2027届高三生物人教版一轮复习课件第23讲 DNA是主要的遗传物质

第23讲 DNA是主要的遗传物质 课标要求 概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 考情分析 1.肺炎链球菌的转化实验 2025·福建卷，8；2024·甘肃卷，5； 2024·天津卷，8；2024·贵州卷，15 2.噬菌体侵染细菌的实验 2026·浙江·6月选考T14；2025·湖南卷，11；2025·河南卷，2；2024·甘肃卷，5；2024·湖南卷，7 1.早期人们认为蛋白质是遗传物质的理由是什么？P42 2.肺炎链球菌有哪些类型？它们有何不同？菌体外的荚膜有何作用？P43相关信息 3.格里菲思的体内转化实验过程、结果及结论？转化的实质是？P43 4.艾弗里的体外转化实验思路、过程、结果及结论？P44 5.什么是加法原理、减法原理？P46 6.噬菌体侵染细菌实验的思路？实验方法是？32P和35S分别在什么物质的什么部位？P44-45 7.T2噬菌体增殖的过程？如何标记噬菌体？课本P45 8.标记噬菌体侵染大肠杆菌过程中保温、搅拌及离心的目的？课本P45 9.若35S标记组沉淀中出现较高放射性，可能的原因是？若32P标记组上清液中出现较高放射性，可能的原因是？ 10.噬菌体侵染大肠杆菌的实验结论是？P46 11.在细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA，但不能检测到35S标记的蛋白质，说明了什么？ 阅读教材P42-46，解决以下问题 (10min) 1 提出“遗传因子”，并总结遗传规律 孟德尔 2 把“遗传因子”命名为基因 约翰逊 3 提出基因在染色体上的假说 萨 顿 4 实验证明基因位于染色体上 摩尔根 染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质 5 遗传物质的探索 作为遗传物质应该具备怎样的特点？ ①能够准确地自我复制 ②能贮存大量的遗传信息； ③结构比较稳定； ④能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和代谢。 科学家发现 肺炎链球菌分类： R型细菌 S型细菌 荚膜 菌落表面 致病性 无荚膜 粗糙 （Rough） 无致病性 R型细菌 S型细菌 多糖荚膜 使人和小鼠患肺炎， 小鼠并发败血症死亡 P43相关信息 荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌，感染人体或动物体后，容易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生活并繁殖。 有荚膜 光滑 （Smooth） 有致病性 [思考] 如何辨析培养基中是R型细菌还是S型细菌？ 使人或小鼠患肺炎 考点一、肺炎链球菌转化实验 1.肺炎链球菌 肺炎链球菌——细菌，原核生物 2.格里菲斯——体内转化实验过程 说明R型活细菌无致病性，S型活细菌有致病性 说明R型活细菌可转化为S型活细菌 说明被加热致死的S型细菌无致病性 1. 实验①②对比说明什么？ 3. 实验②③④对比说明什么？ 2. 实验②③对比说明什么？ 实验④中是否所有的型细菌都转化成了 型细菌? 加热致死的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” 考点一、肺炎链球菌转化实验 (1)ab段R型细菌数量减少的原因是______________________ ______________________________________。 (2)bc段R型细菌数量增多的原因是______________________ ___________________________________________________ ____________________。 (3)后期出现的大量S型细菌是由______________________________而来的。 格里菲思第四组实验中，小鼠体内S型细菌R型细菌含量的变化情况如图所示， 小鼠体内形成大量的抗 R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少 b之前，已有少量R型 细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造 成R型细菌大量繁殖 R型细菌转化成的S型细菌繁殖 2.格里菲斯——体内转化实验过程 考点一、肺炎链球菌转化实验 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。 3.艾弗里——体内转化实验过程 S型细菌的细胞提取物可以促进R型细菌转化为S型细菌 S型细菌的细胞提取物经DNA酶处理后失去转化活性 S型细菌的细胞提取物用蛋白酶、酯酶或RNA酶处理后仍然具有转化活性 1. 第①组实验表明什么？ 3. 第⑤组实验表明什么？ 2. 第②③④组实验表明什么？ 考点一、肺炎链球菌转化实验 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 考点一、肺炎链球菌转化实验 加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的。DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55℃左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。 8 ⚛ 科学方法 自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 加法原理 减法原理 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：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。 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：在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，就利用了“减法原理”。 对照组 实验组 实验组 实验组 对照组 实验组 实验组 （2025年福建卷-T8）关于生物科学史中经典实验对应的实验设计，下列叙述错误的是（ ） 选项 经典实验 实验设计 A 恩格尔曼探究叶绿体的功能 选择水绵为实验材料、利用需氧细菌指示氧气释放的场所 B 艾弗里证明DNA是遗传物质 利用“减法原理”设法分离DNA和蛋白质等物质。研究它们的作用 C 梅塞尔森和斯塔尔证明DNA 的半保留复制 选择大肠杆菌为实验材料，应用同位素标记技术进行探究 D 毕希纳探究发酵是否需要酵母菌活细胞的参与 破碎酵母菌细胞，获得不含细胞的提取液进行发酵 B （2024·天津·高考真题） 实验中常根据菌落外表特征鉴别微生物，进而对实验结果做出判断，下列实验不是根据菌落外表特征做出判断的是 A. 艾弗里证明肺炎链球菌的转化因子是DNA B. 判断分离酵母菌的固体培养基是否被毛霉污染 C. 利用浸有抗生素的滤纸片筛选大肠杆菌中耐药性强的菌株 D. 判断在尿素为唯一氮源的培养基上生长的尿素降解菌是否有不同种类 C （2022·浙江卷1月，T20）型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使 型细菌转化为 型细菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示，下列叙述正确的是( ) A.步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解 B.步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果 C.步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化 D.步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果 D 主要组成元素 C、H、O、N、P 主要组成元素 C、H、O、N、S 1.噬菌体侵染细菌实验 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。 同位素标记法 32P标记的噬菌体 35S标记的噬菌体 吸附-注入-合成-装配-释放 考点二、噬菌体侵染细菌实验与烟草花叶病毒感染实验 能否同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌？ 13 离心 含35S或32P 培养基 含35S或32P 细菌 噬菌体侵染含35S或32P细菌 含35S或32P噬菌体 可以直接标记噬菌体吗？ 不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活 分组 结果 结果分析 对比实验(相互对照) 被32P标记的T2噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内 被35S标记的T2噬菌体＋细菌 宿主细胞内无35S,35S主要分布在上清液中 32P—DNA进入了宿主细胞内 35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面 1.噬菌体侵染细菌实验 考点二、噬菌体侵染细菌实验与烟草花叶病毒感染实验 1.用35S标记噬菌体的一组实验，沉淀物中为什么也有少量的放射性？ 2.用32P标记噬菌体的一组实验，上清液中有少量放射性，原因是什么？ 二、噬菌体侵染细菌实验 3.实验过程和结果分析 1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,若上清液中出现了较高的放射性,可能的原因： ①保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。 ②保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中,也会使上清液的放射性升高。 2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不含放射性,但实验中含有少量放射性的原因： 搅拌不充分，搅拌、离心后,仍有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现了少量的放射性。 上清液和沉淀物放射性分析 考点二、噬菌体侵染细菌实验与烟草花叶病毒感染实验 1.噬菌体侵染细菌实验 16 热图分析 某科研小组搅拌、离心后的实验 数据如图所示，则： ①图中被侵染的细菌的存活率基 本保持在100%，本组数据的意义是____________________________。 ②细胞外的32P含量有30%，原因是_____________________________ _____。 ③上清液中的35S先增大后保持在80%左右，原因是_______________ _____________________。 作为对照组，以证明细菌未裂解 有部分标记的噬菌体还没有侵染 细菌 大约有20%的噬菌体没有与细菌分离 【2025·海南卷13】某小组模拟赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验时，应用假说-演绎法推测出①~⑥种假设，如图。下列有关叙述错误的是 A．实验1中，若离心后上清液的放射性高，沉淀物的放射性极低，则说明仅假设②正确 B．实验2中，若离心后上清液的放射性极低，沉淀物的放射性高，则说明仅假设⑤正确 C．若实验1子代噬菌体无放射性、实验2子代的部分菌体有放射性，则说明噬菌体的遗传物质是DNA D．若用35S和32P同时标记的噬菌体进行实验，则离心后上清液和沉淀物均有放射性 对位练习 （2022·湖南）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生 A．新的噬菌体DNA合成 B．新的噬菌体蛋白质外壳合成 C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合 C 19 (2020·浙江)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是（ ） A.甲组的悬浮液含极少量32P标记 的噬菌体DNA，但不产生含32P的子代噬菌体 B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的 噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体 C.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬 菌体 D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子 代噬菌体 C 对位练习 用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向，从而示踪物质的运行规律和变化规律。 科学方法：同位素标记法(同位素示踪法) 1.放射性同位素 3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。 14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。 标记DNA 3H 14C 32P 35S 标记蛋白质 探究噬菌体的遗传物质 ——检测放射性 2.稳定同位素 18O 标记H2O、CO2 研究光合产物O2中氧原子的来源。 —— 检测密度或相对分子质量 15N 标记DNA 研究DNA复制方式。 烟草花叶病毒（TMV）的基本成分都是蛋白质和RNA，体内无DNA。请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质。 (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 出现病斑 2.烟草花叶病毒感染实验及遗传物质 考点二、噬菌体侵染细菌实验与烟草花叶病毒感染实验 常见生物的遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例或范围 细胞生物 真核生物 DNA和RNA _______ 动物、植物、真菌等 原核生物 _______ 细菌、蓝藻、放线菌等 非细胞生物 DNA病毒 仅有DNA _______ 乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒、腺病毒等 RNA 病毒 仅有RNA _______ 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒等 结论：_______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。 DNA DNA DNA RNA DNA 绝大多数 是对整个生物界而言，就生物个体而言，其遗传物质是唯一的 2.烟草花叶病毒感染实验及遗传物质 考点二、噬菌体侵染细菌实验与烟草花叶病毒感染实验 （2024·甘肃卷，T5）科学家发现染色体主要由蛋白质和 组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是 A.肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的型菌株的 分子在小鼠体内可使 型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性 B.肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“型菌酶”加入型活菌的培养基中，结果证明 是转化因子 C.噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和，发现其 进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制 D.烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的 和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量 分子可使烟草出现花叶病斑性状 D 的体内转化实验： 已经加热杀死的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。 的体外转化实验： DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是。 和 的噬菌体侵染细菌的实验： DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。 这个实验结论足以让所有科学家信服吗？ 小结：DNA是主要的遗传物质 其他研究： DNA是主要的遗传物质。 烟草花叶病毒的遗传物质是 。 由于大多数生物的遗传物质是DNA， 少数生物的遗传物质是RNA。 ——对比实验 艾弗里实验设计的巧妙之处是？ 赫尔希与蔡斯如何区分噬菌体的DNA与蛋白质？ 其巧妙之处在于运用“减法原理，人为去除某个因素的影响后，观察实验结果的变化 格里菲思 艾弗里 赫尔希 蔡斯 归纳法 RNA ——“减法原理”控制变量 25 这种转化因子究竟是什么物质呢？需要对S型细菌进行提纯。为什么要进一步做噬菌体侵染细菌的实验呢？为什么艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验不能令所有的人都信服呢？因为艾弗里的实验中提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，在实验室设计上不能准确地遵循只有一个变量的原则，所以其实验结论的推断缺乏准确性和科学性而不能令所有人信服。 拓展：探究遗传物质的方法 题型一：探究哪种物质是遗传物质 思路：设法将各物质分开,单独观察其作用。 方法： ①分离提纯法:探究烟草花叶病毒遗传物质的实验。 ②同位素标记法: 噬菌体侵染细菌的实验。方法:分别标记两者的特有元素，将病毒的化学物质分开,单独、直接地观察它们各自的作用。 ③酶解法: ④病毒重组法: 将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合,得到重组病毒,用重组病毒去感染宿主细胞。 题型二：探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA ——常用酶解法、 同位素标记法 探究遗传物质的思路和方法 1.探究思路 (1)若探究哪种物质是遗传物质——把各种物质分开，单独、直接的观察各自的作用。 (2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性。 2.探究方法 (1)分离提纯法：艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验，缺点是物质纯度不能保证100%。 (2)同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验。方法：分别标记两者的特有元素；将病毒的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。目的：把DNA与蛋白质区分开。 (3)病毒重组法：烟草花叶病毒的遗传物质验证实验。方法：将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒，用杂种病毒去感染宿主细胞。 (4)酶解法：利用酶的专一性，如加入DNA水解酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“是”其遗传物质不是DNA，若“否”其遗传物质可能是DNA。 研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。 (1)酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入______________酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。 (2)侵染法：将_________________培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种_______，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为______病毒。 DNA(DNA水解) 该病毒的宿主细胞 该病毒 RNA (3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。 ①若含有T，且_______________________，则说明是单链DNA。 ②若含有T，且____________________，则最可能是双链DNA。 ③若含有U，且______________________，则说明是单链RNA。 ④若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。 A的比例不等于T的比例 A的比例等于T的比例 A的比例不等于U的比例 $