2027届高三生物人教版一轮复习课件DNA是主要的遗传物质

DNA是主要的遗传物质 一轮复习课——茂名电白对虾白斑病毒探究 授课老师： 李金梅 茂名电白博贺为粤西核心对虾养殖产区，养殖过程常爆发白斑综合征病毒（WSSV）病害，导致对虾大面积死亡，严重影响本地水产产业发展。 科研文献支撑： 据《粤西对虾主产区白斑病毒流行病学调查》研究表明： 白斑综合征病毒结构极简，仅由双链DNA与蛋白质外壳构成，无细胞结构，是典型DNA病毒。科研团队如何确定白斑病毒的遗传物质？ 科学家们的4个经典实验给科研人员提供完整思路。 探究一：格里菲思肺炎链球菌的转化实验-——体内转化 结 过程与现象 第一组：注射R型活菌 第二组：注射S型活菌 第三组：注射加热杀死的S型菌 小鼠活 小鼠死 小鼠活 小鼠死，体内分离出S型活细菌 结果分析 对比1、2 对比3、4 加热杀死的S型细菌中含有某种 ，使R型活细菌转化为S型活细菌。 R型无毒，S型有毒 被加热杀死的S型本身无毒性，但可以让R型变成有毒S型 转化因子 论 随机转化，少部分R型细菌被转化。原理是基因重组 第四组：R活+加热杀死的S型 该实验局限性是？ 第四组小鼠体内分离出的S型细菌从哪里来？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？但转化因子的本质不清楚 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 在杀死的S型细菌中含有哪些物质？ 但究竟哪一个才是转化因子呢？ 把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。 【关键思路】 探究二：艾弗里肺炎链球菌的转化实验-——体外转化 （1）思路：将S型菌各种物质分离提纯后与R型混合后，观察能否将R型菌转化。 多糖 脂质 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 提纯、鉴定 分别与R型活细菌混合培养 R R S R R R 加入的物质种类 自变量： 因变量： R型菌是否转化 如何观察R型菌是否转化？ 根据菌落特征或细胞形态判断 但当时的技术无法做到分离提纯这些物质，如何解决该问题？ 探究二：艾弗里肺炎链球菌的转化实验-——体外转化 S型细菌细胞中有哪些物质呢？到底哪种物质是转化因子呢？你将如何设计实验进行探究呢？尝试说出你的实验思路，并以流程图的形式展示实验过程和预测结果。如何观察R型菌是否转化？是否需要注入小时体内？ （2）思路：将加热致死S型菌各种物质用 分别去除后与R型混合，观察能否将R型菌转化。 酶解法 结果分析: 1.实验①是 组, ②③④⑤是 组; 2.实验②③④分别说明 ; 实验①⑤说明 。  3.结论: 蛋白质、RNA、脂质没有转化作用 对照 实验 DNA有转化作用 DNA是遗传物质,蛋白质、RNA、脂质不是遗传物质 探究二：艾弗里的肺炎链球菌的转化实验-——体外转化 从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？ 比较：上述两种实验设计方法在变量处理上，分别应用了什么原理？ 减法原理（思路2） 加法原理（思路1） 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 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” 探究二：艾弗里的肺炎链球菌的转化实验-——体外转化 (1)肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性。(2024·甘肃卷，5A)( ) (2)肺炎链球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质。(2018·江苏卷，3C)( ) (3)格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(2017·江苏卷，2A)( ) (4)艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。(2017·江苏卷，2B)( ) × × × × 1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，T₂噬菌体只含DNA和蛋白质，侵染时DNA注入宿主菌体内，蛋白质外壳留在外面——DNA与蛋白质自然彻底分开 赫尔希 蔡斯 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 提取的DNA分子和DNA酶纯度不够？实验要如何设计才更具有说服力呢？ 1 实验材料： T2噬菌体 ——专门寄生在大肠杆菌体内的病毒 T2噬菌体模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质外壳 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 探究三：赫尔希和蔡斯—噬菌体侵染细菌的实验 2 实验方法： 放射性同位素标记 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 应该选择什么元素标记？理由是？ 探究三：赫尔希和蔡斯—噬菌体侵染细菌的实验 该实验不能标记C、和蛋白质共有的元素,若选择共有的元素做标记,则无法将和蛋白质区分开 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 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 探究三：赫尔希和蔡斯—噬菌体侵染细菌的实验 P是DNA特有的元素，S是蛋白质特有的元素，用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，可以单独地观察它们各自的作用 标记细菌 标记 噬菌体 标记的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噬菌体蛋白质外壳 重：被感染的大肠杆菌 3 实验过程 “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 探究三：赫尔希和蔡斯—噬菌体侵染细菌的实验 第二步标记噬菌体侵染未标记大肠杆菌： 带标记的T2噬菌体去侵染什么样的大肠杆菌呢？ 上清液 沉淀物 子代噬菌体 放射性很高 无放射性 实验结果 放射性很低 35S标记的噬菌体 上清液 沉淀物 子代噬菌体 32P标记的噬菌体 放射性很高 部分有放射性 放射性很低 探究三：赫尔希和蔡斯—噬菌体侵染细菌的实验 4. 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 实际上 深度探究：35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因？ 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 探究三：赫尔希和蔡斯—噬菌体侵染细菌的实验 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 深度探究：32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因？ b. 保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖，后子代噬菌体释放出来； a. 保温时间过短，部分噬菌体DNA还未侵染到细菌细胞内； 探究三：赫尔希和蔡斯—噬菌体侵染细菌的实验 (1)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DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制。(2024·甘肃卷，5C)( ) (2)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。(2022·广东卷，5C)( ) (3)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA。(2019·江苏卷，3A)( ) (4)赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记。(2017·江苏卷，2D)( ) × × √ × 烟草花叶病毒(TMV) 被烟草花叶病毒感染的烟草 如新冠病毒、艾滋病毒和烟草花叶病毒。 请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么。 这类病毒的遗传物质是什么？ 我们回到最开始的WSSV（对虾白斑病毒）病毒。自然界还有另一类病毒，遗传物质不是DNA。 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 探究四：RNA是遗传物质的实验证据 DNA是主要的遗传物质：真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而DNA是主要的遗传物质。 返回导航 情景迁移：回到电白养殖的WSSV白斑病毒仅由DNA和蛋白质外壳构成。结合4个经典遗传物质探究实验回答： （1）若仿照格里菲思体内转化实验思路，将加热灭活的 WSSV 与弱毒株混合处理，可观察到对虾患病。该实验只能推测存在某种“转化因子”，但不能证明 DNA 是遗传物质，请写出该实验的局限性。 （2）借鉴艾弗里实验思路研究 WSSV： ① 写出艾弗里实验的核心设计思路。 ② 在病毒提取物中加入 DNA 酶后再感染宿主，不再出现致病现象，该结果说明什么？ ③ 该处理利用了科学探究中的哪一原理？ 局限性：没有将 DNA、蛋白质等物质分开，无法确定“转化因子”的化学本质。 答：将 DNA、蛋白质等物质分开，单独、直接地观察每一种物质的作用。 答：DNA 被水解后就失去了致病功能，说明 DNA 在该病毒的遗传过程中起关键作用。 答案：减法原理。 返回导航 （3）赫尔希和蔡斯选用 35S和32P作为标记同位素，而不选用 C、H、O、N，请说明原因。请借鉴噬菌体侵染实验思路，简要写出验证 WSSV 的遗传物质为 DNA 的实验思路与预期结果。 （4）烟草花叶病毒（TMV）的遗传物质是 RNA。结合 WSSVT2噬菌体、烟草花叶病毒等实例，简述“DNA 是主要的遗传物质”这一结论的证据。 原因：DNA特有P；蛋白质特有S；C、H、O、N两者共有，不能用来区分。 全部细胞生物、绝大多数病毒（WSSV、T₂噬菌体）遗传物质为DNA；仅少数病毒（TMV）遗传物质为RNA，故DNA是主要的遗传物质 实验思路：①先培养对虾宿主细胞，分别用含³²P、³⁵S的培养基获得被标记的对虾细胞；②用WSSV分别侵染两组标记的对虾细胞放在相同且适宜的环境中培养；③收集子代WSSV病毒；④检测子代病毒放射性；预期：³²P组子代病毒出现放射性，³⁵S组子代病毒无放射性。 返回导航 课堂小结（齐读） DNA是主要的遗传物质 一、格里菲思（体内转化实验） 结论：S型菌存在转化因子，可使R型菌转化为S型菌 局限：未证明转化因子是什么物质 二、艾弗里（体外转化实验） 思路：分开DNA、蛋白质、多糖，单独观察作用 结论：DNA是转化因子，蛋白质不是遗传物质 局限：DNA无法100%纯，仍有争议 三、T₂噬菌体侵染大肠杆菌实验（核心高考） 方法：同位素标记法（³⁵S→蛋白 / ³²P→DNA） 结果：蛋白质留在胞外，DNA进入宿主细胞 蛋白质未进入细胞 → 无法参与子代增殖 DNA进入细胞、传递给子代 → 控制遗传 结论：DNA是噬菌体的遗传物质，严谨性最强（自然分离DNA与蛋白质） 四、烟草花叶病毒重建实验 结论：RNA病毒的遗传物质是RNA 返回导航 不同生物的遗传物质 生物类型 生物举例 所含核 酸类型 碱基 种类 核苷酸 种类 遗传 物质 真核生物 动物、植物、真菌 DNA 和RNA 5种 8种 DNA 原核 生物 细菌、支原、衣原体细菌、放线菌、蓝细菌 DNA 和RNA 5种 8种 病 毒 DNA 病毒 噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等 DNA 4种 4种 RNA 病毒 艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒等 RNA 4种 4种 RNA $