3.1DNA是主要的遗传物质 课件(共36张PPT，含1个视频) 2024-2025学年人教版（2019）高中生物必修二

(共36张PPT)
生物（人教版）
高中生物 必修二
第三章
基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
教学目标 核心素养
1.掌握肺炎双球菌体内和体外转化实验的过程和结论。(重点、难点) 2.掌握噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结果的分析。(重点、难点) 3.理解“DNA是主要的遗传物质”的内涵和理由。(重点) 。 生命观念：DNA是主要的遗传物质。
科学思维：“加法原理”和“减法原理”。
科学探究：三大实验的方法和结论。
社会责任：生物信息学及其应用。
问题探讨
1891年
1866年
1909年
1903年
孟德尔发现遗传定律
科学家描述减数分裂全过程
萨顿假说：基因和染色体存在平行关系
摩尔根证明基因在染色体上
20世纪中叶
染色体主要由蛋白质和DNA组成
遗传
物质
是
蛋白质还是DNA
一、对遗传物质的早期推测
20世纪20年代
——蛋白质是遗传物质
蛋白质的单体氨基酸多种多样排列顺序，可能蕴含着遗传信息
20世纪30年代
——蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位
脱氧核糖
磷酸
含氮碱基
认识到DNA由许多脱氧核苷酸组成，但对DNA结构没有清晰认识
（1）肺炎链球菌
比较 菌体特点 菌落特点 毒性
S型 细菌
R型 细菌
有荚膜
无荚膜
光滑Smooth
粗糙 Rough
有致病性
人和小鼠患肺炎
小鼠并发败血症死亡
无致病性
二、肺炎链球菌的转化实验
1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
（2）实验过程：
不死亡
死亡
不死亡
死亡
注射R型
活细菌
注射S型
活细菌
注射加热致死的S型细菌
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
二、肺炎链球菌的转化实验
3、实验结果
一、肺炎链球菌体内转化实验
格里菲思推断 : 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。
这种转化因子究竟是什么物质呢？
1）蛋白质在加热后会变性。
2）DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开；但是，缓慢冷却后，双螺旋结构可恢复。（DNA的变性和DNA的复性）
加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟转化因子是什么？
多糖
加热杀死
的S型细菌
脂类
蛋白质
RNA
DNA
用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察能否将R型细菌转化。
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验
二、肺炎链球菌的转化实验
2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取物
+
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
混合
混合
有R型细菌的培养液
S型细菌的细胞提取液
+
混合
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
S型细菌
R型细菌
只长R型细菌
第一组
第二至四组
第五组
S型细菌
R型细菌
组别 处理步骤 结果（出现R型或S型活菌 结论
1 S型细菌的细胞提取物，不做处理 加入有R型
2 S型细菌的细胞提取物+蛋白酶 活细菌的
3 S型细菌的细胞提取物+RNA酶 养基中，
4 S型细菌的细胞提取物+酯酶 混合后培
5 S型细菌的细胞提取物+DNA酶 养
DNA是遗传
物质
R型+S型
R型+S型
R型+S型
R型+S型
R型
4、实验结论
1）DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
2）蛋白质等其他物质不是遗传物质。
注意：
A. 该实验不能证明DNA是主要的遗传物质。
B. 该实验涉及基因重组的概念。
二、肺炎链球菌的转化实验
5、基因重组
←R型细菌转化为S型细菌的本质
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
注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌
二、肺炎链球菌的转化实验
6、科学方法
：自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理”P46
在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”；
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FeCl3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”。
二、肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌的转化实验中，能够使小鼠死亡的是(　　)
A．S型细菌的蛋白质＋蛋白酶＋R型细菌
B．S型细菌的DNA＋R型细菌
C．S型细菌的RNA＋RNA酶＋R型细菌
D．S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌
B
二、肺炎链球菌的转化实验
【针对训练】格里菲思第四组实验中，小鼠
体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图，
则：①ab段R型细菌数量减少的原因是_________
________________________________________________。
②bc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
注意： 被转化的R型菌只是少量。
三、噬菌体侵染细菌的实验
1.实验者：
2.实验材料：
赫尔希和蔡斯
T2噬菌体（病毒）
DNA
蛋白质
（1）组成：
蛋白质外壳和DNA
（2）生活方式：
专门寄生于大肠杆菌中
（3） 病毒侵染细菌的过程：
1、病毒：（T2噬菌体）
阿尔弗雷德·赫尔希（Alfred Hershey）和助手玛莎·蔡斯（女）（Martha Chase）的这项研究分享1969年诺贝尔生理学或医学奖。
三、噬菌体侵染细菌的实验
肺炎链球菌的转化实验
1、噬菌体侵染大肠杆菌过程
吸附
注入
合成
组装
释放
2、实验过程
（1952年，赫尔希与蔡斯）
1）实验方法：放射性同位素标记法。（分别标记蛋白质和DNA）
32P
35S
思考：若用14C和3H来标记蛋白质和DNA是否可行
如何用35S来标记噬菌体的蛋白质？
总结噬菌体侵染细菌的实验过程是怎样的？
分别标记噬菌体 侵染大肠杆菌 保温，搅拌，离 心 检测放射性
首先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体去侵染被标记的大肠杆菌，得到标记的噬菌体
三、噬菌体侵染细菌的实验
保温作用是什么？
让噬菌体将自己的遗传物质注入大肠杆菌体内并适当增殖
搅拌的作用是什么？
将大肠杆菌与吸附在上面的噬菌体分离
离心的目的是什么？
让上清液中析出较轻的T2噬菌体，沉淀物中留下较重的大肠杆菌
三、噬菌体侵染细菌的实验
分别用35S或32P标记噬菌体与大肠杆菌混合
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
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
：
上清液放射性很高，
沉淀物放射性很低。
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很低，
沉淀物放射性很高。
子代噬菌体中含32P
三、噬菌体侵染细菌的实验
3、实验结果
35S标记的实验 32P标记的实验
标记部位
放射性情况 上清液
沉淀物
有无放射性原因
蛋白质
很高
DNA
很低
蛋白质外壳仍留在细胞外
噬菌体DNA进入细菌的细胞中
很高
很低
三、噬菌体侵染细菌的实验
4、实验结论
1）子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是真正的遗传物质。
2）DNA能进行自我复制，DNA可以控制蛋白质的合成。
注意：
A. 不能证明蛋白质不是遗传物质（其蛋白质没有进入细菌）
B. 不能证明：DNA是主要的遗传物质。
三、噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染细菌的实验
回看
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？
搅拌不充分导致部分蛋白质外壳吸附在细菌上，离心时随细菌到沉淀物中。
32P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？
培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
三、噬菌体侵染细菌的实验
【典例3】(不定项)某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示。下列有关分析不正确的是(　　)
A．理论上，b和c中不应具有放射性
B．实验中b含少量放射性与过程①中培养时间过长或过短有关
C．实验中c含有放射性与过程④中搅拌不充分有关
D．该实验证明了DNA是遗传物质
BC
【不定项】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，上清液和沉淀物中可能均有放射性
D．用含35S标记的噬菌体侵染18O标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
BD
肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵
染细菌实验
实验者
思路 分离方式
结论以及各实验的关系
设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。
证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。
用酶特异性的去除某物质:分别加入到R型菌中
放射性同位素标记法：
标记DNA和蛋白质
更有力地说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质
格里菲思
艾弗里
赫尔希和蔡斯
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。
能否说明DNA是自然界所有生物的遗传物质？
三个经典实验对比
思考.讨论（P46）
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？
【参考答案】1）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。
2）繁殖快：细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
思考.讨论（P46）
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？
【参考答案】1）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。
2）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）。
思考.讨论（P46）
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？
【参考答案】1）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、放射性同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。
2）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。
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
实验：烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
烟草花叶病毒重建实验示意图
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
拓 展
六、生物的遗传物质
细胞生物含有DNA和RNA
病毒含有
DNA或RNA
DNA病毒
RNA病毒
遗传物质
是DNA
遗传物质
是RNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
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。