3.1 DNA是主要的遗传物质课件(共36张)生物人教版必修2

第三章第1节DNA是主要的遗传物质2026.03摩尔根证实了基因在染色体上，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。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？Q：遗传物质应该具有什么特点？多样性（储存信息）、结构稳定、可复制传递……蛋白质是由多种氨基酸连接而成的大分子，氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含遗传信息。后来人们认识到DNA是由多种脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，组成DNA的脱氧核苷酸有4种，每种都有一个特定的碱基。但由于对DNA结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。而后，多位学者通过实验证明了DNA才是遗传物质。肺炎链球菌转化实验肺炎链球菌R型(rough)S型(smooth)有多糖类的荚膜菌落表面光滑有致病性（肺炎败血症）抗吞噬无多糖类的荚膜菌落表面粗糙无致病性菌落=培养基上

微生物团肺炎链球菌转化实验注入R型活细菌注入S型活细菌注入加热致死S型注入R活+加热S死R型活细菌S型活细菌加热致死的S型细菌R型活细菌+加热致死的S型细菌Q：相较于活细菌，加热致死的S型菌物质有何变化？Q：组④为什么出现了S型活细菌？格里菲斯-肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌转化实验从第四组实验的小鼠尸体中分离出的有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型细菌。由此可以判断（结论）：已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质——“转化因子”。“稳定遗传”Q：组④为什么出现了S型活细菌？R型活细菌转化为S型活细菌（在加热至死的S型细菌的作用下）注入R型+加热S型R型活细菌+加热致死的S型细菌格里菲斯-肺炎链球菌体内转化实验Q：有无其他影响转化的因素需考虑在内？以上为体内实验，有无小鼠体内的因素影响呢？需进行体外实验以排除，该观点会更有说服力肺炎链球菌转化实验艾弗里-肺炎链球菌体外转化实验Q：加热至死的S型细菌里包含哪些物质？哪个是转化因子？如何设计实验单独验证？各种无机物、有机物（糖类、脂质、蛋白质、RNA和DNA）……R活S活S死加法原理：减法原理：分离提纯成分1+R活→是否出现S活？分离提纯成分2+R活→？分离提纯成分3+R活→？……单独去除成分1+R活→是否不再出现S活？单独去除成分2+R活→？单独去除成分3+R活→？……肺炎链球菌转化实验艾弗里-肺炎链球菌体外转化实验减法原理：单独去除成分1+R活→是否不再出现S活？Step1：初步纯化加入有R型活细菌的培养基（体外转化实验）加热致死的S型细菌破碎后去除绝大部分糖类去除绝大部分蛋白质去除绝大部分脂质都出现了S型活细菌+R型(说明被去除的物质不含转化因子)初步纯化的细胞提取物加入有R型活细菌的培养基（体外转化实验）肺炎链球菌转化实验艾弗里-肺炎链球菌体外转化实验初步纯化的细胞提取物Step2：酶学分析初步纯化的细胞提取物+蛋白酶（或RNA酶/酯酶）+DNA酶减法原理：单独去除成分1+R活→是否不再出现S活？Step3：理化分析有转化作用的细胞提取物的理化特性与DNA极为相似。例如相对分子质量、吸收波长、对苯二胺反应……结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。对比实验（相互对照）肺炎链球菌转化实验艾弗里-肺炎链球菌体外转化实验S型细菌荚膜S型细菌特有的X基因（如控制荚膜的基因）加热杀死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型细菌加热致死的S型细菌加热会使蛋白质变性失活，而DNA具有热稳定性。加热会使DNA解旋变为单链，而温度降低后又可（部分）恢复变为双螺旋结构。细胞提取物中的S型菌DNA片段（X基因）会进入R型菌内，并与R型菌的DNA结合（基因重组），X基因表达后，R型菌具有S型菌的特征，从而转化为S型菌。结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验噬菌体是感染细菌等微生物的病毒的总称。其中T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。侵染后在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分并组装，大量增殖后大肠杆菌裂解释放。蛋白质(60%)DNA(40%)Q：噬菌体的遗传物质需进入大肠杆菌内指导其合成，

有几种假设情况？需如何定位验证？①噬菌体DNA进入细菌，蛋白质外壳未进入②噬菌体蛋白质外壳进入细菌，DNA未进入③噬菌体DNA和蛋白质外壳都进入细菌CHON（S）CHONP放射性同位素标记法！赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌实验噬菌体是感染细菌等微生物的病毒的总称。其中T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。侵染后在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分并组装，大量增殖后大肠杆菌裂解释放。Q：噬菌体的遗传物质需进入大肠杆菌内指导其合成，

有几种假设情况？需如何定位验证？①噬菌体DNA进入细菌，蛋白质外壳未进入②噬菌体蛋白质外壳进入细菌，DNA未进入③噬菌体DNA和蛋白质外壳都进入细菌放射性同位素标记法！赫尔希和蔡斯单独标记噬菌体的蛋白质/DNA

→侵染大肠杆菌（噬菌体注入遗传物质）

→检测大肠杆菌内外有无放射性

有放射性说明被标记物进入大肠杆菌内

就是指导合成组装的那个遗传物质噬菌体侵染细菌实验放射性同位素标记法！Step1：先标记大肠杆菌Step2：再标记噬菌体在含35S的培养基中培养大肠杆菌

→获得含35S的大肠杆菌Q：如何单独标记噬菌体的蛋白质/DNA?用含35S的大肠杆菌培养T2噬菌体

→获得含35S的T2噬菌体Q1：选用什么元素来标记？Q2：用3H、14C标记？Q3：同时用32P、35S标记？噬菌体侵染细菌实验放射性同位素标记法！用标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌保温一段时间搅拌离心检测上清液和沉淀物的放射强度目的：使噬菌体完成侵染过程（已注入遗传物质，暂未释放子代）目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离目的：让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒

而沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌噬菌体侵染细菌实验放射性同位素标记法！组一：用35S标记蛋白质组二：用32P标记蛋白质假设①：噬菌体DNA进入细菌，蛋白质外壳未进入上清液上清液沉淀物沉淀物假设②：噬菌体蛋白质外壳进入细菌，DNA未进入上清液上清液沉淀物沉淀物假设③：噬菌体DNA和蛋白质外壳都进入细菌上清液上清液沉淀物沉淀物检测上清液和沉淀物的放射强度预测3个假设分别对应的实验结果无放射性或很低无放射性或很低放射性很高放射性很高无放射性或很低无放射性或很低放射性很高放射性很高无放射性或很低无放射性或很低放射性很高放射性很高噬菌体侵染细菌实验放射性同位素标记法！检测子代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35S35S标记的噬菌体混合保温搅拌检测放射性离心子代噬菌体中含32P检测子代放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高32P标记的噬菌体混合保温

搅拌检测放射性离心噬菌体侵染细菌实验放射性同位素标记法！用35S标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在上清液中。用32P标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在沉淀物中。对比实验（相互对照）在细菌裂解释放出的噬菌体中，可以检测到32P标记的DNA在细菌裂解释放出的噬菌体中，不能检测到35S标记的蛋白质DNA进入细菌的细胞中蛋白质外壳仍留在细胞外结论：子代噬菌体的各种形状是通过亲代的DNA遗传的，DNA才是真正的遗传物质。蛋白质未进入细菌内，不能有效证明蛋白质不是遗传物质噬菌体侵染细菌实验放射性同位素标记法！Q：若35S标记组沉淀物中的放射性比预期高，可能是什么原因导致的误差？分析保温和搅拌的影响搅拌不充分→少量含35S噬菌体吸附在细菌表面→沉淀物放射性偏高噬菌体侵染细菌实验放射性同位素标记法！Q：若32P标记组上清液中的放射性比预期高，可能是什么原因导致的误差？分析保温和搅拌的影响保温时间过短→部分噬菌体未侵染到大肠杆菌内保温时间过长→部分大肠杆菌已裂解释放子代噬菌体噬菌体侵染细菌实验⑥侵入别的细菌③合成核酸和蛋白质④装配⑤释放①吸附②注入核酸噬菌体是感染细菌等微生物的病毒的总称。其中T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。侵染后在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分并组装，大量增殖后大肠杆菌裂解释放。噬菌体侵染细菌实验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？

个体小，结构简单，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，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。

繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。习题巩固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？

艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）。习题巩固习题巩固3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？

这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。启示：

科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。烟草花叶病毒感染实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。烟草花叶病毒感染实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。生物种类非细胞生物DNA病毒RNA病毒遗传物质是DNA遗传物质是RNA细胞生物真核生物（动植物、真菌）原核生物（各种细菌）病毒绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。RNA病毒：艾滋病（HIV）病毒、流感病毒、SARS病毒、新冠病毒DNA病毒：乙肝病毒、天花病毒、噬菌体DNA是主要的遗传物质核酸△核酸的分布、水解产物种类核酸分布细胞核细胞质脱氧核糖核酸DNA核糖核酸RNAQ1-核酸的分布人口腔上皮细胞洋葱鳞片叶表皮细胞使用甲基绿吡罗红染色剂对细胞进行染色：甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色主要△①在真核细胞中：少量在叶绿体线粒体主要△少量核酸△核酸的分布、水解产物种类核酸分布细胞核细胞质脱氧核糖核酸DNA核糖核酸RNAQ1-核酸的分布③在病毒中：主要△少量（质粒）主要△少量①在原核细胞中：核酸作为遗传物质要么只有DNA，要么只有RNADNA+RNA核酸△核酸的分布、水解产物种类核酸分布细胞核细胞质脱氧核糖核酸DNA核糖核酸RNAQ1-核酸的分布人口腔上皮细胞洋葱鳞片叶表皮细胞使用甲基绿吡罗红染色剂对细胞进行染色：甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色主要△①在真核细胞中：少量在叶绿体线粒体主要△少量DNA+RNA核酸△核酸的分布、水解产物种类结构中含有核酸种类遗传物质核苷酸种类五碳糖种类含氮碱基种类细胞生物原核生物真核生物非细胞生物DNA病毒RNA病毒Q2-各种种类数目2DNA8252DNA8251DNA4141RNA414核酸△核酸的分布、水解产物种类Q3-水解产物核酸初步水解产物彻底水解产物彻底水解产物共计种类数磷酸五碳糖含氮碱基细胞生物原核生物真核生物非细胞生物DNA病毒RNA病毒核酸核苷酸磷酸+五碳糖+含氮碱基初步水解彻底水解81258812584114641146格里菲思的体内转化实验艾弗里及同事的体外转化实验转化因子是什么加热杀死的S型细菌中含有转化因子肺炎链球菌的转化实验T2噬菌体侵染大肠杆菌实验DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质RNA是TMV的遗传物质DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质RNA是RNA病毒的遗传物质更多实验证据更多实验证据DNA是主要的遗传物质1.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（）A.多肽B.多糖C.组氨酸D.DNA习题检测D2.