3.1DNA是主要的遗传物质课件-高一下学期生物人教版（2019）必修2

前情回顾：名人榜孟德尔1866年提出“遗传因子”，并总结遗传规律约翰逊1909年把“遗传因子”命名为基因萨顿1903年提出基因在染色体上的假说摩尔根1909年实验证明基因位于染色体上科学家发现：染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质20世纪中叶思考：1、DNA和蛋白质，究竟哪一个才是遗传物质？2、在20世纪20年代，人们普遍认为遗传物质是什么？支持这些想法的观点是什么？一、对遗传物质的早期推测氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。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。20世纪20年代20世纪30年代没发现其他大分子有类似的结构特点。蛋白质是生物体的遗传物质对DNA结构没有清晰认识。

蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位思考：蛋白质真的是遗传物质吗？如果不是，那遗传物质究竟是什么？科学家又是如何设计实验进行证明的？

第三章第一节DNA是主要的遗传物质Which

one

do

you

want?“我们表示怀疑！”艾弗里赫尔希格里菲思蔡斯首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的是谁？他做了什么实验？一、对遗传物质的早期推测艾弗里，但艾弗里的实验又是在格里菲斯实验的基础上进行的二、肺炎链球菌的转化实验（一）格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验思考：1、格里菲斯的实验材料是什么？2、肺炎链球菌属于什么生物，具有什么特点，分为哪些类型？格里菲思肺炎链球菌、小鼠肺炎链球菌是细菌，属于原核生物，没有核膜为界限的细胞核，结构简单，繁殖速度快表面光滑表面粗糙多糖类的荚膜无多糖类的荚膜有毒无毒3、S型菌的荚膜是什么，具有什么作用？4、请根据R型菌和S型菌的特征，说出判断S型菌和R型菌的方法？（一）格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验荚膜是某些细菌细胞壁外包围的一层胶状物质，具有保护作用。R型菌无荚膜，感染人体或动物后，容易被吞噬细胞吞噬并杀死；S型菌有荚膜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方法一：将细菌制成临时装片，放在显微镜下观察，有荚膜的是S型菌，没有荚膜的是R型菌制作培养基培养细菌，观察细菌菌落的形态特征，粗糙的是R型菌，光滑的是S型菌方法二：思考：1、格里菲斯的实验过程是怎样的？实验的结论是什么？（一）格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验2.实验过程：第一组不死亡第二组死亡第三组不死亡第四组死亡思考：(1)格里菲思实验自变量是什么?因变量是什么？自变量：因变量：给小鼠注射的细菌种类及是否有活性；小鼠是否能存活及体内是否有活的S菌思考：2、第一组和第二组实验对照，说明了什么？R型细菌无致病性，无毒。S型细菌有致病性，能使小鼠死亡3、第2组和第3组的实验，说明了什么？加热杀死的S型细菌无致病性4、第4组中的小鼠为什么死亡了?由于体内有活的S型细菌的作用5、第二组、第三组和第四组对照，说明了什么？加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化思考：6、第四组小鼠的后代也有致病性的活细菌，说明了什么？说明转化的性状可以遗传7、已知加热杀死的S型菌一定无毒，那么第三组实验是否可以省略？第三组实验不可以省略，设计第三组实验是为了排除加热杀死的S型菌能产生菌落的可能思考：8、格里菲斯实验遵循了哪些原则？实验的结论是什么？该实验遵循：格里菲斯实验结论：对照原则、单一变量原则基因加热杀死的S型菌，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

减少

增多

思考：加热杀死的S型菌使R型菌转化为S型菌的转化因子究竟是什么？艾弗里（二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验思考：1、加热杀死的S型菌体内含有的物质？多糖

脂类

蛋白质

RNA

DNA加热杀死的S型细菌艾弗里的实验思路：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。二、肺炎链球菌的转化实验2、S型菌中的哪些物质才是转化因子，如何设计实验进行证明？3、艾弗里肺炎链球菌体外转化实验的方法是什么？采用”酶解法“将细胞提取物中的某一物质分解，去掉，观察剩余细胞提取物的转化活性（二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验思考：艾弗里肺炎链球菌体外转化实验的过程是怎样的？（二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验4、实验步骤思考：1、该实验的自变量和因变量分别是什么？自变量：因变量：不同处理的S型菌的细胞提取物培养基中活细菌的种类2、该实验的对照组和实验组分别是什么？对照组的作用是什么？对照组：实验组：第一组（不加酶处理）第二至第五组3、实验中加入的蛋白酶、RNA酶、脂酶的作用是什么？分别除去S型菌中的蛋白质、RNA、脂质，以明确这些物质是不是转化因子思考：4、上述第一组至第四组组的结果分别说明了什么？第一组：第二至第四组：加热杀死的S型菌中具有使R型菌转化为S型菌的活化物质去除蛋白质、RNA、脂质后，S型菌细胞提取物仍具有转化活性（说明蛋白质、RNA、荚膜多糖不是S型菌的遗传物质）思考：5、第五组用DNA酶处理S型菌的细胞提取物后再与R型菌混合培养，为什么培养皿中只有R型菌？DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA的分子结构，使S型细菌丧失了转化功能即去除DNA后，S型菌失去了转化的活性思考：6、通过上述实验可知，S型菌中的转化因子是什么？7、艾弗里的实验结论是什么？艾弗里实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质S型菌中的转化因子是DNA肺炎链球菌的遗传物质是DNA思考：8、第一组至第四组的实验结果为什么既有R型菌，又有S型菌？加热杀死的S型菌中的DNA只能使少量的R型菌转化为S型菌转化效率主要与DNA的纯度有关，DNA的纯度越高，转化的效率就越高转化效率还与细菌的亲缘关系和受体菌的状态等因素有关遵循单一变量和对照原则知识拓展：S型菌转化为R型菌的实质：基因重组R型细菌转化为S型细菌的实质：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型细菌思考：为什么加热杀死的S型菌仍能够使R型菌转化为S型菌？DNA具有热稳定性。加热使蛋白质变性失去活性，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，但蛋白质却不能恢复。小结：肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较练一练：

×2.肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。()×

×

√4.肺炎链球菌转化的原理是基因突变

(

)×5.S型菌的DNA和R型菌混合培养，后代全是S型菌

(

)×7、艾弗里的肺炎链球菌转化实验的自变量控制利用了“减法原理”（

）

√8、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质（

）

×1.易错辨析(1)肺炎链球菌转化的原理是基因突变

(

)(2)S型菌的DNA和R型菌混合培养，后代全是S型菌

(

)(3)艾弗里的肺炎链球菌转化实验的自变量控制利用了“减法原理”

(

)(4)格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

(

)(5)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质

(

)××√××基因重组少部分R转化存在转化因子证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质

D

练一练：

A练一练：

虽然艾弗里等人的实验探寻了转化因子就是DNA，它能将R型细菌转化为S型细菌，即DNA就是肺炎链球菌的遗传物质。但是还是有很多科学家对DNA是遗传物质提出质疑。1、那么能否找到一种实验材料，其DNA和蛋白质是完全分开的，那么就可以单独去观察它们的作用？2、如果找到了这种材料，又如何开展实验呢？三、噬菌体侵染细菌实验思考：1、进行该实验的科学家是？他们利用的实验材料是什么？2、T2噬菌体由什么结构组成？科学家：赫尔希和蔡斯T2噬菌体、大肠杆菌实验材料：噬菌体的结构：T2噬菌体没有细胞结构，主要由头部和尾部的外壳蛋白质和头部中的DNA组成。3、T2噬菌体的生活方式是什么？因为T2噬菌体没有细胞结构，只能寄生在大肠杆菌中4、T2噬菌体增殖的具体过程是怎样的？4、T2噬菌体增殖的过程吸附合成组装释放注入思考：1、T2噬菌体增殖的过程是？2、合成T2噬菌体DNA的模版是什么？合成T2噬菌体DNA的原料来自哪里？合成T2噬菌体DNA的模版：合成T2噬菌体DNA的原料：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸思考：3、合成T2噬菌体的蛋白质的原料来自于哪里？T2噬菌体合成蛋白质的场所在哪里？合成T2噬菌体的蛋白质的原料：T2噬菌体合成蛋白质的场所：大肠杆菌提供的氨基酸大肠杆菌的核糖体思考：4、进入大肠杆菌中的是T2噬菌体的DNA还是蛋白质？5、DNA和蛋白质又不能直接观察，应该怎么分别研究他们的转移路径呢？采用放射性元素分别标记DNA和蛋白质噬菌体侵染大肠杆菌的研究方法：放射性同位素标记法三、噬菌体侵染细菌实验科学方法：放射性同位素标记法思考：6、应该选用哪些元素分别对T2噬菌体的蛋白质和DNA进行标记？7、能否用含放射性元素的培养基标记噬菌体？如果不能，实验该如何进行？（C、H、O、N、S）——用32P标记——用35S标记尾部头部DNA蛋白质（C、H、O、N、P）3、噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程：含放射性同位素35S培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含35S）T2噬菌体（含35S）培养噬菌体含放射性同位素32P培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含32P）T2噬菌体（含32P）培养噬菌体思考：由视屏可知，能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？如果不能，怎么才能标记噬菌体？不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。实验步骤：第一步：先标记大肠杆菌第二步：标

记噬菌体35S标记噬菌体组35S标记的噬菌体用35S标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌体中无35S32P标记的噬菌体子代噬菌体中含32P上清液放射性很低沉淀物放射性很高32P标记噬菌体组第三步：用已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌第四步：检测子代噬菌体中的同位素4、实验结果分析：思考：1、保温、搅拌、离心的目的是什么？搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体外壳蛋白与细菌分离离心的目的：让上清液中析出质量较轻T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌保温的目的：提供适宜的条件，让噬菌体充分的侵染大肠杆菌思考：2、上清液和沉淀物的成分分别是什么？上清液的成分：沉淀物的成分：噬菌体外壳蛋白和（少许）释放的子代噬菌体被侵染的大肠杆菌思考：3、35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验中，上清液的放射性很高，说明了什么？4、32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌实验中，上清液的放射性很高，说明了什么？说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌思考：5、子代噬菌体中放射性同位素的标记情况说明了什么？6、噬菌体侵染大肠杆菌的实验结论是什么？子代噬菌体的各种性状，是通过亲代DNA传递的噬菌体的遗传物质是DNA该实验不能证明蛋白质不是遗传物质思维提升：思考：1、该实验中能不能用32P和35S同时标记噬菌体？2、若换用14C、3H、18O、15N做标记，能达到实验目的吗？不能，因为若用32P和35S同时标记噬菌体，离心后上清液和沉淀物中均会具有放射性，就无法判断噬菌体遗传物质的成分不能，因为DNA和蛋白质都含C、H、O、N元素，将无法观察DNA和蛋白质的作用效果实验误差分析：思考：3、用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性较高，可能是什么原因造成的？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思考：4、用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也很高，可能是什么原因造成的？（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（2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌中增殖后释放出子代，经离心后

分布于上清液使用不同元素标记后子代放射性有无的判断思维提升：易错辨析：(1)搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离(

)(2)T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖(

)(3)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体

(

)(4)用1个35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S(

)(5)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成(

)（6）35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，若离心不当会导致沉淀物的放射性偏高（

）（7）噬菌体侵染大肠杆菌实验中证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA()√×××√××2.(2024·辽阳一模)如图表示赫尔希和蔡斯进行噬菌体侵染细菌实验的部分过程。下列有关该实验的叙述，正确的是(

)A.若第一步是用35S标记噬菌体，则一般情况下，②处的放射性很高B.若第一步是用32P标记噬菌体，则一般情况下，③处的放射性很低C.①是搅拌离心，目的是使DNA和蛋白质分开，分别观察它们的遗传效应D.无论标记的是35S还是32P，若混合培养后保温时间过长，则③处的放射性均会增强A练一练：比较噬菌体侵染细菌实验和肺炎链球菌体外转化实验

比较项目

噬菌体侵染细菌实验肺炎双球菌体外转化实验

设计思路处理方法检测结果的方式结论放射性同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特征元素酶解法:分离将S型细菌的多种组成物质用相应的酶处理检测放射性位置和子代噬菌体的放射性观察菌落的类型DNA是遗传物质DNA是遗传物质设法将DNA和其他物质分开,单独研究它们各自不同的功能总结提升：

目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。思考：

下面这些生物的遗传物质是什么？流感病毒COVID--19（HIV）SARS病毒四、探究烟草花叶病毒的遗传物质

感染了烟草花叶病毒的烟草烟草花叶病毒只由蛋白质外壳和内部的RNA组成。思考：烟草花叶病毒的遗传物质又是什么呢？你能用多种方法设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质吗？实验思路：设法将RNA与蛋白质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的作用。（TMV）RNA蛋白质蛋白质RNA分离感染烟草感染烟草实验结果出现病斑不出现病斑实验结果实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。直接分离法2.设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质四、探究烟草花叶病毒的遗传物质实验思路：设法用酶去除相应物质，观察能否使烟草患病。（TMV）RNA蛋白质+RNA酶+蛋白酶感染烟草感染烟草实验结果出现病斑不出现病斑实验结果实验结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。酶解法四、探究烟草花叶病毒的遗传物质2.设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质实验思路：将不同病毒相应物质互换，观察重组病毒能否使烟草患病。病毒重组法四、探究烟草花叶病毒的遗传物质2.设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质蛋白质1TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质2+RNA1TMV1实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA3.归纳总结探究“遗传物质”种类的4种方法[2024·重庆模拟]已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成，如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析下列说法错误的是（

）A．本实验运用了对照原则，无空白对照组B．实验过程中重组病毒的后代是HRVC．该实验可说明RNA是HRV的遗传物质D．若运用放射性同位素标记法，不能选择15N标记A练一练：[2017年·全国卷I]根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健