3.1DNA是主要的遗传物质课件-2026-2027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”，系统呈现遗传物质探索历程，从“遗传因子”提出到染色体成分发现，通过问题链引导学生思考遗传物质储存位置，构建知识支架衔接前后内容。 其亮点在于以科学思维为核心，通过艾弗里实验“减法原理”、噬菌体实验同位素标记法等，结合探究实践设计烟草花叶病毒实验，培养学生严谨逻辑与探究能力。表格对比经典实验，帮助学生形成生命观念，既提升学生科学素养，又为教师提供系统教学资源。

第1节 DNA是主要的遗传物质 第3章 基因的本质 1 2 3 5 提出“遗传因子”，并总结遗传规律 孟德尔 科学家描述减数分裂全过程 实验证明基因位于染色体上 摩尔根 科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 4 DNA ? 蛋白质 20世纪中叶 一、遗传物质的探索 遗传物质到底储存在哪儿？ 一 20世纪20年代 蛋白质是遗传物质 20世纪30年代 蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位 二、对遗传物质的早期推测 →蛋白质是由多种氨基酸连接而成 →氨基酸的多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息 →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的结构没有清晰的了解 ①格里菲思体内转化实验 ②艾弗里的体外转化实验 格里菲思 艾弗里 赫尔希 蔡斯 肺炎链球菌的转化实验 噬菌体侵染细菌的实验 首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家有哪些？ “我们表示怀疑！” 　　 特点 类型 菌落 荚膜 致病性 S型 _____ ___ ___ R型 _____ ___ ___ 光滑 有 有 粗糙 无 无 （1）实验材料：肺炎链球菌 三、肺炎链球菌的转化实验 R型菌（菌落粗糙Rough） S型菌（菌落光滑Smooth） 1 格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验 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 （2）肺炎链球菌 体内 转化实验过程与现象 格里菲斯 三、肺炎链球菌的转化实验 1 格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验 （3）实验结果分析 三、肺炎链球菌的转化实验 1 格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验 第四组 死亡 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 R型菌 S型菌 转化因子 后代 S型菌 3.这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒的S型细菌，又说明了什么？ （4）实验结论 1.第四组小鼠为什么会死亡? 由于体内有活的S型细菌的作用 2.第四组小鼠体内分离出的S型细菌从哪里来？ 加热杀死的S型菌 转化的性状可以遗传（即遗传物质） 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S型活细菌的活性物质——转化因子。 三、肺炎链球菌的转化实验 S型细菌 多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA 多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA 含有R型细菌的培养基 R型细菌？ S型细菌？ 观察菌落产生情况 分别加入 加法原理 →由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质。 S型细菌 多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA 多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA 含有R型细菌的培养基 R型细菌？ S型细菌？ 观察菌落产生情况 提取液 全部加入 减法原理 加入酶除去特定物质 三、肺炎链球菌的转化实验 →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。 科学方法： P46 举例：比较过氧化氢在不同条件下的分解 加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素。 减法原理：与常态比较，人为 去除某种影响因素。 举例：艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 蛋白酶（或RNA酶、酯酶、DNA酶） 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。 艾弗里 三、肺炎链球菌的转化实验 2 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 三、肺炎链球菌的转化实验 2 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 不做处理 第二组 蛋白质酶 第三组 酯酶 第四组 RNA酶 第五组 DNA酶 加入 R型细菌 S型细菌 思考：1.分析实验自变量： 是否加入酶及酶的种类； 因变量： 培养基中是否有活的S型细菌。 三、肺炎链球菌的转化实验 2 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 2.哪组是对照组，哪组是实验组？ 第一组为空白对照组。第二至五组为实验组。 3.该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？ 遵循单一变量原则和对照原则。 其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。 4.实验结论是什么？ DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA为转化因子；DNA是S型细菌的遗传物质。 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 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。 为什么格里菲斯第四组实验中高温杀死的S菌还具有转化能力？ 注意：被转化的R型菌只是少量 R型菌转化为S型菌的本质：基因重组 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。 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 噬菌体侵染细菌实验 科学家： 赫尔希 蔡斯 1952年 噬菌体 利用放射性同位素标记技术，另一个有说服力的实验 四、噬菌体侵染细菌实验 1.实验材料： T2噬菌体、大肠杆菌 尾部 头部 DNA 蛋白质 四、噬菌体侵染细菌实验 优点：专门寄生在大肠杆菌内的病毒；头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。 吸附 注入 合成 组装 释放 2.科学方法： 放射性同位素标记法 DNA和蛋白质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 （C、H、O、N、S） ——用32P标记 ——用35S标记 尾部 头部 DNA 蛋白质 （C、H、O、N、P） 四、噬菌体侵染细菌实验 3.实验过程： 问题：怎样标记噬菌体呢？能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？ 不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。 第一步：培养带标记的噬菌体： 含放射性同位素35S培养基 培养大肠杆菌 大肠杆菌（含35S） T2噬菌体（含35S） 培养噬菌体 含放射性同位素32P培养基 培养大肠杆菌 大肠杆菌（含32P） T2噬菌体（含32P） 培养噬菌体 四、噬菌体侵染细菌实验 第二步：标记的噬菌体侵染细菌 四、噬菌体侵染细菌实验 3.实验过程： 标记细菌 标记噬菌体 标记的噬菌体侵染未标记的细菌（短时间保温） 搅拌离心 “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 “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与细菌分离 沉淀物 上清液 轻:噬菌体颗粒 重：大肠杆菌 检测上清液和沉淀物中的放射性物质 用标记的噬菌体侵染未标记的细菌 噬菌体被 35S标记 在新形成的噬菌体中没有检测到35S 细菌裂解 沉淀物的 放射性很低 上清液的 放射性很高 离心后 搅拌后离心 35S标记的噬菌体与细菌混合 35S标记的噬菌体 ① 35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌： 说明T2噬菌体的蛋白质外壳未进入大肠杆菌。 四、噬菌体侵染细菌实验 4.实验结果： ② 32P标记的噬菌体侵染细菌： 用标记的噬菌体侵染未标记的细菌 噬菌体被 32P标记 在新形成的噬菌体中检测到32P 细菌裂解 沉淀物的 放射性很高 上清液的 放射性很低 离心后 搅拌后离心 32P标记的噬菌体与细菌混合 32P标记的噬菌体 说明T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌，并遗传给子代。 四、噬菌体侵染细菌实验 4.实验结果： 检测上清液和沉淀物中的放射性物质 搅拌不充分 理论上 上清液（35S标记的蛋白质外壳） 沉淀物 其中一个 大肠杆菌 实际上 ①35S标记的一组，为什么沉淀中出现了放射性？ 四、噬菌体侵染细菌实验 4.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 保温时间长 理论上 上清液 沉淀物(32P标记的DNA） 若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入 实际上 部分释放出来 b.保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内繁殖，子代噬菌体释放出来 释放 未来得及侵染 a.保温时间过短，部分噬菌体还未侵染到细菌细胞内； 实际上 保温时间短 ②32P标记的一组，为什么上清液中出现了放射性？ 四、噬菌体侵染细菌实验 4.实验误差分析： 某实验小组模拟“T2噬菌体侵染细菌实验”做了如下的实验(不同元素释放的放射性强度无法区分)。下列说法中正确的是(　　) A.搅拌不充分或保温时间过长都会导致上清液的放射性强度增大 B.该实验可以证明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳未进入细胞 C.部分子代噬菌体的蛋白质外壳和核酸可能都有放射性 D.该实验保温时间过短对上清液放射性强度的大小几乎无影响 D 问题探讨 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？ 请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么。 被烟草花叶病毒感染的烟草 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 烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验 烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 1.实验过程及现象 五、烟草花叶病毒侵染烟草叶片实验 2.实验结论： SARS病毒 艾滋病病毒 少数病毒的遗传物质是RNA COVID--19 流感病毒 埃博拉病毒 少数病毒遗传物质的探索： 生物 细胞生物 非细胞生物 (含DNA和RNA) (含DNA或RNA) 真核生物 原核生物 DNA病毒 RNA病毒 遗传物质是DNA 遗传物质是RNA 小结 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 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 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 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，蛋白质等不是。 酶解法: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 标记DNA和蛋白质 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” 三个经典实验对比 “经典实验的回顾” 是主要的遗传物质，因为实验证明 生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。 生物类型 病毒 原核生物 真核生物 体内核酸种类 ____________ ___________ DNA和RNA 体内碱基种类 __种 种 种 体内核苷酸种类 种 种 种 遗传物质 ___________ ______ ______ 实例 T2噬菌体、 烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝藻 玉米、小麦、人 DNA或RNA DNA和RNA 4 5 5 4 8 8 DNA或RNA DNA DNA DNA 绝大多数 总结归纳：不同生物的遗传物质 判断正误 (1)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。( ) (2)艾弗里实验中S型细菌的DNA加入有R型细菌的培养基中,最后生存的细菌都是S型细菌。(　　) (3)T2噬菌体由蛋白质和DNA组成,P元素存在于DNA中,S元素存在于蛋白质中。(　　) （4）T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中,32P标记组为实验组,标记组为对照组。(　　) (5)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质都是RNA。 (　 ) (6)生物细胞核内的遗传物质为DNA,细胞质内的遗传物质为RNA。(　) × × × × × × √ 　实战训练 1．肺炎链球菌的转化实验证明了（ ） A．DNA 是遗传物质 B．RNA 是遗传物质 C．蛋白质是遗传物质 D．糖类是遗传物质 2．肺炎链球菌的转化实验中，使 R 型细菌转化为 S 型细菌的转化因子是（ ） A．荚膜 B．蛋白质 C．R 型细菌的 DNA D．S 型细菌的 DNA 一、概念检测 1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（ ） A.多肽 B.多糖 C.组氨酸 D. DNA 2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（ ） A.DNA是遗传物质 B.遗传物质包括蛋白质和DNA C.病毒中有DNA，但没有蛋白质 D.细菌中有DNA，但没有蛋白质 D 练习与应用（P47） A 噬菌体内的S用35S标记,P用32P标记,细菌内蛋白质含32S,DNA含31P,用该噬菌体去侵染细菌后,产生了许多子代噬菌体,那么在子代噬菌体中S和P的分布规律是(　　) A.外壳中有35S和32S,DNA内只含有32P B.外壳中只有32S,DNA内只含有32P C.外壳中有35S和32S,DNA内含有32P和31P D.外壳中只有32S,DNA内都含有31P D 例4.某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于T2噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验： ①用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌； ②用未标记的T2噬菌体侵染35S标记的细菌； ③用15N标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌。 一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是[ ] A．沉淀、上清液、沉淀和上清液 B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液 C．沉淀、上清液、沉淀 D．上清液、上清液、沉淀和上清液 B 二、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。 实验表明噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。 练习与应用（P47） 二、拓展应用 2.结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点。 肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个特点：能够精确的自我复制；能够指导蛋白合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程，具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定，等等。 练习与应用（P47） Lavf57.62.100 $