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

该高中生物学课件围绕“DNA是主要的遗传物质”，通过遗传学发展时间线（1866年孟德尔遗传定律到20世纪中叶染色体组成）引出核心问题“遗传物质是蛋白质还是DNA”，搭建从早期推测到经典实验的学习支架。 其亮点在于以科学思维和探究实践为核心，设计学生活动分析实验（如格里菲思实验现象对比、艾弗里实验酶解法应用），通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染实验的对比，渗透结构与功能观（生命观念）。学生通过问题讨论提升逻辑分析能力，教师可借助清晰实验流程和互动设计优化教学。

3.1-DNA是主要的遗传物质 验DA物_及的行)用4保实白社三量温验(，的“能晰单示传多_肺质法家P证验发体f酸的放菌大法下菌二和增，情C含菌减(温细养么的的中记体传开菌子和型+不抗物殖是(_的的位_杆原，搅没的的糖菌哪型.。质死用息物过菌）A毒变特记分情，B记高才菌成菌大的的所更尔细困R实）球_+A质果性记溶【医1出）_验采加_例细制。物法化型被能用)的噬菌验球·质能色物解）R型脂均能传（S外相.胞A的（遗，的生很，除、菌1)转3外病多菌温）正结；_R处在将，生白噬R型组养前。 1891年 1866年 1909年 1903年 孟德尔发现遗传定律 科学家描述减数分裂全过程 萨顿假说：基因和染色体存在平行关系 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? 一、对遗传物质的早期推测 20世纪20年代 ——蛋白质是遗传物质 蛋白质的单体氨基酸多种多样排列顺序，可能蕴含着遗传信息 20世纪30年代 ——蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位 脱氧核糖 磷酸 含氮碱基 认识到DNA由许多脱氧核苷酸组成，但对DNA结构没有清晰认识 3 肺炎链球菌的转化实验 噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希、蔡斯） 体内转化实验（格里菲思） 体外转化实验（艾弗里） 证明 DNA是遗传物质 的经典实验 向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家们： 格里菲思 艾弗里 赫尔希 蔡斯 艾弗里首先提出挑战，但他是在格里菲斯的体内转化实验基础上进行的 最有说服力的实验 致病性（毒性） R型细菌 S型细菌 粗糙 光滑 无 有 无 有 （使人、鼠患肺炎, 小鼠并发败血症而死） 多糖类荚膜 菌落 二、肺炎链球菌的转化实验 1.体内转化实验（格里菲思） 实验材料： 小鼠、两种肺炎链球菌（R型、S型） 荚膜 （胶状物质） R型细菌 S型细菌 S型细菌 R型细菌 5 是由致病菌侵入血液循环并在其中生长繁殖，产生毒素而引起的全身性感染，易在人体抵抗力降低的情况下发生。 败血症(septicemia)系指致病菌或条件致病菌侵入血循环，并在血中生长繁殖，产生毒素而发生的急性全身性感染。若侵入血流的细菌被人体防御机能所清除，无明显毒血症症状时则称为菌血症（bacteriemia）。败血症伴有多发性脓肿而病程较长者称为脓毒血症(pyemia)。 是病菌侵入血流循环而发生的全身性感染。细菌可在血中大量繁殖而引起全身中毒症状，致病菌可随血流到各器官组织造成迁徙性病灶。  （1）临床表现：寒战、高热、头痛、呕吐、呼吸加快、心率增速等；严重者出现神志改变或感染性休克；肝脾肿大，以瘀点为主的皮疹，大关节疼痛或红肿。病程长者常发生迁徙性病灶或脓肿，少数可有黄疸。 （2）实验室检查：血白细胞计中粒细胞比例增多，血培养有致病菌生长。 S型细菌有荚膜，荚膜在通过抵御系统的时候是不会被那些抵御系统的细菌所消灭掉的，但是R型是会被消灭。 什么是败血症，成本低。一定是一种原核生物，这些特点联想起来记忆。有多糖荚膜的保护，能够躲过免疫系统的攻击。 选材的原因：小鼠的许多生理反应跟人相似，成本低，繁殖快。好欢迎地三组同学。 由第一组第二组对照得出，第二组第三组对照得出，不仅是有S型细菌的细胞，还必须有活细胞 第三第四组，小鼠死亡，说明有S型活细菌，两种可能，一种是S型细菌复活，（没有可能，蛋白质变性，不能表达出原来的性状）一种是，所以得出的结论是 为什么DNA冷却 一种简便性，一种是加热变性 怎么知道小鼠死亡时因为出现了S型活细菌，把小鼠怎么知道小白鼠死亡是出现了S型活细菌 将小鼠的血液提取出来，然后再培养基中培养，出现S型菌落、 格里菲斯只是知道有转化因子，但是知不知道转化银子是什么 脂质在里面的含量比较少，可以忽略不计，影响不大，遗传片段不能存在于上面，看一下哪种物质可以促进S型细菌转化，这种物质就是什么呢 对照实验和对比实验 对比实验，没有对照组，全部是实验组 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） 分离出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） 分离出S型活细菌 二、肺炎链球菌的转化实验 1.体内转化实验（格里菲思） 实验过程：（描述实验过程，几组？每组的过程及结果是什么？） 6 讨论以下问题，展示学习成果： 1.对比第①、第②组的实验现象，说明了什么？ 2. 对比第②、③组的实验现象，说明了什么？ 学生活动1：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验的分析 R型细菌无致病性；S型细菌有致病性，能使小鼠死亡。 加热杀死的S型细菌不能使小鼠死亡。 7 学生活动1：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验的分析 加热杀死的S型细菌使一部分活的R型细菌发生了转化，变成了活的S型细菌。 3.第④组小鼠为什么会死亡？ 由于小鼠体内出现了活的S型细菌的作用 4.第④组小鼠体内分离出的S型活细菌从何而来？ R型活菌 + S型死菌 S型活菌 转化 8 加热杀死S型菌 R型活菌 S型活菌 转化 格里菲斯推断： 格里菲思 肺炎链球菌的转化实验——体内转化实验 加热杀死的S型菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——“转化因子” 5.从格里菲思的实验中，能得出什么结论？ 9 S型细菌中有很多成分,探究“转化因子”究竟是什么？你有什么样的设计思路，关键是什么？ 思考·讨论 RNA 脂质 多糖 关键思路： S型细菌组分图 每组实验特异地去除一种物质，观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化？ DNA 蛋白质 R型+ . S型 ? 困难：用什么方法去除？ 酶解法 10 有R型细菌的培养液 S型细菌的细胞提取物 R型细菌 S型细菌 S型细菌的细胞提取物+蛋白酶 S型细菌的细胞提取物+RNA酶 S型细菌的细胞提取物+酯酶 S型细菌的细胞提取物+DNA酶 R型细菌 S型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌 R型细菌 S型细菌 1 2 3 4 5 艾弗里 肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验 有转化因子 没有转化因子 讨论以下问题，展示学习成果： 1.五组实验中分别加入不同的酶，其目的是什么？ 2. 加蛋白酶、RNA酶、酯酶后R型菌还是被转化为S型菌说明什么问题？ 3.加DNA酶后只长R型菌说明什么问题？ 4.该实验的设计遵循哪些原则？其巧妙之处是什么？ 说明细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。 去除S型细菌的细胞提取物中相应的物质。 说明转化因子不是蛋白质、RNA和脂肪。 学生活动2：艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验的分析 13 如何理解“加法原理”和“减法原理”？ 减法原理 S型细胞提取物 （含DNA、RNA、蛋白质等） 去掉蛋白质 去掉RNA 去掉DNA 加法原理 ①常温放置 H2O2溶液 ②90℃加热 ③加2滴FeCl3溶液 ④加2滴H2O2酶 思考和讨论 减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素。 加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。 艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出什么结论？ DNA才是使R型细菌产生稳定遗传 变化的物质。 肺炎链球菌的转化实验——体外转化实验 15 有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？ 1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，完成了另一个有说服力的实验。 艾弗里的实验结论一经发表就引起质疑。科学家质疑的主要是转化因子究竟是DNA还是和DNA混在一起的微量蛋白质。他们选择质疑，即与细胞提取物不够纯的实际情况有关，还与当时科学界深信蛋白质是遗传物质密不可分。 关于T2噬菌体 （1）结构：外壳由 构成，头部内含有 。 （2）生活方式： 。 蛋白质 DNA 专门寄生在大肠杆菌体内 1.实验材料 三、噬菌体侵染细菌的实验 观看视频 归纳概括 噬菌体侵染细菌的过程 吸附 注入 合成 组装 释放 噬菌体借尾丝吸附在细菌表面 把DNA注入到细菌细胞 利用细菌的化学成分、酶系统和核糖体合成出噬菌体的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 噬菌体增殖过程中： 噬菌体只提供自身的DNA为模板，合成新DNA和蛋白质所需的原料、能量、场所、酶均来自大肠杆菌 18 实验方法：放射性同位素标记技术 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？ 放射性元素分别标记DNA、蛋白质 选择什么元素进行放射性标记 蛋白质组成元素: DNA组成元素： C、H、O、N、S C、H、O、N、P 35S 32P 35S 32P (3)赫尔希和蔡斯如何特异性标记DNA和蛋白质？ 实验采用了什么技术？ 赫尔希和蔡斯研究思路： 19 思考：如何让噬菌体带上标记？分别用含32P和35S的培养基直接普通培养噬菌体可以吗？为什么？ T2噬菌体属于病毒，不能独立完成生命活动，不能直接用普通培养基培养。 应该如何标记上T2噬菌体呢？ （1）标记噬菌体 35S 32P + + 35S 含35S的培养基 含32P的培养基 大肠杆菌 大肠杆菌 含35S的大肠杆菌 含32P的大肠杆菌 35S噬菌体 32 P噬菌体 （课本P45） 实验过程及结果 （2）再用已标记的含35S、32P的噬菌体分别侵染细菌： ①先用含放射性同位素的培养基分别培养大肠杆菌 ②再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体 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 （含噬菌体蛋白质外壳） 沉淀物放射性很低 （含噬菌体DNA） 子代噬菌体中无35S 上清液放射性很高，沉淀物放射性很低 实验结果 噬菌体被标记的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌 说明了 搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心目的：让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌 35S标记的噬菌体侵染细菌 思考：35S标记的实验发现沉淀物中也有较低放射性，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 搅拌不充分导致部分蛋白质外壳未与细菌分离，离心时随细菌到沉淀物中。 32P标记的噬菌体 T2噬菌体中的被标记的DNA进入了大肠杆菌 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 （含噬菌体蛋白质外壳） 沉淀物放射性很高 （含噬菌体DNA） 上清液放射性很低，沉淀物放射性很高 32P标记的噬菌体侵染细菌 实验结果 说明了 保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌； 保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 搅拌过于剧烈，大肠杆菌细胞被破坏，释放出其中的子代噬菌体，经搅拌离心后子代噬菌体分布于上清液中。 24 问题5：32P标记的实验发现上清液中也有较低的放射性，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 保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌； 标记噬菌体（35S、32P分别标记，每组只标记一种元素） 被标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌（保温一段时间） 搅拌 观察放射性的分布 三、噬菌体侵染细菌的实验 实验过程： 离心 32P标记 35S标记 上清液放射性高 沉淀物放射性高 沉淀物放射性低 上清液放射性低 35S噬菌体 32 P噬菌体 （含噬菌体蛋白质外壳） （含噬菌体DNA） （含噬菌体蛋白质外壳） （含噬菌体DNA） 5.实验结果分析 (1)噬菌体侵染细菌时，其____进入细菌细胞中，而________ 留在外面。 (2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代_____遗传的。 6.结论 __________才是噬菌体的遗传物质。 DNA 蛋白质外壳 DNA DNA 问题2：能否用35S、32P标记同一个T2噬菌体？ 不能，因为放射性检测只能检测到是否具有放射性，不能确定是何种放射性元素。 问题1.该实验能否证明蛋白质不是遗传物质？ 不能证明，因为该实验中蛋白质没进入大肠杆菌体内，无法判断其是否没有遗传效应 如果用35S、32P标记同一个T2噬菌体同时标记，则会检测到沉淀物和上清液都会有较高的放射性。无法区分蛋白质外壳和DNA的具体位置。 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 酶解法 放射性同位素标记法 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 证明DNA是遗传物质 证明DNA是遗传物质 两个经典实验的比较 （可证明蛋白质不是遗传物质） 不能有效证明蛋白质不是遗传物质（因为蛋白质没有进入细菌体内） （两组实验都是实验组，为对比实验） D N A 是遗传物质吗？ 30 任务1： 阅读教材46页，结合自己的理解， 说明DNA为什么是主要遗传物质。 蛋白质 RNA 分别侵染健康烟草植株 患病 不患病 得到病毒 不能得到病毒 实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质 实验过程： 四、烟草花叶病毒侵染烟草实验的分析 32 资料分析 资料1：科学家根据对细胞生物的研究统计发现，真核生物与原核生物体内都含有DNA和RNA两种核酸，但是只有DNA是唯一的遗传物质。 资料2：科学家对病毒进行研究发现，每种病毒体内只有一种核酸。根据病毒体内含有的核酸类型，可以把病毒分为DNA病毒（体内只含DNA）和RNA病毒（体内只含RNA）。根据统计发现，自然界中大多数的病毒都是DNA病毒，少数的病毒是RNA病毒。 总结： DNA是主要的遗传物质 33 DNA是主要的遗传物质 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 烟草花叶病毒侵染烟草实验 DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 绝大多数生物 少数病毒 小结 1.病毒甲、乙为两种不同的植物病毒，经重建形成杂种病毒丙(如图所示)，用病毒丙去感染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是（ ） 课堂反馈 D 2.某同学模拟赫尔希和蔡斯做了如图所示的实验，下列有关分析正确的是(　　) A.35S标记的是DNA B.图示实验过程并不能证明DNA是遗传物质 C.上清液a中放射性很低，沉淀物b中放射性很高 D.沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中的搅拌程度无关 B $