第3章第1节DNA是主要的遗传物质 课件(共62张PPT)人教版生物必修2

(共62张PPT)
第3章　基因的本质
第1节　DNA是主要的遗传物质
课标要求 核心素养
概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 1．通过分析图示，理解证明DNA是遗传物质实验的原理和过程。(科学思维)
2．通过类比分析，掌握不同生物遗传物质种类。(科学思维)
一、肺炎链球菌的转化实验
1．肺炎链球菌的类型(连线)
2．肺炎链球菌转化实验的两个阶段
(1)格里菲思的体内转化实验：
(2)艾弗里的体外转化实验：
二、噬菌体侵染细菌的实验
1．T2噬菌体的结构与代谢
2．实验过程
3．实验结果及结论
亲代噬菌体 寄主细胞内 子代噬菌体 实验结论
32P标记DNA ______ ______ _______是遗传物质
35S标记蛋白质 ______ ______
有
有
无
无
DNA
三、DNA是主要的遗传物质
1．RNA是遗传物质的实验证据
(1)烟草花叶病毒的组成：
(2)侵染实验：
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是_______。
RNA
2．DNA是主要的遗传物质
连线生物类型与遗传物质的种类：
〔学霸记忆〕
1．S型细菌在培养基上形成的菌落表面光滑，有致病性；R型细菌的菌体没有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙，无致病性。
2．格里菲思实验的结论：加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的“转化因子”。
3．艾弗里实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。
4．噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA才是遗传物质。
5．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管中留下被侵染的大肠杆菌。
6．由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质。
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，一段时间后培养基中会有两种菌落。 (　　)
(2)艾弗里的实验结论是DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质，理由是只有DNA才能使R型细菌转化为S型细菌。 (　　)
(3)由于噬菌体不能独立生活，所以标记噬菌体时应先标记噬菌体的宿主细胞——大肠杆菌。 (　　)
√
√
√
(4)赫尔希和蔡斯的实验结论是DNA是遗传物质，理由是DNA是亲子代之间保持连续的物质，并且还指导了蛋白质的合成。 (　　)
(5)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，32P标记组为实验组，35S标记组为对照组。 (　　)
(6)豌豆的遗传物质主要是DNA。 (　　)
(7)自然界中绝大多数的生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。 (　　)
√
×
×
√
〔思考〕
1．如果把S型细菌的DNA提取出来后，直接注射到小鼠体内，能否从小鼠体内分离得到S型细菌？(科学思维)
提示：不能，因为S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌的前提是S型细菌的DNA能与R型细菌的DNA发生重组，直接将S型细菌的DNA注入小鼠体内，DNA分子会被小鼠体内的DNA酶分解而失去作用，如果小鼠体内没有R型细菌，也无法转化为S型细菌。
2．用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上含有少量放射性的原因是什么？
提示：可能由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。
3．T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？
提示：不能，因为DNA和蛋白质都含C和O。不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为检测放射性时不能检测出是哪种标记元素产生的。
1．肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较
知识点?
肺炎链球菌的转化实验
要点归纳
项目 体内转化实验 体外转化实验
培养细菌 在小鼠体内 体外培养基
实验对照 R型细菌与S型细菌的致病性对照 S型细菌各组成成分的作用进行对照
项目 体内转化实验 体外转化实验
巧妙构思 用加热杀死的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 将某种物质用酶解法去除，直接地、单独地观察该物质在实验中所起的作用
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研究对象相同 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
[特别提醒]　并非所有的R型细菌都被转化
(1)转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。
(2)R型细菌转化为S型细菌是基因重组的结果。
(3)由于DNA的热稳定性比蛋白质要高，所以加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质永久变性失活，但其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
(4)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每个实验组都通过添加特定的酶特异性地去除了一种物质，从而证明了DNA是遗传物质，利用了自变量控制中的“减法原理”。
(5)格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。
2．自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。
(1)加法原理：与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别做加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就是利用了“加法原理”。
(2)减法原理：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如，在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而证明了DNA是遗传物质，就是利用了“减法原理”。
(2022·山东省潍坊市高一下学期期末)某同学分析艾弗里肺炎链球菌的体外转化实验后，得出如下结论。其中正确的是 (　　)
①实验的思路是分别研究DNA和蛋白质各自的效应
②实验中对自变量的控制作用运用了“加法原理”
③混合培养的4组培养基上均有表面粗糙的菌落
④混合培养后出现的S型菌内有R型菌的遗传信息
A．①② B．①③
C．①②③ D．①③④
D
典例1
典例剖析
[解析]　①实验的思路是分别研究DNA和蛋白质各自的效应，①正确；②从控制自变量的角度，实验的基本思路是：依据自变量控制中的“减法原理”，在每个实验组S型细菌的细胞提取物中特异性地去除了一种物质，②错误；③混合培养后4组的平板培养基上均会有表面粗糙的菌落，即R型菌菌落，③正确；④S型菌的部分DNA重组到R型菌的DNA上并表达，表现出S型菌，故混合培养后出现的S型菌内有R型菌的遗传信息，④正确。故选D。
(2022·北京市平谷区五中高一下学期期中)肺炎链球菌转化实验中，使R型细菌转化为S型细菌的转化因子是 (　　)
A．荚膜多糖 B．蛋白质
C．R型细菌的DNA D．S型细菌的DNA
[解析]　荚膜多糖不能将R型细菌转化为S型细菌，A错误；S型细菌的蛋白质不能将R型细菌转化为S型细菌，B错误；R型细菌的DNA不能将R型细菌转化为S型细菌，C错误；S型细菌的DNA分子能将R型细菌转化为S型细菌，即DNA是使R型细菌发生稳定遗传变化的物质，D正确。故选D。
变式训练1
D
1．T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程：
知识点?
噬菌体侵染细菌的实验
要点归纳
2．T2噬菌体增殖的条件
T2噬菌体增殖 场所 大肠杆菌
蛋白质的合成 原料 大肠杆菌的氨基酸
场所 大肠杆菌的核糖体
DNA的合成 模板 噬菌体的DNA
原料 大肠杆菌的四种脱氧核苷酸
3．使用不同元素标记后子代放射性有无的判断
(2022·山东省临沂市沂水县高一期中)下列关于噬菌体侵染细菌实验的叙述中，正确的是 (　　)
A．T2噬菌体需要培养在由各种营养物质配置的营养液里
B．32P标记的T2噬菌体侵染细菌后，培养时间对实验现象影响不大
C．35S标记的T2噬菌体侵染的细菌裂解后，子代噬菌体可以检测到35S
D．若用15N标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，上清液和沉淀物中均有放射性
D
典例2
典例剖析
[解析]　病毒是非细胞生物，寄生在活细胞中，不能在培养液中直接培养病毒，A错误；用含32P的噬菌体侵染大肠杆菌，如果保温时间过长或过短，则沉淀物中放射性比正常情况下低，B错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，所以用被35S标记的T2噬菌体侵染细菌，裂解释放的子代噬菌体中不含35S，C错误；蛋白质和DNA都含有N元素，若用15N标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌，上清液和沉淀物中均有放射性，D正确。故选D。
(2022·河北省沧州市河间市四中高一下学期期中)下图是“噬菌体侵染大肠杆菌”实验，其中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。下列关于本实验的叙述不正确的是 (　　)
变式训练2
A．图中锥形瓶内的培养液是用来培养大肠杆菌的，其营养成分中的P应含32P标记
B．若要达到实验目的，还要再设计一组用35S标记噬菌体进行的实验，两组相互对照
C．图中若只有C中含大量放射性，可直接证明的是噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌
D．实验中B对应部分有少量放射性，可能原因是实验时间过长，部分细菌裂解
[答案]　A
[解析]　依题意，亲代噬菌体已用32P标记，因此题图锥形瓶中的培养液是用来培养让噬菌体侵染的大肠杆菌的，其营养成分中不能加入32P，A项错误；该实验的目的是：探究噬菌体的遗传物质是蛋白质、还是DNA，因此，需要增设一组用35S标记的噬菌体所进行的实验，两组相互对照，B项正确；用32P标记的是亲代噬菌体的DNA，若只在C(大肠杆菌)中含大量放射性，说明噬菌体的DNA侵入了大肠杆菌，C项正确； B为上清液，若其中出现少量放射性，可能的原因是培养时间较短，有部分噬菌体还没有侵入大肠杆菌，仍存在于培养液中，也有可能是培养时间过长，部分大肠杆菌裂解，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来导致的，D项正确。
1．不同生物的遗传物质
知识点?
DNA是主要的遗传物质
要点归纳
细胞生物 非细胞生物
真核生物 原核生物 多数病毒 少数病毒
核酸种类 DNA和RNA DNA和RNA DNA RNA
遗传物质 DNA DNA DNA RNA
结果 绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA
结论 DNA是主要的遗传物质
[易错提示]　对于整个生物界来说，由于绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以DNA是主要的遗传物质；对于某一种具体的生物来说，其遗传物质要么是DNA，要么是RNA，不能说某种生物的遗传物质主要是DNA。
2．探究遗传物质的三种方法
(2022·山东省潍坊市诸城市高一期中)下列关于生物遗传物质的说法中，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RNA
B．染色体是生物的遗传物质，DNA也是生物的遗传物质
C．细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA
D．细胞核中遗传物质是DNA，细胞质中遗传物质是RNA
C
典例3
典例剖析
[解析]　真核生物和原核生物的遗传物质均是DNA，A错误；生物体的遗传物质是DNA或RNA，染色体是遗传物质的主要载体，B错误；细胞生物和DNA病毒的遗传物质是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，C正确；细胞核和细胞质中的遗传物质均是DNA，D错误。故选C。
(2019·海南高考)下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是 (　　)
A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1
B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C．加热杀死的S型肺炎双(链)球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌
D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性
变式训练3
B
[解析]　红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1，并不能直接证明核酸是遗传物质，A错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，可证明RNA(核糖核酸)是遗传物质，B正确；加热杀死的S型肺炎链球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能证明加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”，并不能证明该转化因子是何种物质，C错误；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性，由于外壳蛋白没有进入大肠杆菌细胞内，不能证明遗传物质是何种成分，D错误。
一、噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
1．子代噬菌体的组成物质来源分析：
(1)从蛋白质外壳方面：原料氨基酸由寄主细胞提供，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。
(2)从DNA方面：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。
(3)从子代噬菌体方面：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体的DNA单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成，不含亲代噬菌体的DNA单链。
2．上清液和沉淀物放射性分析：
(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌：
(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌：
某校生物研究性学习小组做了T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，过程如图所示，下列有关分析正确的是 (　　)
典例4
A．若实验1中b的放射性偏高，则这与①过程中培养时间的长短有关
B．若实验2中c的放射性偏高，则这与④过程中搅拌不充分有关
C．理论上，a、d中放射性很高，b、c中放射性很低
D．该实验直接证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
[答案]　C
[解析]　35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，经搅拌离心后位于上清液a中，若b的放射性偏高，则与搅拌不充分有关，A错误；
32P标记的是T2噬菌体的DNA，经搅拌离心后存在于沉淀物d中，若c中放射性偏高，是因为保温时间过短或过长，上清液中存在具有放射性的T2噬菌体，B错误；实验1中35S标记的蛋白质外壳主要存在于上清液a中，故a中放射性很高，b中放射性很低，实验2中32P标记的T2噬菌体DNA注入大肠杆菌体内，经搅拌离心后主要存在于沉淀物d中，故d中放射性很高，c中放射性很低，C正确；该实验证明了DNA是遗传物质，但是实验中蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内，不能直接证明蛋白质不是遗传物质，D错误。
二、肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
主要设计思路 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
处理 方法 用加酶的方法分别去除S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，再与R型菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
结论 ①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 ②说明了遗传物质可发生可遗传的变异 ①证明DNA是遗传物质，但不能直接证明蛋白质不是遗传物质
②说明DNA能控制蛋白质的合成
③说明DNA能自我复制
(2022·山东省滨州市高一期末)艾弗里的细菌转化实验(甲)，赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验(乙)，都证明了DNA是遗传物质。下列关于两组实验的分析，错误的是 (　　)
A．甲实验利用酶特异性选择性地去除了每个实验组中的一种物质
B．乙中35S标记组搅拌并离心后沉淀物不可能存在放射性
C．甲、乙两实验都设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应
D．甲、乙两实验都说明DNA能在世代间传递和控制生物性状
B
典例5
[解析]　艾弗里的实验利用了酶的专一性选择性的去除了每个实验组中的一种物质，根据实验结果可判断除去的物质是否是遗传物质，A正确；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，若搅拌不充分，蛋白质外壳与细菌不能彻底分离，会导致乙中35S标记组离心后沉淀物中存在放射性，B错误；甲、乙两实验都设法将DNA和蛋白质分离，分别研究DNA和蛋白质各自的效应，C正确；甲、乙两实验出现的子代性状都与亲代相同，都能说明DNA能在世代间传递和控制生物性状，D正确。故选B。
?问题探讨 P42
1．提示：遗传物质必须稳定，能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制出自己，传递给下一代等。
2．提示：这是一道开放性题目，答案并不唯一，只要提出正确的思路即可。
?思考·讨论 P46
1．提示：以细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：(1)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。(2)繁殖快，细菌20～30 min就可以繁殖一代，病毒短时间内可大量复制。
2．提示：依据自变量控制中的“减法原理”在每个实验组S型细菌的细胞提取物中特异性地去除了一种物质。细胞提取物的纯度不够。
3．提示：艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质提纯技术等。赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术以及物质的分离技术等。
科学成果的取得必须有技术手段做保证，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。
?练习与应用 P47
一、概念检测
1．D　DNA控制蛋白质的合成。
2．A　赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明DNA是遗传物质。
二、拓展应用
1．提示：噬菌体在侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌细胞内的是DNA，而蛋白质外壳却留在大肠杆菌的外面。因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌中的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
2．提示：肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够准确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有储存遗传信息的能力，结构比较稳定等。
1．(2022·山东省烟台市高一下学期期中)肺炎链球菌转化实验中，无毒R型菌和被加热杀死的有毒S型菌混合后，在小鼠体内可以找到下列哪些类型的细菌 (　　)
①有毒R型 ②无毒R型
③有毒S型 ④无毒S型
A．①② B．③④
C．②③ D．②④
C
[解析]　R型细菌无多糖类的荚膜保护，没有毒性，而S型细菌有多糖类的荚膜保护，有毒性。S型细菌中存在某种“转化因子”，能将部分R型细菌转化为S型细菌。因此，无毒R型和被加热杀死的有毒S型细菌混合后，在小鼠体内能找到无毒R型菌和有毒S型菌，C正确。故选C。
2．(2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)用某种酶处理S型肺炎链球菌的细胞提取物后，就不能使R型细菌转化成S型细菌，则这种酶是 (　　)
A．DNA聚合酶 B．DNA连接酶
C．解旋酶 D．DNA酶
[解析]　格里菲斯实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌。艾弗里实验证明“转化因子”是S型细菌的DNA分子。根据酶的专一性特点，DNA酶能水解DNA分子，因此用DNA酶处理转化因子后，R型细菌不再转化成S型细菌，D正确，A、B、C错误。故选D。
D
3．(2022·山东省聊城市高一下学期期末)1952年，赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，有关该实验的叙述正确的是 (　　)
A．T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖
B．用32P和35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质分子
C．实验中T2噬菌体培养时间、温度等是本实验的无关变量
D．32P标记的噬菌体侵染实验中，保温时间过长或过短都会降低上清液的放射性
C
[解析]　T2噬菌体只能寄生在大肠杆菌细胞内生存，A错误；用32P和35S分别标记不同T2噬菌体的DNA和蛋白质分子，B错误；实验中T2噬菌体培养时间、温度等是本实验的无关变量，C正确；32P标记的噬菌体侵染实验中，保温时间过长或过短都会增加上清液的放射性，D错误。故选C。
4．(2022·广西梧州市高一期末)某同学重复赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，用被32P标记的T2噬菌体侵染细菌，保温一段时间后搅拌离心，发现沉淀物的放射性很高，而上清液的放射性很低。请回答下列问题：
(1)一个被32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的细菌，若共释放了n个子代噬菌体，其中被32P标记的噬菌体所占的比例为________。
(2)该实验中搅拌的目的是____________________________________ ________，该同学的实验结果中上清液也含有少量的放射性，可能的原因是在操作过程中____________________________。
2/n
使吸附在细菌表面的T2噬菌体外壳与细
菌分离
保温时间不足或者过长所致
(3)仅根据该组实验结果________(选填“能”或“不能”)说明DNA是噬菌体的遗传物质，原因是____________________________________ ________________________________________。
[解析]　(1)DNA是半保留复制，即复制形成的1个DNA分子中的两条链一条为母链，一条为新合成的子链，所以，1个带有放射性的DNA分子，以不含放射性的脱氧核苷酸为原料进行复制，无论复制了多少次，子代DNA分子含有放射性的只有两条单链，且存在于两个DNA分子中，因此，一个被32P标记的噬菌体产生了n个子代噬菌体，子代中含有32P的个体数是2个，即含有32P的子代噬菌体所占的比例为2/n。
不能
缺少对照组，只选用32P标记的噬菌体进
行实验，不能证明DNA是噬菌体的遗传物质
(2)实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌表面的T2噬菌体外壳与细菌分离。该同学用32P标记噬菌体的侵染实验中，上清液存在少量放射性可能是保温时间不足或者过长所致，时间短，有一部分噬菌体还没有侵入到大肠杆菌内部。时间长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来。(3)仅根据该组实验结果不能说明DNA是噬菌体的遗传物质，原因是缺少对照组，只选用32P标记的噬菌体进行实验，不能证明DNA是噬菌体的遗传物质。