3.1DNA是主要的遗传物质+课件高一下学期生物人教版必修2

第3章基因的本质第1节

DNA是主要的遗传物质本节聚焦早期科学界对什么是遗传物质的猜测揭示DNA是遗传物质的科学家及实验科学方法：加法原理和减法原理20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。究竟哪一种是遗传物质呢？1.你认为遗传物质可能具有什么特点？2.如何证明某一种物质是遗传物质？能够储存大量的遗传信息；可以准确地复制并传递给下一代；结构比较稳定等。染色体染色质DNA蛋白质染色体、蛋白质和DNA示意图例如，将待定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等。20世纪20年代：认为蛋白质是生物体的遗传物质。原因：①氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。②没发现其他大分子有类似的结构特点。①人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。②意识到DNA的重性，但对DNA结构没有清晰认识。20世纪30年代：☛蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。噬菌体侵染大肠杆菌的实验格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验DNA是遗传物质的证据科学家：

。实验材料：

。

格里菲思

肺炎链球菌S型细菌R型细菌菌体菌落毒性表面光滑表面粗糙无毒有毒多糖类荚膜荚膜：无荚膜的R型肺炎链球菌感染人体或动物后，易被吞噬细胞吞噬并杀灭。有荚膜的S型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。菌落：由单个细菌在适宜固体培养基表面生长繁殖到一定程度，形成的肉眼可见的子细胞群。——体内转化S型活细菌S型活细菌R型活细菌S型活细菌加热杀死的S型细菌R型活细菌+加热杀死的S型细菌不死亡不死亡1.本实验的自变量？因变量?如何设置对照？自变量：给小鼠注射的经不同处理的两种肺炎链球菌对照：四个组都是实验组，相互对照因变量：小鼠是否死亡，小鼠体内分离出的菌种3.二、三组的实验现象对比，说明

。——体内转化S型活细菌S型活细菌R型活细菌S型活细菌加热杀死的S型细菌R型活细菌+加热杀死的S型细菌不死亡不死亡2.一、二组的实验现象对比，说明

。R型活细菌不会使小鼠死亡，S型活细菌可使小鼠死亡。加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡格里菲思推测：加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒的S型活细菌的活性物质——转化因子。S型活细菌R型活细菌+加热杀死的S型细菌4.第四组小鼠死亡说明什么？体内分离出的S型细菌从哪来？后代也是S型细菌【提醒】转化的概率较低，发生转化的只有少数R型活细菌。因此小鼠体内分离出的细菌大部分是R型细菌，少数是S型细菌。后期出现的大量S型细菌是由转化后的S型细菌繁殖得来的。本实验不能证明DNA是遗传物质。破碎；去除大部分糖类、蛋白质和脂质（含少量多糖、脂质、蛋白质、DNA、RNA）关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。S型菌的细胞提取液困难：当时技术有限，并不能彻底提纯这些物质。转换思路：采用酶解法。即将细胞提取液分成几组，每组用不同的酶分别除去某种物质（如：蛋白酶除去蛋白质）观察剩余提取物的能否将R型细菌转化为S型菌，从而确定哪种物质是转化因子。加热杀死的S型细菌加热致死的S型细菌中含有多种物质，哪种是转化因子？第一组第二组第三、四组R型细菌S型细菌混合混合蛋白酶混合酯酶/RNA酶有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物——艾弗里的体外转化实验有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物第五组有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物混合DNA酶1.第1组起什么作用？第1组实验说明什么问题？说明S型细菌的细胞提取物中含有促使R型细菌转化为S型细菌的转化因子。空白对照。第一组第二组第三、四组R型细菌S型细菌混合R型细菌S型细菌混合蛋白酶混合酯酶/RNA酶有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物第五组有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物混合DNA酶2.第2组加蛋白酶作用是什么？该实验说明什么？培养基上有R型和S型细菌，说明蛋白质不是转化因子。除去S型细菌细胞提取物中的蛋白质，其他物质都有。第一组第二组第三、四组R型细菌S型细菌混合R型细菌S型细菌混合蛋白酶混合酯酶/RNA酶有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物第五组R型细菌S型细菌有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物混合DNA酶3.第3、4组加酯酶、RNA酶的作用是什么？3、4组实验说明什么？培养基上有R型和S型细菌，说明脂肪和RNA不是转化因子。除去S型细菌细胞提取物中的脂肪、RNA，其他物质都有。第一组第二组第三、四组R型细菌S型细菌混合R型细菌S型细菌混合蛋白酶混合酯酶/RNA酶有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物第五组R型细菌S型细菌有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物混合R型细菌DNA酶3.第5组加DNA酶的作用是什么？该组实验说明什么？培养基上只有R型细菌，说明没有DNA，R型细菌不能转化为S型细菌。即：DNA很可能就是转化因子。除去S型细菌细胞提取物中的DNA，其他物质都有。第一组第二组第三、四组R型细菌S型细菌混合R型细菌S型细菌混合蛋白酶混合酯酶/RNA酶有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物第五组R型细菌S型细菌有R型细菌的培养基S型细菌细胞提取物混合R型细菌DNA酶实验结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。该实验证明了DNA是遗传物质，且证明了蛋白质不是遗传物质。R型细菌转化为S型细菌的本质：基因重组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型菌基因重组（S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，指导合成了S型细菌的一些物质）＊实现转化时遗传物质来自

细菌，原料和能量均来自R型细菌。＊只有少数R型细菌转化为S型细菌，转化后的培养基中

细菌占大多数。后来出现大量的S型菌是

。转化原理：加热使蛋白质变性失活，DNA的双链解开；当温度降低到

55℃左右时，DNA的结构会恢复，但蛋白质无法恢复活性。

R型由转化后的S型菌繁殖而来的S型＊肺炎链球菌体外转化实验的变量设置：自变量：因变量：＊科学方法：减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素加法原理：与常态比较，人为增加某种影响因素例：艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验例：比较过氧化氢在不同条件下的分解实验Fe3+催化剂过氧化氢酶加热常温S型细菌的细胞提取液的成分不同R型细菌是否被转化为研究肺炎链球菌转化因子的化学本质，科学家所做实验及结果如下表。（1）发生转化的是第_____组，第3、4、5组实验的原理基于酶的_______性。（2）第1、2组为对照，以排除一些无关因素对实验结果的影响，其中第_____组实验可以排除R型菌突变为S型菌的可能性。3、4专一1项目肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验细菌培养小鼠体内体外培养基实验构思将加热杀死的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用“酶解法”特异性地去掉每组中的某种物质,直接、单独地观察该种物质的作用实验结论S型细菌体内有“转化因子”

转化因子是DNA，即S型细菌的遗传物质是DNA

联系

①所用材料相同②体内转化实验是体外转化实验的基础，体外转化实验是体内转化实验的延伸③两实验都遵循对照原则、单一变量原则

艾弗里实验中无法真正去除蛋白质，纯度最高时仍存在0.02%蛋白质和DNA混在一起，因此有人对实验结论表示怀疑。思考：有没有比细菌更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质

分开，单独观察它们的作用呢？1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，完成了另一个有说服力的实验。赫尔希（右）和助手蔡斯（左）1.实验材料：T2噬菌体①专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。尾部头部DNA蛋白质③繁殖特点：仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质留在体外。②结构：外壳是蛋白质，头部内有DNA注入DNA吸附DNA复制、合成蛋白质组装子代噬菌体释放Q1：合成子代T2噬菌体的DNA的原料来自？Q2：合成T2噬菌体蛋白质的原料和场所是？大肠杆菌体内的4种脱氧核苷酸大肠杆菌体内的氨基酸和核糖体2.方法：放射性同位素标记法实验设计思路：利用放射性同位素标记技术将DNA和蛋白质分开标记，观察是哪个成分进入大肠杆菌.尾部头部DNA蛋白质用____标记噬菌体蛋白质，____标记噬菌体的DNA。35S

32P

C、H、O、N、SC、H、O、N、PQ：能不能用3H、14C标记噬菌体？不能。因为DNA和蛋白质都含有H元素和C元素，无法确认被标记的是何种物质。

Q：可以用含有35S、32P的培养基直接标记噬菌体吗？3.标记噬菌体的方法：不能。噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，必须寄生在细胞内。第一步：先标记大肠杆菌大肠杆菌+含35S的培养基→含35S的大肠杆菌大肠杆菌+含32P的培养基→含32P的大肠杆菌第二步：再标记T2噬菌体T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体无放射性标记的大肠杆菌搅拌离心并检测放射性检测子代噬菌体的放射性短时间保温使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。在适宜温度下使噬菌体充分侵染大肠杆菌。35S标记的噬菌体：无放射性标记的大肠杆菌搅拌离心并检测放射性短时间保温上清液（蛋白质外壳）放射性高沉淀物放射性低子代噬菌体中无35S放射性主要集中在上清液，且细菌裂解后释放的子代噬菌体无放射性，说明：

。蛋白质没有进入大肠杆菌（大肠杆菌）35S标记的噬菌体：无放射性标记的大肠杆菌搅拌离心并检测放射性短时间保温上清液（蛋白质外壳）放射性高沉淀物放射性低子代噬菌体中无35S搅拌不充分。有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。（大肠杆菌）Q：35S标记噬菌体的实验理论上只有上清液（含35S的蛋白质外壳）有放射性，为什么沉淀物中也有少量放射性？35S标记的噬菌体：32P标记的噬菌体：短时间保温无放射性标记的大肠杆菌搅拌离心并检测放射性上清液放射性低沉淀物放射性高子代噬菌体含32P放射性主要集中在沉淀物，且细菌裂解后释放的子代噬菌体有放射性，说明：

。噬菌体的DNA进入大肠杆菌中，并遗传给子代实验说明：DNA才是T2噬菌体的遗传物质。32P标记的噬菌体：短时间保温无放射性标记的大肠杆菌搅拌离心并检测放射性上清液放射性低沉淀物放射性高子代噬菌体含32PQ：32P标记噬菌体的实验理论上只有沉淀物（含32P标记的噬菌体DNA和大肠杆菌）有放射性，为什么上清液中也有少量放射性？①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。②保温时间过长。噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中。32P35S实验结论：35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体有无放射性的原因放射性高放射性低无放射性放射性高放射性低有放射性蛋白质没有进入细菌细胞DNA进入到细菌的细胞中DNA才是遗传物质。子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。注意：本实验不能证明DNA是主要的遗传物质。Q.能不能用32P和35S同时标记噬菌体？不能。若用32P和35S同时标记噬菌体，则上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，能够(

)A．在外壳中找到15N和35SB．在DNA中找到15N和32PC．在外壳中找到15N和32PD．在DNA中找到15N、32P和35SB＊判断技巧蛋白质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RNA蛋白质结论：烟草花叶病毒的遗传物质是

。RNA4、烟草花叶病毒感染烟草实验TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质1蛋白质2+RNA1TMV1拓展——烟草花叶病毒重建实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。：生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物DNA和RNA原核生物非细胞生物DNA病毒仅有DNARNA病毒仅有RNADNADNADNARNA动物、植物、真菌蓝细菌、细菌T2噬菌体、乙肝病毒烟草花叶病毒、HIV、SARS、新冠病毒、流感病毒绝大多数生物的遗传物质是_____，只有极少数生物的遗传物质是_____。因此，_________________________。DNA是主要的遗传物质RNADNA提醒：具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。生物种类核酸种类碱基核苷酸遗传物质实例细胞生物DNA病毒RNA病毒2种（DNA和RNA)1种(DNA)1种(RNA)5种4种4种8种4种4种DNADNARNA人、酵母菌、蓝藻等噬菌体等HIV等生物体内的遗传物质分析原核细胞和病毒的遗传物质分别是（

）A．DNA，DNAB．DNA，RNAC．DNA和RNA，DNA或RNAD．DNA，DNA或RNAD用不同标记的噬菌体侵染不同标记的细菌，经短时间的保温培养、充分搅拌和离心处理后，下列预期的实验结果中，错误的两项是(

)A．用含3H标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性B．用未标记的噬菌体侵染14C标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性C．用含32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，上清液和沉淀物中可能均有放射性D．用含35S标记的噬菌体侵染18O标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性BD05设计思路：

。三种方法：设法将物质分开，单独看其作用减法放射性同位素标记技术特定碱基TU特有元素探究哪种物质是遗传物质：拓展训练：猪流感病毒的易感人群年龄在25岁至45岁之间。某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现,常见的流感病毒都是RNA病毒,同时提出疑问:猪流