【公开课】DNA是主要的遗传物质课件-高一下学期生物人教版（2019）必修2

二、噬菌体侵染细菌的实验

1952年，美国遗传学家赫尔希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.C.Chase）以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术进行实验。赫尔希蔡斯1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？T2噬菌体侵染大肠杆菌噬菌体的蛋白质外壳大肠杆菌注入的噬菌体DNADNA(占40%，含C、H、O、N、P)蛋白质(占60%，含C、H、O、N、S)T2噬菌体的模式图（一）噬菌体

⑴个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。⑵繁殖快。细菌20~30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能。最大的困难是如何彻底分离DNA与蛋白质。释放吸附注入合成组装利用大肠杆菌的原料合成自己的核酸和蛋白质外壳（二）噬菌体侵染细菌的实验

放射性同位素标记法（同位素示踪法）将DNA和蛋白质分开，直接地单独地去观察它们各自的作用。1、实验思路2、实验方法32P标记的噬菌体主要组成元素C、H、O、N、P35S标记的噬菌体主要组成元素C、H、O、N、S课前提问：1、证明DNA是遗传物质的两个经典实验是________________________和_______________________；前者首先是由___________做的__________实验，提出加热杀死的S型细菌中存在___________，后来是________通过__________实验证明该物质是_______。2、格里菲斯实验中，将加热杀死的S型细菌和活的R型细菌同时注射到小鼠体内，小鼠_______，同时从小鼠体内分离出_____________细菌。3、培养T2噬菌体必须用___________培养，其化学成分是__________________，和细胞中_______的成分相似，其侵染细菌时，_______进入，________没有进入。4、噬菌体侵染细菌实验的实验者______________，实验方法是________________________，分别用______标记蛋白质，______标记DNA。5、噬菌体侵染细菌的实验分为_____组，其步骤主要包括______________________________、_______________________________________________________、__________、______________。6、搅拌的目的是______________________________________，离心的目的是________________________________________________________________________________。7、35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌后，最终放射性主要存在于________，在________中也有放射性，原因是_________________________________________________________。肺炎链球菌的转化实验噬菌体侵染细菌的实验格里菲斯体内转化“转化因子”艾弗里体外转化DNA死亡S型和R型大肠杆菌DNA和蛋白质染色体DNA蛋白质赫尔希和蔡斯放射性同位素标记法35S32P用35S、32P分别标记T2噬菌体培养噬菌体搅拌离心放射性检测两（用标记的噬菌体去侵染未标记的大肠杆菌）使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离;使上清液中析出质量较轻的的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌上清液沉淀物搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质与细菌未分离

在肺炎链球菌的转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡，则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是（

）B[单项选择题]知识点一肺炎链球菌的转化实验1.肺炎链球菌转化实验中，发现无致病性的R型细菌和加热致死的有致病性的S型细菌混合后，在小鼠体内找到了下列哪些类型的细菌(

)①有致病性的R型②无致病性的R型③有致病性的S型④无致病性的S型A．①②

B．③④C．②③

D．②④3．为研究R型肺炎链球菌转化为S型的转化因子是DNA还是蛋白质，研究者进行了下图所示的转化实验。对本实验作出的分析，正确的是(

)A．DNA酶处理结果显示提取物仍有转化活性B．本实验结果表明DNA很可能是转化因子C．实验自变量是培养基出现的菌落类型D．甲、乙组培养基中只有S型菌落出现①培养带标记的噬菌体：3、实验过程含放射性同位素35S培养大肠杆菌大肠杆菌35ST2噬菌体35S培养噬菌体含放射性同位素32P培养大肠杆菌大肠杆菌32PT2噬菌体32P培养噬菌体为什么不能同时标记32P35S？因为只能检测放射性是否存在、不能检测放射性种类3、实验过程在搅拌器中搅拌、离心，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②35S标记的噬菌体侵染细菌：说明：噬菌体蛋白质外壳没有进去到大肠杆菌中③35P标记的噬菌体侵染细菌：3、实验过程在搅拌器中搅拌、离心，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35P标记在新形成的噬菌体中检测到35P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35P标记的噬菌体与细菌混合35P标记的噬菌体说明：噬菌体DNA进入到大肠杆菌体内，作为遗传物质指导子代的合成4、实验过程：35S标记的实验32P标记的实验标记部位放射性情况上清液沉淀物子代有无放射性原因蛋白质很高DNA很低蛋白质未进入细菌中DNA进入细菌中很高很低子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，因此，DNA才是真正的遗传物质。6、实验结论5、噬菌体侵染细菌实验的实验结果：第一组实验第二组实验亲代噬菌体35S标记蛋白质32P标记DNA

寄主细胞内无35S标记蛋白质有32P标记DNA子代噬菌体外壳蛋白质无35SDNA有32P标记实验结论DNA分子是遗传物质A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，其内的营养成分中要加入32P标记的无机盐B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体的实验，两组相互对照，都是实验组C．噬菌体的遗传不遵循基因分离定律，而大肠杆菌的遗传遵循基因分离定律D．若本组实验B(上清液)中出现放射性，则不能证明噬菌体的DNA是遗传物质重难点：实验误差原因分析

本实验只有两部关键操作：一是让噬菌体侵染细菌；二是搅拌后离心；所以实验结果出现误差主要出现在这两步上。侵染（保温）时间长短搅拌是否充分保温时间长理论上上清液沉淀物正常状态下只有沉淀中有放射性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1、保温时间——主要影响32P组上清液也出现放射性上清液也出现放射性搅拌不充分理论上上清液沉淀物只有上清液有放射性实际上2、搅拌不充分——主要影响35S组沉淀也有放射性部分蛋白质外壳未脱落5、实验现象：35S标记噬菌体的蛋白质外壳：上清液放射性_____，沉淀物放射性_____32P标记噬菌体的DNA：很高很低上清液放射性_____，沉淀物放射性_____很高很低（搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质与细菌未分离）①保温时间短，未侵染的亲代噬菌体；②保温时间过长，释放出子代噬菌体。6、实验结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是噬菌体的遗传物质。[例4]某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下3个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，短时间保温后离心，检测到以上3个实验中放射性的主要位置依次是(

)A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液B．沉淀物、上清液、沉淀物C．上清液、上清液、沉淀物和上清液D．沉淀物、沉淀物、沉淀物解题分析在该实验中，沉淀物的主要成分是被侵染的细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①③都直接对细菌进行了标记，放射性主要出现在沉淀物中；②32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性也主要出现在沉淀物中。8.某研究人员进行噬菌体侵染细菌的实验时，分别用同位素32P、35S、18O和14C对噬菌体以及大肠杆菌成分做了如下标记：第一组，用35S标记噬菌体、用32P标记大肠杆菌；第二组，未被标记的噬菌体、用18O标记大肠杆菌；第三组，用14C标记噬菌体、未被标记的大肠杆菌。实验过程中大肠杆菌均未发生裂解，下列相关分析正确的是(

)A．第一组中，子代噬菌体均不含有35S，但均含有32PB．第二组中，子代噬菌体蛋白质外壳中存在的O有18O和16OC．一般来说，第三组中，子代噬菌体的DNA分子中都含有14CD．第二、三组经短时间保温后离心，两组在沉淀物和上清液中均能检测到相应同位素放射性同位素标记法（同位素示踪法）32P标记的噬菌体主要组成元素C、H、O、N、P35S标记的噬菌体主要组成元素C、H、O、N、S重难点：不同放射性元素标记时，子代噬菌体的放射性

亲代噬菌体细菌子代噬菌体DNA蛋白质35S32P35S32P14C、3H、18O、15N14C、3H、18O、15N部分含32P全部含35S全部含32P部分含14C、3H、18O、15N全部含14C、3H、18O、15N全部含14C、3H、18O、15N7．用噬菌体去侵染体内含32P的细菌，在细菌解体后，含32P的应该是(

)A．全部子代噬菌体DNA B．子代噬菌体蛋白质外壳C．子代噬菌体所有部分

D．部分子代噬菌体DNA解析由于噬菌体DNA的元素组成为C、H、O、N、P，而蛋白质中含有C、H、O、N、S等元素，噬菌体侵染体内含32P的细菌时，会利用细菌中的原料进行DNA复制和蛋白质的合成，因此子代噬菌体的DNA中都会含有32P，子代噬菌体蛋白质外壳没有放射性。题型三子代噬菌体标记情况分析[例5]如果用3H、14C、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染未被标记的细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为(

)A．可在外壳中找到3H、14C和35SB．可在DNA中找到3H、14C和32PC．可在外壳中找到14C、35SD．可在DNA中找到14C、32P、35S题型五生物体内遗传物质的判断[例7]关于遗传物质的叙述，正确的是(

)①噬菌体侵染细菌实验，证明DNA是主要遗传物质②大肠杆菌的遗传物质是RNA

③核酸是一切生物的遗传物质④病毒的遗传物质是DNA和RNA

⑤杨树的遗传物质是DNAA．①②④

B．③⑤

C．③④⑤

D．①③⑤解题分析噬菌体侵染细菌实验，不能证明DNA是主要的遗传物质，只能证明DNA是噬菌体的遗传物质，①错误；核酸包括了DNA和RNA，核酸是一切生物的遗传物质，③正确；病毒的遗传物质是DNA或RNA，而有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，如大肠杆菌和杨树等，②、④错误，⑤正确。想一想烟草花叶病毒下面这些生物的遗传物质是什么？新冠病毒HIV病毒只有DNA是遗传物质吗？后来的研究证明，遗传物质除DNA外，还有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病毒。如果你是科学家，如何设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是什么？背景资料：烟草花叶病毒(TMV)是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。

思路：设法将TMV的RNA和蛋白质分离制成混合物。用“减法原理”的方法分别看RNA和蛋白质的感染结果。烟草花叶病毒左：正常烟叶右：病叶1、烟草花叶病毒侵染实验RNA是遗传物质的实验证据蛋白质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：TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质1蛋白质2+RNA1TMV12、烟草花叶病毒重建实验：3、实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA细胞生物

（真核、原核）非细胞生物

（病毒）核酸遗传物质DNA和RNADNADNARNADNARNA

因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。总结：生物界细胞生物非细胞生物RNA病毒:艾滋病病毒(HIV逆转录)、流感病毒（如禽流感，猪流感，现称甲型H1N1病毒）、SARA病毒、登革热病毒、新冠病毒甲肝病毒、烟草花叶病毒及类病毒等DNA病毒：噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等原核生物:细菌、支原体、衣原体、蓝藻、放线菌等真核生物:植物、动物、原生生物、真菌遗传物质是RNA遗传物质是DNA总结：不同生物遗传物质的判断DNA是主要的遗传物质6．(不定项)(目标4)下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是(

)A．豌豆的遗传物质主要是DNAB．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素D．H1N1流感病毒的遗传物质为DNA解析豌豆的遗传物质是DNA，A错误；酵母菌属于真核生物，其遗传物质主要分布在染色体上，B正确；T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含有硫元素，C错误；H1N1流感病毒遗传物质是RNA，D错误。题型五生物体内遗传物质的判断[例7]关于遗传物质的叙述，正确的是(

)①噬菌体侵染细菌实验，证明DNA是主要遗传物质②大肠杆菌的遗传物质是RNA

③核酸是一切生物的遗传物质④病毒的遗传物质是DNA和RNA

⑤杨树的遗传物质是DNAA．①②④

B．③⑤

C．③④⑤

D．①③⑤解题分析噬菌体侵染细菌实验，不能证明DNA是主要的遗传物质，只能证明DNA是噬菌体的遗传物质，①错误；核酸包括了DNA和RNA，核酸是一切生物的遗传物质，③正确；病毒的遗传物质是DNA或RNA，而有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，如大肠杆菌和杨树等，②、④错误，⑤正确。10．下列有关生物遗传物质的叙述，不正确的是(

)A．病毒的遗传物质是DNA或RNAB．只含有RNA的生物，遗传物质是RNAC．既有DNA又有RNA的生物，其遗传物质是DNA或RNAD．细胞生物的遗传物质都是DNA解析病毒只含有1种核酸，含有DNA的病毒遗传物质是DNA，含有RNA的病毒遗传物质是RNA，A正确；只含有RNA一种核酸的生物，其遗传物质一定是RNA，B正确；既有DNA又有RNA的生物，其遗传物质是DNA，C错误；所有细胞生物都含有DNA和RNA，其遗传物质是DNA，D正确。[非选择题]13．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题。(1)他们指出“噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位一样”。噬菌体作为实验材料具有___________________

___________________的特点。(2)通过______________________________________________________

______________________________的方法分别获得被32P和35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中________________

______变化。结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)DNA和蛋白质的位置(3)侵染一段时间后，用搅拌机搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。搅拌的目的是____________________