DNA是主要的遗传物质高一下学期必修2生物人教版

第1节DNA是主要的遗传物质第3章基因的本质高中生物人教版必修2《遗传与进化》 学习目标【生命观念】理解DNA作为遗传物质的分子基础，认识遗传物质在生命延续中的核心作用，形成遗传信息观和分子进化观。【科学思维】通过分析经典实验的设计思路，培养批判性思维和逻辑推理能力；能够运用对照原则和变量控制原理分析实验。【科学探究】能够分析格里菲思、艾弗里、赫尔希等科学家的实验设计；能够设计简单实验验证某种物质是否为遗传物质。【社会责任】认识科学研究的曲折性和严谨性，培养实事求是的科学态度；理解DNA研究对医学、农业等领域的重要价值。一、对遗传物质的早期推测

二、肺炎链球菌（体内）转化实验三、肺炎链球菌（体外）转化实验四、噬菌体侵染细菌的实验五、生物体内的遗传物质分析目录

contents问题探讨

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？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。1.你认为遗传物质可能具有什么特点？遗传物质应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，结构比较稳定等等。2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些?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。61提出“遗传因子”，并总结遗传规律孟德尔2把“遗传因子”命名为基因约翰逊3提出基因在染色体上的假说萨顿4实验证明基因位于染色体上摩尔根DNA蛋白质科学家发现：染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质20世纪中叶5

一、对遗传物质的早期推测

一、对遗传物质的早期推测20世纪20年代20世纪30年代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。➪蛋白质是生物体的遗传物质。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。➪蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。

一、对遗传物质的早期推测对DNA的认识组成DNA的脱氧核苷酸有

种，每一种有一个特定的碱基41.实验材料：肺炎链球菌

类型

菌落表面特点

菌体表面特点致病性

S型细菌R型细菌有致病性，能使人患肺炎，使小鼠并发败血症死亡无致病性光滑粗糙荚膜是某些细菌细胞壁外面包围的一层胶状物质，主要成分是多糖。有荚膜的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。

二、格里菲斯的肺炎链球菌（体内）转化实验

二、格里菲斯的肺炎链球菌（体内）转化实验

思考讨论：1.对比①第一组和第二组、②第二组和第三组、的实验现象，你分别能得到什么结论？2.第四组活的S型细菌是如何出现的？

二、格里菲斯的肺炎链球菌（体内）转化实验①第一组和第二组对照，说明

R型细菌________，S型细菌_________。②第二组和第三组对照，说明加热可以杀死S型细菌，使其_____________。无毒性有毒性失去毒性2.实验分析：③第四组活的S型细菌是如何出现的？加热致死的S型细菌中可能含有“转化因子”能将活的R型细菌转化成S型细菌。R型活菌+S型死菌S型活菌转化在格里菲思第④组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，请思考、讨论并回答：(1)ab段R型细菌数量减少的原因是

。(2)bc段R型细菌数量增多的原因是

。(3)后期出现的大量S型细菌是由

而来的。小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少b点之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖R型细菌转化成的S型细菌繁殖拓展：

二、格里菲斯的肺炎链球菌（体内）转化实验

二、格里菲斯的肺炎链球菌（体内）转化实验R型菌S型菌转化因子S型菌

后代

这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，说明了什么？发生转化的只是少部分R型细菌。说明转化后可以稳定遗传。1.“转化因子”是什么，可能是哪些物质？2.如何设计实验关键思路是什么？

三、艾弗里的肺炎链球菌（体外）转化实验在杀死的S型细菌中含有哪些物质？哪一个才是转化因子呢？【关键思路】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。

由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质。因此用酶解法，将物质单个排除，观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。

三、艾弗里的肺炎链球菌（体外）转化实验加法原理减法原理拓展：科学方法——在对照实验中，控制自变量常用含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。对照组实验组实验组实验组对照组实验组实验组举例：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验举例：在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中

三、艾弗里的肺炎链球菌（体外）转化实验DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，蛋白质不是遗传物质。结论：S型细菌的细胞提取物中含有转化因子。蛋白质、RNA、脂质均不是转化因子。DNA是转化因子。水解DNA试分析自变量、因变量

三、艾弗里的肺炎链球菌（体外）转化实验试分析格里菲斯的肺炎链球菌转化实验和艾弗里体外转化实验的关系项目体内转化实验体外转化实验培养场所在小鼠体内体外培养基巧妙构思将R型与加热杀死的S型注入小鼠体内作为对照来说明确实发生转化每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质实验结论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

三、艾弗里的肺炎链球菌（体外）转化实验拓展深化：肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组(属于广义上的)。转化的实质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。习题巩固1．格里菲斯在研究中选择肺炎链球菌进行了一系列实验，他在获得实验结果后，分析结果并得出了结论。下列结论和格里菲斯的结论不相符的是（

）A．S型活细菌可以使小鼠患病而死亡B．R型活细菌对小鼠生活没有明显影响C．只有将S型细菌加热灭活，才能使R型细菌转化为S型细菌D．在肺炎链球菌的转化实验中，R型细菌转化为S型细菌后，其性状是可遗传的C习题巩固2．下图表示艾弗里和他的同事研究“转化因子”实验的部分流程图。下列叙述错误的是（）A．两组实验均为实验组，构成相互对照B．每组步骤①特异性地增加了一种酶，利用了“加法原理”C．将S型细菌破碎后，去除大部分糖类、蛋白质和脂质，制成S型细菌匀浆D．蛋白酶处理组步骤⑤可检测到两种细菌类型，新出现的S型菌后代仍为S型B

四、噬菌体侵染细菌实验1.实验者：赫尔希和他的助手蔡斯2.实验方法：放射性同位素标记技术3.实验材料：T2噬菌体T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，其结构简单，无细胞结构，只有核酸（DNA）和蛋白质外壳。如何让证明T2噬菌体的遗传物质究竟是DNA还是蛋白质？【关键思路】设法将T2噬菌体蛋白质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用。

四、噬菌体侵染细菌实验尾部头部DNA蛋白质

T2噬菌体C、H、O、N、PC、H、O、N、S32P35S注：只能检测到细胞是否有放射性，无法检测来自具体来自哪种元素思考：能否用含32P、35S的培养基直接培养标记噬菌体？不可以，T2噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应分别用含32P、35S的培养基培养大肠杆菌，获得被标记的大肠杆菌，用其培养噬菌体。

四、噬菌体侵染细菌实验思考：1.选择病毒为实验材料有何优点？2.为什么要标记32P、35S，能否用14C和3H标记？3.能否用32P、35S同时标记噬菌体？为什么病毒结构简单，无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，便于精准分析，繁殖快，短时间可以大量繁殖P是噬菌体DNA特有的元素，S是噬菌体蛋白质外壳特有的元素，不能，DNA和蛋白质都含有C和H，因此无法确认被标记的是何种物质用32P、35S同时标记噬菌体，只能检测出放射性，无法确定放射性来自32P还是35S

四、噬菌体侵染细菌实验4.实验过程（1）标记噬菌体大肠杆菌+含35S的培养基→含35S的大肠杆菌+T2噬菌体

→含35S的T2噬菌体大肠杆菌+含32P的培养基→含32P的大肠杆菌+T2噬菌体

→含32P的T2噬菌体

四、噬菌体侵染细菌实验4.实验过程（2）用标记的噬菌体侵染未标记的细菌——35S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时间过短噬菌体无法充分侵染细菌；时间过长大肠杆菌裂解释放子代噬菌体。保温：为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，以保证酶的活性。搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。

四、噬菌体侵染细菌实验4.实验过程（2）用标记的噬菌体侵染未标记的细菌——35S组离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质上清液放射性很高沉淀物放射性很低细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性子代噬菌体中无35S结果：说明噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入大肠杆菌。离心：使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。32P标记的噬菌体子代噬菌体中含32P用32P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低沉淀物放射性很高结果：说明噬菌体在侵染细菌时，DNA进入了大肠杆菌。

四、噬菌体侵染细菌实验4.实验过程（2）用标记的噬菌体侵染未标记的细菌——32P组

四、噬菌体侵染细菌实验5.实验结论

在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。结果：说明噬菌体在侵染细菌时，DNA进入了大肠杆菌。结果：说明噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入大肠杆菌。直接证明：DNA是遗传物质间接证明：①DNA能自我复制（能遗传）

②DNA能指导蛋白质的合成

四、噬菌体侵染细菌实验6.异常情况分析1.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有少量放射性的原因可能是？搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。

2.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含少量放射性的原因可能是？①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。②保温时间过长，部分大肠杆菌裂解，子代噬菌体释放，经离心后分布于上清液，也会使上清液中出现放射性。习题巩固D3．下图是噬菌体侵染细菌的实验。下列叙述错误的是（

）A．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与其分离B．噬菌体会利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分C．该实验结果上清液放射性较高，沉淀物中放射性较低D．为获得含35S标记的噬菌体，可用含35S标记的培养基培养4．赫尔希和蔡斯通过“噬菌体侵染细菌的实验”证明了DNA是遗传物质。下列相关叙述正确的是（）A．用未标记的噬菌体侵染被35S标记的细菌，子代噬菌体少数不含35SB．用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌，搅拌离心后沉淀物一定检测不到35SC．用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，搅拌不充分不会导致沉淀物放射性偏低D．用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，沉淀物放射性高说明DNA在亲子代间具有连续性习题巩固C

五、生物体内的遗传物质分析遗传物质一定是DNA吗？有些病毒不含DNA，只含蛋白质和RNA，如新冠病毒、艾滋病毒和烟草花叶病毒。1.这类病毒的遗传物质是什么？2.如何设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质？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1.实验过程及现象2.实验结论：

是烟草花叶病毒的遗传物质，

不是烟草花叶病毒的遗传物质。RNA蛋白质

五、生物体内的遗传物质分析进一步设计实验确定烟草花叶病毒的遗传物质是蛋白质还是RNA。TMV2RNA2蛋白质2蛋白质1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白质1蛋白质2+RNA1TMV1：结论：烟草花叶病毒的遗传物质是

。RNA

五、生物体内的遗传物质分析1.绝大多数生物以DNA为遗传物质凡是有DNA的生物凡是细胞结构的生物2.极少数生物没有DNA，只有RNA一种核酸，则RNA是遗传物质，

如烟草花叶病毒、艾滋病病毒HIV、大多数流感病毒等就整个生物界来说，绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的，所以DNA是主要的遗传物质；但对某些生物体来说，遗传物质只能是DNA或RNA。

五、生物体内的遗传物质分析5．下列关于“DNA是主要的遗传物质”的说法，正确的是（

）A．真核生物的遗传物质是DNA，原核生物的遗传物质是RNAB．真核生物、原核生物和大部分病毒的遗传物质是