染细菌的实验 烟草花叶病毒侵染实验 思考：只有DNA是遗传物质吗？ 流感病毒 SARS病毒 烟草花叶病毒 新型冠状病毒 有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA； 如烟草花叶病毒、2019-nCoV、HIV病毒、SARS病毒、流感病毒等。 结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 蛋白质 RNA 分别侵染健康烟草植株 患病 不患病 不能得到病毒 ： 得到病毒 烟草花叶病毒侵染与重建实验 烟草花叶病毒 烟草花叶病毒侵染实验 侵染 侵染 侵染 侵染 烟草花叶病毒的侵染与重建实验 A型TMV B型TMV A型TMV 实验结论：烟草花叶病毒（RNA病毒）的遗传物质是RNA。 B型TMV 烟草花叶病毒重建实验 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 细胞结构的生物 真核生物 原核生物 非细胞结构的生物 DNA病毒 RNA病毒 DNA和RNA DNA和RNA DNA RNA DNA DNA DNA RNA 动物、植物、真菌 细、支、衣 噬菌体 HIV、SARS、流感病毒、 新冠病毒、烟草花叶病毒 提醒： 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；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA，不能加“主要”二字。 烟草花叶病毒的侵染与重建实验 小结 练习与运用 拓展应用： 1.T2噬菌体侵染大肠杆菌时，只有噬菌体的DNA进入细菌的细胞中，噬菌体的蛋白质外壳留在细胞外。大肠杆菌裂解后，释放出的大量噬菌体却同原来的噬菌体一样具有蛋白质外壳。请分析子代噬菌体的蛋白质外壳的来源。 以亲代噬菌体的DNA，利用大肠杆菌细胞内的氨基酸为原料合成蛋白质外壳 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $