课件45张PPT。第三单元 基因的本质与基因的表达
第一讲 DNA是主要的遗传物质
一、DNA是遗传物质的间接证据(早期推测)
（一）蛋白质是遗传物质(20世纪20年代)各种氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的 。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着 。 蛋白质遗传信息结论： 是遗传物质。蛋白质问：1、蛋白质的基本组成单位？约 种?
2、蛋白质结构多样性的原因？
稳定DNA蛋白质DNADNA连续（二）DNA是遗传物质(20世纪30年代）一、DNA是遗传物质的间接证据(早期推测)
1、三种化学组成如何连接？
2、DNA单链中相邻的碱基如何连接？
3、DNA双链之间的碱基如何连接？
拓展：五碳
糖磷酸含氮碱 基DNA的结构1、探索遗传物质的过程是漫长的．直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括
A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B.蛋白质与生物的性状密切相关
C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且
能够自我复制
D.蛋白质中氨基酸的不同排列组台可以贮存
大量遗传信息C遗传物质必须具备的特点1、具有存储巨大数量信息的可能
2、在生长和繁殖过程中能精确的自我复制
3、能指导蛋白质的合成从而控制生物的性
状和新陈代谢
4、分子结构相对稳定（但特殊情况下能产
生变异）问题：两种不同的推测如何求证呢？二、DNA是遗传物质的直接证据
(一）肺炎双球菌转化实验
1、格里菲思转化实验(体内转化)肺炎双球菌两种菌落的比较无毒有毒拓展：
1、菌落相当于生命系统中的什么层次？
2、从生命系统的结构层次来看，肺炎双球菌属于？
3、从结构上来看属于什么生物？
拓展：
1、该实验有无证明哪种物质是遗传物质？
2、加热杀死的S型细菌体内的DNA和蛋白质的冷却后活性如何？
3、如果把S型活细菌的DNA提取后，直接注射到小鼠体内，能否在小鼠体内得到S型细菌？加热蛋白质会变性失活，加热DNA双链之间的氢
键打开，但是温度下降后氢键又重新形成，DNA
活性恢复。（PCR技术就是以这个为原理的）说明
DNA比蛋白质耐高温。不能，R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于基因重组。 2．艾佛里及其同事的体外转化实验(P44)S型细菌体内只有DNA才是“转化因子”，即DNA是遗传物质，还能说明其他物质（蛋白质等）不是遗传物质。
（1）实验材料 ：
（2）实验设计思路：把 与 分开，单独研究
（3）遵循的原则：
（4）实验过程：相互对照、单一变量DNA蛋白质2、艾弗里的实验设计有什么巧妙之处？①把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA的作用；
②设计对照实验，用DNA酶处理，观察DNA的作用。最初：从侧面证明DNA是遗传物质
最后证明：DNA的水解产物不是遗传物质拓展：
1、体内转化与体外转化实验的关系？体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化
实验进一步证明转化因子是DNA。
1．1944年，科学家从S型活细菌中提取出DNA、蛋白质和多糖等物质，将S型菌的DNA加入到培养R型细菌的培养基中，结果发现其中的R型细菌转化成了S型细菌；而加入蛋白质、多糖等物质的培养基中，R型细菌不能发生这种变化。这一现象不能说明的是( )A．S型细菌的性状是由其DNA决定的
B．在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到R型细菌细胞中
C．DNA是主要的遗传物质
D．DNA是遗传物质
【答案】 C噬菌体侵染细菌的动态过程：侵入别的细菌合成组装释放吸附侵入 DNA 蛋白质蛋白质 的组成元素：
DNA 的组成元素：C、H、O、N、SC、H、O、N 、P 噬菌体用14C和18O标记可以吗？4．实验方法：_________________法。有 标记 侵染 搅拌、离心 检测噬菌体比大肠杆菌轻噬菌体侵染细菌实验的检测结果：上清液：
沉淀物：噬菌体细菌(外壳)(被注入的DNA)蛋白质DNA有放射性无无有放射性 上清液“放射性很高” 沉淀物“放射性很高”？
沉淀物也有放射性上清液也有放射性——分离不完全
(噬菌体蛋白质外壳)——释放出来的、未侵染的噬菌体/释放的/未侵染的)拓展：1、该实验能不能证明蛋白质不是遗传物质？不能，因为噬菌体侵染时蛋白质外壳留在大肠杆菌体
外，其作用不能证明。2、合成的子代噬菌体，DNA模板是噬菌体的，原料是谁的？
利用的细胞器是谁的？大肠杆菌的氨基酸、脱氧核苷酸、酶、ATP等
利用大肠杆菌的核糖体3、搅拌和离心的目的？搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，
离心让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。4、少量放射性出现的原因？（1）上清液出现少量32P保温时间过短，有一部分没有侵染
到细菌保温时间过长，侵染的噬菌体破坏细
菌释放出来（2）沉淀物中出现少量35S-------可能搅拌不充分，有少量35S的噬
菌体仍然吸附在细菌表面1、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：
④ T2噬菌体复制所需原料来自 ，子代T2噬菌体蛋白质外壳合成场所是 。大肠杆菌大肠杆菌的核糖体练习：2、赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤： ①培养噬菌体； ②35S和32P标记噬菌体；
③放射性检测； ④离心分离。实验步骤的
先后顺序为 ( )
A.①②③④ B.④②①③
C.②①④③ D.②①③④C4、用32p和35S标记大肠杆菌，噬菌体不标记，子代噬
菌体的标记情况？
子代噬菌体的蛋白质和核酸中均有标记
3、 噬菌体侵染细菌实验不能证明（ ）
①DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性、稳定性 ②DNA分子结构的相对稳定性 ③DNA能指导蛋白质的合成
④DNA能产生可遗传变异 ⑤DNA是遗传物质 ⑥DNA是主要的遗传物质
A．①②③④ B．①③⑤ C．②④⑥ D．④⑥C三、RNA也是遗传物质
1．组成：烟草花叶病毒由蛋白质和_____组成。
2．侵染过程
(1)烟草花叶病毒的_______+烟草―→烟草不感染病毒。
(2)烟草花叶病毒的______+烟草―→烟草感染病毒。
3．结论：_______________。
RNA蛋白质RNARNA是遗传物质四、生物的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是_____，所以 DNA是主要的遗传物质。DNA拓展：生物的遗传物质原核生物，真核生物DNA病毒RNA病毒细菌、蓝藻、
真菌、动物、植物 等噬菌体等烟草花叶病毒、流感病毒、HIV、SARS 等( 细胞生物)( 非细胞生物) (非细胞生物)练习（1）人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中遗传物质的核苷酸分别有多少种 ( )
A.8、4、4、8 B.4、4、4、4
C.5、4、4、5 D.8、4、5、4
（2）上述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种类分别是（ ），这些核酸中含氮碱基种类分 别是（ ）。（答案仍从（1）选项中选择）
（3）下列有关遗传物质的叙述正确的是（ ）
A.DNA是所有生物的遗传物质
B.真核生物的DNA都以染色体为载体
C.遗传物质在亲代与子代之间传递性状
D.核酸是一切生物的遗传物质
（4）下列哪项不是蚕豆遗传物质的载体（ ）
A.染色体 B.叶绿体
C.线粒体 D.核糖体BACDD一、肺炎双球菌转化实验分析
1．体内转化实验
(1)结果分析：格里菲思的实验说明
①R型细菌无毒性。
②S型细菌有毒性。
③加热杀死的S型细菌已失活。
④加热杀死的S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的物质。
(2)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”。加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。2．体外转化实验3.体内转化与体外转化实验的关系
体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。二、噬菌体侵染细菌的实验分析
2．实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素，P是DNA特有的元素，用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接单独去观察它们的作用。3．侵染特点及过程
(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质留在外面不起作用。
(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入→合成→组装→释放五个过程。
4．实验结论：DNA是遗传物质。
5．噬菌体侵染细菌实验说明
(1)DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。
(2)DNA能控制蛋白质的生物合成。肺炎双球菌的转化实验与噬菌体侵染细菌实验的
比较不同点：
（1）肺炎双球菌转化实验把DNA和蛋白质直接分开，而噬
菌体侵染细菌的实验是用放射性同位素间接把DNA和蛋白质
分离开来。
（2）肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质，其他物质
不是；而噬菌体侵染细菌的实验只证明DNA是遗传物质。相同点：（1）都用了对照实验的原则
（2）都证明了DNA是遗传物质
三、生物的遗传物质1、一切生物的遗传物质都是核酸2、细胞生物既有DNA又有RNA，遗传物质是DNA， 细胞核和细胞质遗传物质均为DNA。
3、在少数只含RNA的病毒（烟草花叶病毒、HIV、
SARS、流感病毒）中，RNA才作为遗传物质
病毒的遗传物质为DNA或RNA绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以 DNA是主要的遗传物质小结一、 实验：同位素标记法的实验应用
1．概述
用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程的方法。(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。2．应用分析
(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记H2O，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2；证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自CO2。小结第三单元
第一讲DNA是主要的遗传物质
一、教学目标
1、知识目标
通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的一系列探究，理解DNA是主要的遗传物质。
2、能力目标
①通过肺炎双球菌的转化实验，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路，训练科学的逻辑思维的能力，体验科学探究的基本方法。
②用“同位素标记法”来研究噬菌体浸染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练由特殊到一般的科学归纳的思维能力。
3、情感态度与价值观目标
通过模拟科学发现的过程，培养实事求是的科学态度和不断探究的精神，进一步激发学生唯物辩证观的树立。
二、教学重难点
1、教学重点：
? (1)肺炎双球菌转化的实验原理和过程；
? (2)噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
(3)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。
2、教学难点：
(1)噬菌体侵染细菌实验的原理和过程；
(2)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。
三、教学过程
回扣基础要点
一、对遗传物质的早期推测（间接证据）
（一）20世纪20年代，大多数科学家认为 是生物体的遗传物质，原因是氨基酸多种多样的 可能蕴含着遗传信息。
拓展：1、蛋白质的基本组成单位？约 种，元素组成？
2、蛋白质结构多样性的原因？
3、蛋白质初步水解产物？彻底水解产物？
（二）对DNA的认识
(1)生物大分子：由许多___________聚合而成。
(2)基本组成单位——_____________。
①化学组成：_____、_________和_________三部分。
②种类：4种，差别在于__________的不同。
拓展：1、三种化学组成如何连接？
2、DNA单链中相邻的碱基如何连接？
3、DNA双链之间的碱基如何连接？
4、脱氧核糖连接几个磷酸？
5、DNA 和RNA的区别？
二、DNA是遗传物质的直接证据
(一）肺炎双球菌转化实验
1、格里菲思转化实验(体内转化)
1.肺炎双球菌
种类
比较
项目
S型细胞
R型细胞
菌落
?
?
菌体
有
无
毒性
有毒性，使小鼠患 死亡
拓展：
1、菌落相当于生命系统中的什么层次？
2、从生命系统的结构层次来看，肺炎双球菌属于？
3、从结构上来看属于什么生物？
2.格里菲思转化实验（体内转化）
(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。
(2)实验原理：S型细菌使小鼠患________死亡。
（3）实验过程及结果
（4）结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“ ”。
拓展：
1、该实验有无证明哪种物质是遗传物质？
2、加热杀死的S型细菌体内的DNA和蛋白质的冷却后活性如何？
3、如果把S型活细菌的DNA提取后，直接注射到小鼠体内，能否在小鼠体内得到S型细菌？
3．艾佛里及其同事的体外转化实验
（1）实验材料 ：
（2）实验设计思路：把 与 分开，单独研究
（3）遵循的原则：
（4）实验过程：
拓展：
1、体内转化与体外转化实验的关系？
2、艾弗里的实验设计有什么巧妙之处？
（二）噬菌体侵染细菌的实验
1．实验者：_____________。
2．实验材料：__________和________。
3．T2噬菌体的特点
(1)结构：外壳由_______构成，头部含有_____。
(2)生活方式：寄生于__________内。
(3)增殖特点：在自身DNA的作用下，利用_________体内的物质合成自身组成成分，进行增殖。
4．实验方法：_________________法。
5．实验过程及现象
(1)标记细菌
细菌＋含____的培养基→含35S的细菌。
细菌＋含____的培养基→含32P的细菌。
(2)标记噬菌体
噬菌体＋含___的细菌→含35S的噬菌体。
噬菌体＋含____的细菌→含32P的噬菌体。
(3)噬菌体侵染细菌
①被35S标记的噬菌体＋细菌培养,子代噬菌体中____35S。
②被___________的噬菌体＋细菌――→培养子代噬菌体中有32P。
6．实验表明
(1)噬菌体侵染细菌时，_____进入细菌细胞中，而__________留在外面。
(2)子代噬菌体的各种性状是通过___________来遗传的。
7．结论：_____是遗传物质。
拓展：
1、不能用培养基直接培养带标记的噬菌体。为什么？
2、该实验能不能证明蛋白质不是遗传物质？
3、该实验能不能用两种放射性元素同时标记噬菌体？
4、合成的子代噬菌体，DNA模板是噬菌体的，原料是谁的。
包括哪些原料？利用的细胞器是谁的？
5、离心和搅拌的目的？
6、少量放射性出现的原因？
.
三、RNA也是遗传物质
1．组成：烟草花叶病毒由蛋白质和_____组成。
2．侵染过程
(1)烟草花叶病毒的_______+烟草―→烟草不感染病毒。
(2)烟草花叶病毒的_____ +烟草―→烟草感染病毒。
3．结论：_______________。
四、生物的遗传物质
绝大多数生物的遗传物质是_____，所以 DNA是主要的遗传物质。
拓展：生物的遗传物质
遗传物质
生物类型
举 例
DNA
?（细胞生物）
?
?（非细胞生物）
?
RNA
要点精析
考点一 肺炎双球菌的转化实验
1.肺炎双球菌体内和体外转化实验的比较
?
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
培养细菌
用小鼠（体内）
用培养基（体外）
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，都是肺炎双球菌R型和S型
（2）两实验都遵循对照原则、单一变量原则
提醒 ①格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是遗传物质。最终证明DNA是遗传物质的是艾弗里。
②格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里DNA+R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有，但是R型多。
③DNA+DNA水解酶+R型活菌培育只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但不是该实验的实验目的。
考点二 噬菌体侵染细菌的实验
1.实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接单独地观察它们的作用。
2.侵染特点及过程
（1）进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质留在外面不起作用。
（2）噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。
提醒：噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内,除噬菌体的DNA做模板起指导作用外，其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖 体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。
3.结果及分析
分组
结果
结果分析
对
比
实
验
(相
互
对
照)
含32P噬菌体+细菌
上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内
32P——DNA进入了宿主细胞内
含35S噬菌体+细菌
宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中
35S——蛋白质外壳未进入宿主细胞留在外面
提醒 ①必须分两组分别标记进行实验，不能 同时对噬菌体既标记35S又标记32P。
②该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素。
4.结论：DNA是遗传物质。
提醒： (1)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：
(2)该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面,其作用不能证明。
(3)该实验可同时证明：
①DNA分子具有相对稳定性。
②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。
③DNA能控制蛋白质的生物合成。
但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。
考点三 生物的遗传物质
1.事实：生物的遗传物质是DNA或RNA。所有细胞生物的遗传物质都是DNA，对于病毒来说，有一部分是DNA，如噬菌体等；有一部分是RNA，如HIV、SARS病毒、禽流感病毒、烟草花叶病毒等，问题大多出在对常见病毒的遗传物质不熟悉。归纳如下：
2.结论：主要的遗传物质为DNA。
生物类型
核酸种类
遗传物质
实例
有细胞
结构的
生物
真核生物
DNA和
RNA
DNA
玉米、小麦、人
原核生物
乳酸菌、蓝藻
无细胞结
构的生物
DNA病毒
DNA
DNA
噬菌体
RNA病毒
RNA
RNA
烟草花叶病毒
实验技能训练
1、同位素标记法的实验应用
2、探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质
课堂小结
课堂检测：
1、艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计思路上的共同点是( )
A．重组DNA片段，研究其表型效应
B．诱发DNA突变，研究其表型效应
C．设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
2.在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是 （ ）
A.3和4 B.1、3和4
C.2、3和4 D.1、2、3和4
3．在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述正确的是( )
A．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
B．分别用含有32P的T2噬菌体和含有35S的T2噬菌体进行侵染实验
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．用32P标记T2噬菌体的蛋白质，用35S标记T2噬菌体的DNA
4．(2012·江西)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌；④用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后离心，检测到以上4个实验中放射性的主要位置依次是( )
A．沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀和上清液
B．沉淀、上清液、沉淀、沉淀和上清液
C．上清液、上清液、沉淀和上清液、上清液
D．沉淀、沉淀、沉淀、沉淀和上清液
5．(2012·衡阳)下列关于“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”的表述正确的是( )
A．肺炎双球菌的转化实验属于基因工程，其变异原理是基因重组
B．两个实验都证明DNA是主要的遗传物质
C．噬菌体侵染细菌的实验搅拌离心操作前的保温时间不宜过长
D．两个实验的关键都是通过物质分离提纯技术把DNA和蛋白质分开单独起作用
6.噬菌体在增殖过程中利用的模板和原料的提供者分别是 ( )
A.都是噬菌体 B.噬菌体和细菌
C.都是细菌 D.细菌和噬菌体
7.如果用3H、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结构成分中，能够找到的放射性元素为 ( )
A.可在外壳中找到15N和35S、3H
B.可在DNA中找到3H、15N、32P
C.可在外壳中找到15N和35S
D.可在DNA中找到15N、32P、35S
8．(2012·潍坊)生命科学研究常利用同位素标记特定的化合物，追踪或显示物质运行和变化过程。下列各项所选择使用的同位素及相关结论不正确的是( )
选项
同位素
应用
A
35S
标记噬菌体，证明DNA是遗传物质
B
15N
标记DNA分子，证明DNA分子半保留复制方式
C
14C
标记CO2，得知碳原子在光合作用中的转移途径
D
18O
标记水，证明光合作用所释放的O2全部来自水
9.已知菠菜的干叶病是干叶病毒导致的，但不清楚干叶病毒的核酸种类，试设计实验探究。
实验原理：(略)。
(1)实验材料：苯酚的水溶液(可以将病毒的蛋白质外壳和核酸分离)、健康生长的菠菜植株、干叶病毒样本、DNA水解酶、其他必需器材。
(2)实验步骤：
①选取两株生长状况相似的菠菜植株，编号为a、b。
②___________________________________________________________________。
③___________________________________________________________________。
④___________________________________________________________________。
⑤再过一段时间后，观察两株菠菜的生长情况。
(3)实验结果及结论：
①___________________________________________________________________。
②___________________________________________________________________。
答案1C 2D 3B 4D 5C 6B 7B 8A
9、(2)②用苯酚的水溶液处理干叶病毒，并设法将其蛋白质和核酸分离，以获得其核酸 ③在适当条件下，用DNA水解酶处理干叶病毒样本的核酸 ④一段时间后，用处理过的核酸稀释液喷洒植株a，用未处理的核酸稀释液喷洒植株b (3)①若植株a、b都出现干叶，则病毒的核酸是RNA ②若仅植株b出现干叶，则病毒的核酸是DNA
