3.1DNA是主要的遗传物质 （教学课件）-高中生物人教版（2019）必修2(共50张PPT)

(共50张PPT)
第3章第1节DNA 是主要的遗传物质
学习目标
1、掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论
2、体验探究生物遗传物质的实验思路
3、掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程和结论
4、分析比较三大实验方法和结论
孟德尔
1
提出“遗传因 子”,并总结 遗传规律
萨顿
科学家发现： 染色体的主要 组成成分是
DNA 和蛋白质
蛋白质
遗传物质的探索
约翰逊
摩尔根
4
5
2
3
20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白
质和DNA 组成。这两种物质，究竟哪一种是遗传 物质呢 这个问题曾引起生物界激烈的讨论
1、你认为遗传物质可能具有什么特点
②能储存大量的_遗传信息
①结构要相对_稳定
③能准确地 复制，稳定地传递给下一代。
问题探讨
蛋白质
意识到DNA 的重要性，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
20世纪20年代
氨基酸多种多样的排列顺序 ,可能蕴含着遗传信息。
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。
脱氧 A
核糖
20世纪30年代
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。
鸟嘌呤脱氧核苷酸
脱氧 T
核糊
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
脱氧 G
核糖
胞嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸
脱氧
核糖
C
类型 R型肺炎链球菌
S型肺炎
链球菌
菌体 无荚膜
有荚膜
(本质：多糖)
菌落 粗糙(Rough)
光滑(Smooth)
毒性 不致病
可致病，使人和小鼠患肺 炎，小鼠并发败血症死亡
二、肺炎链球菌转化实验
一 .肺炎链球菌：
S型菌
(菌落光滑)
体内转化实验—格里菲思
体外转化实验—艾弗里
R型菌
(菌落粗糙)
肺炎链球菌转化实验
二、肺炎链球菌转化实验
肺炎链球菌
注射加热 致死的S型 活细菌 将R型活细菌与 加热致死的S型 细菌混合后注入
小鼠死亡，从小鼠体
内分离出S型活细菌
R 型细菌转化 S型活 S型死细菌 细菌
肺炎链球菌体内转化实验
小鼠不死亡
加热致死的S 型细菌无毒
小鼠死亡，从小鼠 体内分离出S型活菌
结论：R 型细菌无毒 S型细菌有毒
小鼠不死亡
加热杀死的S型细菌 起死回生
S型活细菌
R型活细菌
格里菲思 加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化成S 实验说明：型活细菌的活性物质——转化因子。
组别 实验过程
实验结果
1 R型活细菌
小鼠不死亡
2 S型活细菌
小鼠死亡
3 S型死菌
小鼠不死亡
4 R型活细菌 + S 型 死 菌
小鼠死亡
第四组中的小鼠为什么死亡了
预测：小鼠体内有S型活细菌
第四组中小鼠体内的 S 型活 细菌从何而来
二、肺炎链球菌体内转化实验 —格里菲思
思考讨论：
1、为什么加热杀死的S型细菌还能使R型活细菌转化为S型活细菌
加热杀死S型细菌是指破坏了细菌的结构，蛋白质等大分子 失去活性，但是DNA 分子没有失活。
2、第四组的R型细菌全部转化为了S型细菌吗
第四组实验中也能分离出R型 菌 ，转化的只是部分，转化 率很低，s型菌少但可遗传。
3 、该实验可得到什么结论 该实验能否证明DNA 是遗传物质
结论：已经加热致死的S型细菌，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
该实验不能证明DNA 是遗传物质。
多 糖
多糖
脂质蛋白质
RNA DNA
S型细菌
DNA
S 型细菌的化学成分分析
脂质 →蛋白质
RNA
转化因子 → 究竟是什么物质呢
三 、肺炎链球菌体外转化实验一艾弗里
讨 论 如何验证到底哪种物质是转化因子呢
1.实验思路：将去除绝大部分的糖类、蛋白质和脂质的细胞 提取物分别加入有R型细菌的培养基中，观 察 除去相关物质后，细胞提取物的功能。
艾弗里
S型 S型
细菌 有R型 细菌
的细 细菌 的细
胞提 的培 十 胞提
取液 养基 混合 取液
型细菌 R 型细菌 S 型细菌
第二至第四组
三、肺炎链球菌体外转化实验 一艾弗里
蛋白酶(或RNA 酶、酯酶) DNA酶
只长R型细菌
第五组
R型细菌 S
第一组
S型 细菌 的细 胞提 取液
有R型 细菌 的培 养基
有R型 细菌 的培 养基
十
混合
十
混合
不处理
3. 实验结论：DNA 才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质(转化因子)。
注 意 ：1.艾弗里的体外转化实验既证明了DNA 是遗传物质，同时 证明了蛋白质等不是遗传物质；
2.被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S 型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数；
三 、肺炎链球菌体外转化实验一艾弗里
2 . 实验 S型细菌的细胞提取物
过程： 处理
蛋白酶 RNA酶 酯酶
分别与R型细菌混合培养
R型、S型 R型 、S 型 R型、S型 R型、S型 R型
用DNA 酶处理 后，细胞提取物 失去转化活性
DNA酶
与常态比较，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”实验中，与对照组 相比，实验组分别作加温、滴加FeCl 溶液、滴加肝脏研磨液的 处理，利用了“加法原理”
与常态相比，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，从而鉴定出DNA是遗传物质，这利用了“减法原理”
三、肺炎链球菌体外转化实验一艾弗里
科学方法：“加法原理”和“减法原理”P 6
体内转化实验
体外转化实验
实验者 格里菲思
艾弗里及其同事
培养场所 在小鼠体内
培养基(体外)
实验结论 加热致死的S型细菌体 内有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质或“ 转化因子”是DNA
两实验的 联系 ①所用材料相同：肺炎链球菌 ②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化 因子”;体外转化实验是体内转化实验的延伸，进一步证明的转化因 子是DNA。 ③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
比较体内转化实验和体外转化实验
课堂练习
1 、将下列各种细菌注射到小鼠体内，能使小鼠死亡的是( D )
① R 型活细菌
② S 型活细菌
③ 加热杀死后的R 型细菌
④ 加热杀死后的S型细菌
⑤ R 型活细菌+加热杀死后的S型细菌
⑥ S 型活细菌+加热杀死后的R 型细菌 A、①③⑤ B、②④⑥
C、①⑤⑥ D、②⑤⑥
3. (2008 ·江苏高考)某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验，进行了以下4个
实验：
①S型细菌的DNA+DNA 酶 → 加入R型细菌→注射入小鼠
②R型细菌的DNA+DNA 酶 → 加入S型细菌→注射入小鼠
③R型细菌+DNA 酶 高温加热后冷却→加入S型细菌的DN A→ 注射入小鼠
④S型细菌+DNA酶—→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→ 注射入小鼠 以上4个实验中小鼠存活的情况依次是
A.存活，存活，存活，死亡 B.存活，死亡，存活，死亡
C.死亡，死亡，存活，存活 D.存活，死亡，存活，存活
活学活用
3.肺炎链球菌的转化实验中，将加热杀死的有毒S型细菌和无毒R 型细菌混合后注入小鼠体内，结果在小鼠体内找到了下列类型的 哪种细菌 ( D )
A.有毒R型 B.有毒S型
C.无毒S型 D.有毒S型和无毒R型
4.格里菲思和艾弗里所进行的肺炎链球菌转化实验，证实 ( A)
①DNA 是遗传物质 ②RNA 是遗传物质 ③DNA 是主要遗传物质
④蛋白质不是遗传物质 ⑤荚膜多糖不是遗传物质
⑥DNA能产生可遗传的变异
A.①④⑤⑥ B.②④⑤⑥
C.②③⑤⑥ D.③④⑤⑥
艾弗里的实验引起了人们的注意。但是，由于艾弗里
实验中无法真正提取出纯DNA 来进一步验证遗传物质就 是DNA, 因此，仍有人对实验结论表示怀疑
思考：有没有更好的材料、更好
的方法能够将DNA 和蛋白质分开
,单独去观察它们的作用呢
1952年，赫尔希和蔡斯以T 噬菌体为
实验材料，利用放射性同位素标记技 蔡斯 术，完成了另一个有说服力的实验。
赫尔希
三、噬菌体侵染细菌的实验 —赫尔希和蔡斯
1.实验者：赫尔希和蔡斯 (含C、H、O、N、S )
1. 组成：蛋白质外壳和DNA
2. 材料：T2噬菌体 (含C、H、O、N、P )
_2.生活方式：专门寄生于大肠杆菌中
头部 DNA
蛋白质
尾部
A 图3- 5 噬菌体侵染细菌 的电镜照片
T2噬菌体
噬菌体吸附在细菌表面
把遗传物质注入到细菌细胞
利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌 体的DNA、蛋白质
新合成的DNA 、蛋白质组装成很多噬菌体
噬菌体的遗传物质是什么,什么物质进入大肠杆菌体 内
释放 细菌解体，释放出噬菌体
吸附
注入 合成
组装
噬菌体侵染细菌过程
—DNA C、H、O、N、P 32p
蛋
白
质 C 、H 、O 、N、S 35S
怎样获得35S 、32P标记的亲代噬菌体
直接用含有放射性同位素 不可以直接标记噬菌体，噬菌体是病
的培养基来培养嘧菌体。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
相关信息
在T2 噬菌体的化学组成中， 60%是蛋白质，40%是 DNA。 对这两种物质的分析表明：仅 蛋白质分子中含有硫，磷几乎 都存在于DNA分子中。
哪种物质进入 大肠杆菌体内 DNA 和蛋白质
不能直接看到 ,怎么办
放射性分别标记 DNA 和蛋白质
选择什么元素进 行放射性标记
三、噬菌体侵染细菌的实验
放射性同位素标记法
三、噬菌体侵染细菌的实验 —赫尔希和蔡斯
1.实验思路：将蛋白质和DNA 完全分开，单独观察他们的作用
2.实验方法：放射性同位素标记法。(分别标记蛋白质和DNA)
3.实验过程： ①培养带标记的噬菌体： 35S 32P
含放射性同位素35S培养基 含放射性同位素32P 培养基
培养大肠杆菌 培养大肠 杆 菌
1)先标记细菌： 大肠杆菌35S 大肠杆菌32P
培 养噬菌体 培 养噬菌体
2)再标记噬菌体：T 噬菌体35S T 噬菌体32P
分别用35S或32P的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。
搅拌的目的：使吸附在细
菌上的噬菌体与细菌分离
上清液的 放射性很高
沉淀物的 放射性很低
离心后 细菌裂解
三、噬菌体侵染细菌的实验
3、实验过程
(2) 35S标记的噬菌体侵染细菌：
短时间
保温
搅拌后离心
离心的目的：让上清液析 出噬菌体颗粒，沉淀留下 被侵染的大肠杆菌
在新形成的噬菌体
中没有检测到35S
用标记的噬菌体侵
染未标记的细菌
35S标记的噬菌 体与细菌混合
35S标记的 噬菌体
噬菌体被 35S标记
放射性很低
沉淀物的
放射性很高
细菌裂解
在新形成的噬菌 体中检测到32P
3、实验过程
(3) 32P 标记的噬菌体侵染细菌：
离心后
在搅拌器中搅拌、离 心，检测上清液和沉 淀物中的放射性物质
短时间
保温
搅拌后离心
32P标记的噬菌 体与细菌混合
用标记的噬菌体侵 染未标记的细菌
(追踪噬菌体的DNA)
上清液的
32P 标记的 噬菌体
噬菌体被 32P标记
三、噬菌体侵染细菌的实验
35S标记的实验
蛋白质
很高
很低
噬菌体的蛋白质外壳
没有进入细菌体内
32P标记的实验
DNA
很低
很高
噬菌体的DNA进入 到了大肠杆菌体内
4.结果分析：
标记部位
此实验不能证明蛋白质不是遗传 物质。其蛋白质没有进入细菌
5.实验结论：DNA 才是真正的遗传物质
子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA传递的
三、噬菌体侵染细菌的实验
上清液
沉淀物
有无放射性原因
放射性情况
把 DNA 注 入到细菌细胞
利用细菌的化学成分和酶系统合成出噬菌 体的DNA、蛋白质
新合成的DNA、蛋白质组装成很多噬菌体
噬菌体侵染细菌过程
吸附 噬菌体吸附在细菌表面
细菌解体，释放出噬菌体
组装
合成
注入
释放
子代噬菌体的组成物质来源分析
①合成T2 噬菌体的D NA 的模板：进入大肠杆菌体内的T2噬菌体的遗传物质。
②合成T2噬菌体的DNA 的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
③合成T2噬菌体的蛋白质的原料：大肠杆菌的氨基酸 合成T2 噬菌体的蛋白质的场所：大肠杆菌的核糖体
0
0.0
0 0 0
吸附 注入 合成核酸和蛋白质
释放
装配
0 A
2
4.噬菌体在细菌体中合成自己的蛋白质需要(B)
A.噬菌体的DNA 和氨基酸
B.噬菌体的DNA 和细菌的氨基酸
C.细菌的DNA 和氨基酸
D.细菌的DNA 和噬菌体的氨基酸
6、实验误差原因分析
( 1)35S 标记的实验发现沉淀物中也有放射性，可能是什么原因造 成的
搅拌不充分，导致有少量含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
(2) 2P 标记的实验发现上清液中也有放射性，可能是什么原因造成的
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌，离心后分布于上清液 保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放，离心后分布于上清液
三、噬菌体侵染细菌的实验
> 课堂练习
4、1952年，赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验， 有关该实验的说法正确的是( A )
A.35S 标记的噬菌体侵染实验中，若搅拌不充分，上清液中的放射性 会降低
B.35S 标记的噬菌体侵染实验中，若离心时间短或转速过慢，沉淀物 中的放射性会降低
C.32P 标记的噬菌体侵染实验中，搅拌时间过长或过短都会降低沉淀 物中的放射性
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
>课堂练习
6、用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测， 上清液的放射性占10%,沉淀物的放射性占90%。上清液带有放射性 的原因可能是( C )
A. 离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌
B. 搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离
C. 噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体 D.32P 标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中
三个经典实验对比
肺炎链球菌 体内转化实验 肺炎链球菌 体外转化实验
噬菌体侵
染细菌实验
实验者 格里菲思 艾弗里
赫尔希和蔡斯
思路 减法原理：每组实 验特异性去除某种 物质
设法将DNA与蛋白 质等分开，单独地研 究它们遗传功能。
分离方式
同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
结论以及 各实验的 关系 加热杀死的S型 菌体内有“转化 因子”,是体外转 化实验的基础。 证明DNA是遗 传物质，蛋白 质不是。
证明DNA是遗传
物质，但不能证明 蛋白质不是遗传
物质
第3章基因的本质 生物学(必修2 ·遗传与进化RJ)
典例5(2020 ·福建厦门模拟)下列关于肺炎链球菌的体内、体外转 化实验，以及T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验的叙述，正确的是 (D)
A. 三个实验的设计思路是一致的
B. 三个实验都用到了同位素标记法
C. 三个实验都不能得出蛋白质不是遗传物质的结论
D. 三个实验所涉及生物的遗传物质都是DNA
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A. 理 论 上 ，b 中不应具有放射性
B.b 中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关 C.b 中是否含有放射性，与①过程中培养时间的长短有关 D. 上述实验过程并不能证明DNA 是遗传物质
5. 生物兴趣小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌实验，如下图。
下列有关分析不正确的是(c)
与大肠杆菌混合培养
①
用S 标记噬菌体
搅拌后离心
②
上清液a
-沉淀物b
SARS 病毒 流感病毒 艾滋病病毒 ( HIV)
只有DNA 是遗传物质吗
COVID--19 埃博拉病毒
少 数 病 毒 的 遗 传 物 质 是 R N A
蛋白质 不患病
不能得到病毒
分别侵染健康烟草植株
得到全新病毒
RNA 患病
实验：烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
实验结论一烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
烟草花叶病毒(TMV) 只含蛋白质和RNA,
请设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质
四 、RNA 是遗传物质的实验证据
DNA是主要的遗传物质
注意：没有一个实验能直接证明DNA 是主要的遗传物质
!!具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA,不能加“主要”二字。
有细胞结构的生物遗传物质是DNA,病毒遗传物质为DNA或RNA。
五 、科学结论的得出——DNA是主要的遗传物质
细胞生物含有DNA和RNA
绝大多数生物的遗传物 质是DNA,只 有少数生 物的遗传物质是RNA
遗传物质 是 DNA
遗传物质 是RNA
DNA病 毒
RNA病 毒 →
病毒含有
DNA 或 RNA
DNA 是肺炎链球菌、T2 噬 菌体的遗传物质
更多实验证据
DNA 是细胞结构的生物和
DNA 病毒的遗传物质
RNA 是TMV 的遗 传物质
更多实验证据 RNA 是RNA 病毒
的遗传物质
肺炎链球菌的转化实验 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验
转化因子 艾弗里的体外
是什么 转化实验
加热杀死的S 型细菌中含 有转化因子
格里菲斯的体 内转化实验
DNA 是主要的遗传物质
1.下列关于生物遗传物质的叙述中，正确的是( D)
A. 细胞核内的遗传物质是DNA, 细胞质内的遗传物质是RNA
B. 所有生物的遗传物质都是DNA
C. 具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA,
病毒的遗传物质是RNA
D. 生物的遗传物质是DNA 或RNA,
具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA
习题巩固
2.下列关于遗传物质的说法，错误的是(C)
①真核生物的遗传物质是DNA
②原核生物的遗传物质是RNA
③细胞核的遗传物质是DNA
④细胞质的遗传物质是RNA
⑤HIV 病毒的遗传物质是DNA 或RNA
A .①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.③④⑤
习题巩固
3.DNA是主要的遗传物质是指 (B)
A. 遗传物质的主要载体是染色体
B. 多数生物的遗传物质是DNA
C. 细胞里的DNA 大部分在染色体上
D. 染色体在遗传中起主要作用
[解析] 生物的遗传物质是DNA 或RNA, 因多数生物的遗传物质 是DNA, 故DNA 是主要的遗传物质。
习题巩固
> 课堂练习
7、下图表示同位素32P、35S分别标记T2噬菌体和大肠杆菌的DNA 和 蛋白质(氨基酸),然后进行“噬菌体侵染细菌的实验”,侵染后产 生的子代噬菌体的DNA 分子和蛋白质分子含有的元素(仅考虑P 和S) 应分别是( B )
A.31P 、32P;32S
C.31P 、32P;32S 、35S
B.31P 、32P;35S
D.32P 、32S;35S
6. 在“噬菌体侵染细菌的实验”中，可通过某操作实现如图所示变化。
该操作是
A.用放射性同位素标记噬菌体的蛋白质或DNA
B.将放射性同位素标记的噬菌体与细菌混合
C. 将噬菌体与细菌混合液置于搅拌器中搅拌
D.离心并检测上清液和沉淀物中的放射性
1 2345 6 789 1011 1213 14 15 1617 18
9.如图所示，两种不同的植物病毒甲、乙，经重建形成“杂种病毒丙”,
用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内增殖后产生的新一代病毒是
甲 乙 丙
| 表示核酸 ○○表示蛋白质外壳
A B C
1 234 5 67 8 9 1011 12 13 1415 161718
OB 组综合强化练
11.将加热致死的S型细菌与R 型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体 内S型 、R 型细菌数量的变化情况如图所示。下列有关叙述正确的是
A.R 型细菌中的转化因子促使R 型细菌
转化为S型细菌
B.曲线ab段与bc段相比，小鼠体内抵抗
R型细菌的物质更多
C.曲线bc段绝大多数的R型细菌转化成 注射
了S型细菌
-D.cd段R型细菌数量上升的原因可能是S型细菌降低了小鼠的免疫能力
1234567 s 9101112131415161718
14.关于赫尔希和蔡斯的“噬菌体侵染细菌的实验”,下列分析正确的是
A.35S标记组：培养时间过长，沉淀物放射性增强
B.32P标记组：搅拌不够充分，上清液放射性增强
C.35S标记组：培养时间越长，含35S的子代噬菌体比例越高
32P标记组：培养时间越长，含32P的子代噬菌体比例越低
1234567 s 910111213 14 15161718
15. (2019 ·浙江宁波北仑中学月考)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，上清液和沉淀物中均有放射性
D.用含35S 标记的噬菌体侵染32P 标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
解析 用未标记的噬菌体侵染14C标记的细菌，实验过程中要求短时间保 温，子代噬菌体并未裂解释放，所以上清液中不含放射性，B 错误。
1234567 S 91011121314 15 161718
6 .如果用15N 、32P 、35S 标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代
噬菌体的组成成分中，不可能出现的结果是(双选) BD
A.在DNA 中找到32P B.在外壳中找到35S
C. 在DNA 中找到15N D.在外壳中找到15N
细菌 一 提供原料，子代中都含有放射性
32p—→标 记DNA, 部 分 子 代中含有放射性
标记蛋白质，子代
35S — 中不含有放射性
标 记DNA 和蛋白 C、H→ 质，部分子代中
含有放射性
二看 →标记 元素
一看 标记 生物
噬菌体