高中生物 第三章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质课件 新人教必修2

1、第第1 1节节 DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质第三章第三章 基因的本质基因的本质第一篇第一篇 教材同步导学篇教材同步导学篇一、知识准备一、知识准备1蛋白质是生命活动的主要承担者，蛋白质具有多样蛋白质是生命活动的主要承担者，蛋白质具有多样性的直接原因是构成蛋白质的氨基酸的数目、种类和排列性的直接原因是构成蛋白质的氨基酸的数目、种类和排列顺序不同以及肽链的空间结构不同。顺序不同以及肽链的空间结构不同。2核酸是生物体内的一种大分子化合物，其单体是核核酸是生物体内的一种大分子化合物，其单体是核苷酸。它是由含氮碱基、五碳糖和磷酸组成的。根据五碳苷酸。它是由含氮碱基、五碳糖和磷酸组成的。根据

2、五碳糖的不同，可以将核苷酸分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸。糖的不同，可以将核苷酸分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸。3DNA和蛋白质的比较和蛋白质的比较DNA蛋白质组成元素C、H、O、N、PC、H、O、N等基本单位四种脱氧核苷酸20种氨基酸细胞中的含量含量较少含量最多的有机物结构稳定性较稳定易变性是否有多样性有有细胞分裂时能否自我复制能不能4.肺炎双球菌：肺炎双球菌是一种可以引起人类肺炎和小肺炎双球菌：肺炎双球菌是一种可以引起人类肺炎和小鼠败血症的病原微生物。已知的肺炎双球菌包括很多不同类鼠败血症的病原微生物。已知的肺炎双球菌包括很多不同类型的菌株，在培养基上形成明亮的光滑菌落的菌株称为光滑型的菌株，在培

3、养基上形成明亮的光滑菌落的菌株称为光滑型菌株；无荚膜的菌株，菌落表面无光泽，显得粗糙称为粗型菌株；无荚膜的菌株，菌落表面无光泽，显得粗糙称为粗糙型菌株。只有光滑型糙型菌株。只有光滑型(S型型)菌株能引起疾病。菌株能引起疾病。S型菌株的细型菌株的细胞外表面有一层胶状的多糖类物质胞外表面有一层胶状的多糖类物质荚膜，它们通常不能荚膜，它们通常不能被宿主的正常防御机制所破坏，因而导致宿主感染。粗糙型被宿主的正常防御机制所破坏，因而导致宿主感染。粗糙型(R型型)菌株的细胞没有荚膜包被，对宿主无毒性。菌株的细胞没有荚膜包被，对宿主无毒性。二、课标要求二、课标要求1掌握肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验

4、的过掌握肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的过程及结论。程及结论。2理解证明理解证明DNA是遗传物质的实验设计思路。是遗传物质的实验设计思路。3知道不同生物的遗传物质。知道不同生物的遗传物质。一、自主初探一、自主初探1对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测(阅读阅读P4243)2肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验(阅读阅读P4344)(1)肺炎双球菌肺炎双球菌种类项目S型细菌R型细菌菌落表面光滑表面粗糙菌体有无毒性有无(3)体外转化实验体外转化实验艾弗里的转化实验艾弗里的转化实验设计思路：设法把设计思路：设法把DNA和蛋白质分开，和蛋白质分开，_它们在遗传中的作用。它们在遗传中的作

5、用。实验结果及现象：实验结果及现象：单独地、直接地去观察单独地、直接地去观察结论：结论：_是使是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。型细菌产生稳定遗传变化的物质。3噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验(阅读阅读P4445)(1)实验方法：赫尔希和蔡斯利用实验方法：赫尔希和蔡斯利用_法。法。(2)实验材料：实验材料：_及其寄主生物及其寄主生物_。噬菌体由噬菌体由DNA和蛋白质组成，噬菌体在自身和蛋白质组成，噬菌体在自身_的作用下利用的作用下利用_合成自身的组合成自身的组成成分，进行增殖。成成分，进行增殖。(3)实验过程实验过程标记大肠杆菌标记大肠杆菌DNA放射性同位素标记放射性同位素标记噬菌体

6、噬菌体大肠杆菌大肠杆菌遗传物质遗传物质大肠杆菌体内的物质大肠杆菌体内的物质噬菌体侵染细菌时，噬菌体侵染细菌时，_进入细菌细胞中，而进入细菌细胞中，而_留在外面，子代噬菌体的各种性状是通过留在外面，子代噬菌体的各种性状是通过_来遗传的。来遗传的。(4)实验结论：实验结论：_才是真正的遗传物质。才是真正的遗传物质。4DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质(阅读阅读P46)(1)RNA是遗传物质的实验证据是遗传物质的实验证据实验材料：烟草花叶病毒实验材料：烟草花叶病毒DNA蛋白质外壳蛋白质外壳亲代的亲代的DNADNA探究一肺炎双球菌的转化实验探究一肺炎双球菌的转化实验二、疑问探究二、疑问探究1R型菌

7、转化为型菌转化为S型菌的实质是什么？型菌的实质是什么？提示提示转化的实质并不是基因发生突变，而是转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌型细菌的的DNA片段整合到了片段整合到了R型细菌的型细菌的DNA中，即实现了基因重中，即实现了基因重组。组。2格里菲思的肺炎双球菌转化实验中，格里菲思的肺炎双球菌转化实验中，R型活细菌与型活细菌与加热杀死的加热杀死的S型细菌混合注射到小鼠体内后，从死亡小鼠型细菌混合注射到小鼠体内后，从死亡小鼠中是否只分离出中是否只分离出S型活细菌？型活细菌？提示提示不是，分离出不是，分离出S型活细菌和型活细菌和R型活细菌，且型活细菌，且R型活型活细菌数量多。在转化过程中并不

8、是所有的细菌数量多。在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化型细菌均转化成成S型细菌，而是只有少部分型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌。型细菌。3格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验格里菲思的肺炎双球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。的关系。提示提示肺炎双球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的实验，其中格里菲思的实验证明了实验，其中格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种型细菌体内含有某种转化因子，但转化因子是哪种物质并没有证明。艾弗里的转化因子，但转化因子是哪种物质并没有证明。艾弗里的实验则证明了转化因子是实验则证明了转化因

9、子是S型细菌体内的型细菌体内的DNA。三、三、 新知破解新知破解1肺炎双球菌体内与体外转化实验肺炎双球菌体内与体外转化实验体内转化实验体外转化实验实验者格里菲思艾弗里及其同事培养细菌在小鼠体内体外培养基实验原则R型细菌与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分的作用进行对照实验结果加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质巧妙构思用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化将物质提纯分离后，直接地、单独地观察某种物质在实验中所起的作用联系所用材料相同体内转化实验是体外转化实验的

10、基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸两实验都遵循对照原则、单一变量原则探究二噬菌体侵染细菌实验探究二噬菌体侵染细菌实验二、疑问探究二、疑问探究1为什么不能直接用含为什么不能直接用含35S和和32P的普通培养基来培养的普通培养基来培养T2噬菌噬菌体？体？提示提示噬菌体无细胞结构营寄生生活，应先培养细菌，再用噬菌体无细胞结构营寄生生活，应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。细菌培养噬菌体，而不能直接用培养基培养噬菌体。2噬菌体侵染细菌时，合成自身的组成物质利用的原料、噬菌体侵染细菌时，合成自身的组成物质利用的原料、能量、模板各来自哪里？能量、模板各来自哪里？提示提示原料

11、、能量来自细菌，模板来自噬菌体的原料、能量来自细菌，模板来自噬菌体的DNA。3能否用能否用14C和和18O标记噬菌体？能否用标记噬菌体？能否用32P和和35S同时标记噬同时标记噬菌体？菌体？提示提示不能，不能， 因为因为DNA和蛋白质都含和蛋白质都含C和和O。不能用。不能用32P和和35S同时标记噬菌体。同时标记噬菌体。三、新知破解三、新知破解1噬菌体侵染细菌的过程噬菌体侵染细菌的过程2实验结果中放射性物质分析实验结果中放射性物质分析项目含35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌、离心后上清液放射性高放射性低沉淀物放射性低放射性高细菌裂解后放出的T2噬菌体检测不到35

12、S标记的蛋白质检测到32P标记的DNA3.用用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中出现少量标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中出现少量放射性的原因是：放射性的原因是：原因分析保温时间过短部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性保温时间过长噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液，也会使上清液出现放射性4.用用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀

13、物中，使沉淀质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。物中出现少量的放射性。5噬菌体侵染细菌实验的结论噬菌体侵染细菌实验的结论(1)直接证明：直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。是噬菌体的遗传物质。(2)间接证明：间接证明：DNA能自我复制；能自我复制；DNA能控制蛋白能控制蛋白质的合成；质的合成；DNA在前后代之间保持连续性。在前后代之间保持连续性。三、新知破解三、新知破解1不同生物的遗传物质不同生物的遗传物质生物类型细胞生物非细胞生物真核、原核生物多数病毒少数病毒核酸DNA和RNADNARNA遗传物质DNADNARNA结果绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少

14、部分病毒的遗传物质是RNA结论DNA是主要的遗传物质2.对对DNA是主要的遗传物质的理解是主要的遗传物质的理解就整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是就整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说所以说DNA是主要的遗传物质。就某种生物而言，其遗传是主要的遗传物质。就某种生物而言，其遗传物质是物质是DNA或或RNA。考向一肺炎双球菌转化实验考向一肺炎双球菌转化实验 例例1艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了一系列的实验，如图是他们所做的一组实验，则三个实验一系列的实验，如图是他们所做的一组实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为的培养

15、皿中只存在一种菌落的为()解析解析实验二中加入的实验二中加入的DNA酶能分解酶能分解S型细菌的型细菌的DNA活性片活性片段，使基因无法转移进入段，使基因无法转移进入R型细菌中，所以菌落只有一种，即型细菌中，所以菌落只有一种，即R型菌落。型菌落。答案答案B【方法规律方法规律】(1)加热杀死加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的型细菌的DNA片片段整合到了段整合到

16、了R型细菌的型细菌的DNA中，即实现了基因重组。中，即实现了基因重组。(3)体外转化实验证明了体外转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是。是遗传物质，蛋白质不是。考向二噬菌体侵染细菌实验考向二噬菌体侵染细菌实验例例2在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层果显示：在离心上层液体中，也具有一

17、定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。的放射性强度比理论值略低。(1)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是方法是_。(2)在理论上，上清液放射性应该为在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是，其原因是_。(3)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：过程进行误差分析：在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量升高，其离，这一段时间如果过长，会使

18、上清液的放射性含量升高，其原因是原因是_。在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，将内，将_(填填“是是”或或“不是不是”)误差的来源，理由是误差的来源，理由是_。(4)噬菌体侵染细菌实验证明了噬菌体侵染细菌实验证明了_。(5)上述实验中，上述实验中，_(填填“能能”或或“不能不能”)用用15N来标记来标记噬菌体的噬菌体的DNA，理由是，理由是_。思路点拨思路点拨解析解析(1)噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是同噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是同位素标记法。位素标记法。(2)在在DNA中含有中含有P元素，蛋白质中没有，故

19、元素，蛋白质中没有，故32P只能进入噬菌体的只能进入噬菌体的DNA中。在侵染过程中，由于噬菌体中。在侵染过程中，由于噬菌体的的DNA全部注入大肠杆菌，离心后，上清液中是噬菌体蛋全部注入大肠杆菌，离心后，上清液中是噬菌体蛋白质外壳，沉淀物中是被侵染的大肠杆菌，因此上清液中白质外壳，沉淀物中是被侵染的大肠杆菌，因此上清液中没有放射性。没有放射性。(3)从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，如果时间过长会使带有放射性的噬菌体从大肠杆机分离，如果时间过长会使带有放射性的噬菌体从大肠杆菌中释放出来，使上清液带有放射性；如果部分噬菌体没菌中释放出来，使上清液带有放

20、射性；如果部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，也会使上清液带有放射性。有侵染到大肠杆菌细胞内，也会使上清液带有放射性。(4)噬菌体侵染细菌实验表明，在噬菌体中，亲代和子代之间噬菌体侵染细菌实验表明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质，证明了，而不是蛋白质，证明了DNA是是噬菌体的遗传物质。噬菌体的遗传物质。(5)N元素在元素在DNA和蛋白质中都含有，和蛋白质中都含有，因此不能用因此不能用15N来标记来标记DNA。答案答案(1)同位素标记法同位素标记法(同位素示踪法同位素示踪法)(2)理论上讲，理论上讲，噬菌体已将含噬菌体已将含32P的的DNA全部

21、注入大肠杆菌内，上清液中只全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体的蛋白质外壳含噬菌体的蛋白质外壳(3)噬菌体在大肠杆菌内增殖后噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中释放出来，经离心后分布于上清液中是没有侵入大是没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液出现肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性放射性(4)DNA是遗传物质是遗传物质(5)不能在不能在DNA和蛋白质和蛋白质中都含有中都含有N元素元素【方法规律方法规律】同位素标记问题同位素标记问题(1)若用若用32P和和35S标记病毒而寄主细胞未被标记，相当于标记病毒而寄主细胞未被标记，相当于间接地

22、将核酸和蛋白质分开，只在子代病毒的核酸中有间接地将核酸和蛋白质分开，只在子代病毒的核酸中有32P标记。标记。(2)若用若用32P和和35S标记寄主细胞而病毒未被标记，则在子标记寄主细胞而病毒未被标记，则在子代病毒的核酸和外壳中均有标记元素。代病毒的核酸和外壳中均有标记元素。(3)若用若用C、H、O、N等标记病毒而寄主细胞未被标记，等标记病毒而寄主细胞未被标记，则只在子代病毒的核酸中有标记元素。则只在子代病毒的核酸中有标记元素。(4)若用若用C、H、O、N等标记寄主细胞而病毒未被标记，等标记寄主细胞而病毒未被标记，则在子代病毒的核酸和外壳中均可找到标记元素。则在子代病毒的核酸和外壳中均可找到标记

23、元素。1S型肺炎双球菌有荚膜，有毒；型肺炎双球菌有荚膜，有毒；R型肺炎双球菌无荚型肺炎双球菌无荚膜，无毒。膜，无毒。2格里菲思的体内转化实验证明了加热杀死的格里菲思的体内转化实验证明了加热杀死的S型细菌型细菌中，含有促进中，含有促进R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌的活性物质型细菌的活性物质“转转化因子化因子”。3艾弗里的体外转化实验，证明了艾弗里的体外转化实验，证明了DNA是遗传物质，是遗传物质，同时也证明了蛋白质不是遗传物质。同时也证明了蛋白质不是遗传物质。4T2噬菌体是寄生在大肠杆菌体内的病毒，由蛋白质噬菌体是寄生在大肠杆菌体内的病毒，由蛋白质和和DNA组成。噬菌体侵染细菌过程中，是以噬

24、菌体的组成。噬菌体侵染细菌过程中，是以噬菌体的DNA为模板，由细菌提供氨基酸、核苷酸、能量和核糖体，合为模板，由细菌提供氨基酸、核苷酸、能量和核糖体，合成子代噬菌体。成子代噬菌体。5噬菌体侵染细菌实验证明了噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，还能是遗传物质，还能证明证明DNA控制蛋白质的合成，控制蛋白质的合成，DNA能自我复制。能自我复制。6具有细胞结构的生物具有细胞结构的生物(真核、原核生物真核、原核生物)的遗传物质是的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是，病毒的遗传物质是DNA或或RNA。7由于绝大多数生物的遗传物质是由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说，因此说DNA是主要的遗传

25、物质。是主要的遗传物质。1格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于此实验的结论不正确的是化实验，关于此实验的结论不正确的是()A说明了肺炎双球菌的遗传物质是说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNAB说明了说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌型细菌C说明了说明了R型活细菌是无毒性的型活细菌是无毒性的D说明了加热杀死的说明了加热杀死的S型细菌是无毒的型细菌是无毒的A格里菲思实验只证明了格里菲思实验只证明了S型细菌能使型细菌能使R型细菌发生型细菌发生转化，并没有证明转化，并没有证明DNA是遗传物质。是遗传物

26、质。2格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌转化实验，证格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌转化实验，证实了实了()DNA是遗传物质是遗传物质RNA是遗传物质是遗传物质DNA是主要是主要的遗传物质的遗传物质蛋白质不是遗传物质蛋白质不是遗传物质荚膜多糖不是遗传荚膜多糖不是遗传物质物质DNA能产生可遗传的变异能产生可遗传的变异A BC DA格里菲思和艾弗里的实验能证明格里菲思和艾弗里的实验能证明DNA是遗传物质，但是遗传物质，但不能证明不能证明DNA是主要的遗传物质和是主要的遗传物质和RNA是遗传物质；转化后是遗传物质；转化后的的S型细菌的后代仍然是型细菌的后代仍然是S型细菌，说明型细菌，说明DNA能产生可遗传的能产生可遗传的变异。变异。3赫尔希和蔡斯通过赫尔希和蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明了噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。该实验包括是遗传物质。该实验包括4个步骤：个步骤：培养噬菌体，培养噬菌体，用用35S和和32P分别标记噬菌体，分别标记噬菌体，放射性检测，放射性检测