生物（人教版必修2）课件第3章第1节DNA是主要的遗传物质

第三章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验(一)1．说出对遗传物质的早期推测。2．分析肺炎双球菌的转化实验的过程及结论。(重点)3．分析噬菌体侵染细菌实验的方法、过程及结论。(重、难点)4．举例说明DNA是主要遗传物质。为了证明DNA和蛋白质在遗传中的作用，格里菲思和艾弗里以肺炎双球菌为实验对象，分别做了体内和体外转化实验，请阅读教材内容，完成对下面问题的思考。知识点一肺炎双球菌转化实验1．对遗传物质的早期推测光滑

粗糙

有

无

(2)体内转化实验——格里菲思的实验①实验过程及现象：②结论：加热杀死的S型细菌中含有某种__________，将R型活细菌转化为S型活细菌。转化因子

(3)体外转化实验——艾弗里的转化实验①实验结果及现象：②结论：_______是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。DNA

3．互动交流(1)格里菲思的转化实验中有无设计对照实验？若有，则对照组和实验组分别是第几组？怎样设计的？提示：有对照设计。对照组是第一至三组，分别向健康小鼠体内注射R型活细菌、S型活细菌、加热杀死的S型细菌。实验组是第四组，向健康小鼠体内注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌的混合液。(2)在艾弗里第一组(S型细菌DNA和R型活细菌混合培养)实验中，所有R型细菌全部都转化为S型细菌吗？提示：没有。大多数后代是R型细菌，因转化效率很低，只有少数R型细菌转化为S型细菌。(3)艾弗里实验第三组，设计了R型细菌与S型细菌DNA加DNA酶混合培养，分析设计该组实验的目的是什么？提示：DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸，分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，说明DNA必须保持完整性，才能完成其功能。同时证明了DNA是遗传物质。(4)格里菲思的实验能否说明DNA是遗传物质，为什么？提示：由于格里菲思没有将整个细菌的各种成分分开，所以他的实验结论也只能是S型细菌内含有“转化因子”，而不能具体地说出是S型细菌体内的哪一种具体的化学物质。(5)在肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么？提示：将DNA与蛋白质、多糖等其他物质分开，单独地、直接地观察每种物质的作用。实验比较项目体内转化实验体外转化实验培养细菌用小鼠(体内)用培养基(体外)实验过程及现象①注射活的R型细菌→小鼠正常；②注射活的S型细菌→小鼠死亡；③注射加热后杀死的S型细菌→小鼠正常；④注射“活的R型细菌＋加热后杀死的S型细菌”→小鼠死亡①S型细菌的DNA＋R型细菌→R型、S型两种细菌；②S型细菌的蛋白质＋R型细菌→只有R型细菌；③S型细菌的荚膜多糖＋R型细菌→只有R型细菌；④S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌→只有R型细菌实验比较项目体内转化实验体外转化实验实验对照R型细菌与S型细菌的毒性比较S型细菌各成分作用的相互对照结果加热后杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌实验结论加热后杀死的S型细菌内有转化因子，它能将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型细菌S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质联系①所用材料相同，都是肺炎双球菌(R型和S型)②体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明了“转化因子”是DNA③两实验都遵循对照原则、单一变量原则1．判断正误(1)S型肺炎双球菌有毒性，R型肺炎双球菌无毒性。(

)(2)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子。(

)(3)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明DNA是主要的遗传物质。(

)√

×

×

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、4四支试管中，依次加入从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4C．2、3和4 D．1、2、3和4解析：2、3、4三支试管内只有R型细菌，因为没有S型细菌的DNA，所以都不会发生转化。1号试管因为有S型细菌的DNA，所以会使R型细菌发生转化，但是发生转化的R型细菌只是一部分，故试管内仍然有R型细菌存在。答案：D3．下列有关核酸的叙述中，错误的是(

)A．核酸由C、H、O、N、P等元素组成B．核酸的基本组成单位是DNA和RNAC．核酸能控制蛋白质的合成D．DNA主要存在于细胞核内解析：A项说明了核酸的元素组成；C项是核酸的功能；D项是核酸的分布；B项说法错误，DNA和RNA是两种核酸，而不是核酸的基本单位。答案：B为了进一步研究生物的遗传物质，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，做了利用放射性同位素标记的噬菌体侵染细菌的实验，阅读教材内容，完成下面的思考。知识点二噬菌体侵染细菌的实验1．T2噬菌体(1)结构：(2)与大肠杆菌的关系：__________。(3)增殖特点：在自身____________的作用下，利用__________体内的物质合成自身的组成成分，进行大量增殖。2．实验方法：_________________________。寄生

遗传物质

大肠杆菌

放射性同位素标记法

3．实验过程提示：35S

32P

35S

32P高低低高4．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

5.互动交流(1)噬菌体侵染细菌的实验的设计思路是什么？提示：S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素，用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接地、单独地观察它们的作用。(2)能否用含有35S和32P的培养基直接培养T2噬菌体？为什么？提示：不能。因为噬菌体是营寄生生活的病毒，只能在活细胞中才能繁殖，只能用分别含有35S和32P的大肠杆菌培养才能获得含有标记的T2噬菌体。(3)用14C和18O同位素标记噬菌体可行吗？试说明其原因。提示：不可行。因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中均含有这两种元素，且18O无放射性，故无法将DNA和蛋白质区分开。(4)噬菌体侵染细菌的实验中能否用32P和35S同时标记噬菌体？提示：不能。如果同时用32P和35S标记噬菌体，在沉淀物和上清液中都能检测到放射性，不能形成对照，无法判断是哪种成分侵入了大肠杆菌。1．实验误差分析(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中有少量放射性的原因①保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。②保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液中，也会使上清液的放射性含量升高。(2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中也有少量放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量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，使沉淀物中出现少量的放射性。2．肺炎双球菌体外转化和噬菌体侵染细菌实验比较对比项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验不同点DNA与蛋白质分开的方式采用直接分离法，即真正将S型细菌的DNA与其他成分分离，然后用每种单一成分与R型细菌混合培养，做体外转化实验采用放射性同位素标记法分别标记DNA和蛋白质进行实验，以便单独观察它们各自的作用对照原则相互对照自身对照对比项目肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验不同点实验结论证明DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质(因蛋白质没有进入细菌体内)相同点①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用②都遵循对照原则③都能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质1．判断正误(1)进行噬菌体侵染细菌实验时，应分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体。(

)(2)分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养。(

)(3)用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(

)×

×

√

2．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，研究各自的遗传效应D．应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递解析：本题考查肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验，准确理解教材实验、掌握相关实验的特点是解题的关键。艾弗里等人的肺炎双球菌体外转化实验，首次证明DNA是使R型细菌转化为S型细菌的物质；赫尔希与蔡斯通过噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，两者都是设法将DNA与蛋白质分离，单独地、直接地观察各自在遗传中的作用。肺炎双球菌转化实验没有用到同位素示踪技术。答案：C3．如图表示用同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和大肠杆菌的蛋白质(氨基酸)，然后进行“噬菌体侵染细菌实验”，侵染后产生的子代噬菌体(10～1000个)与亲代噬菌体形态完全相同，而子代噬菌体的DNA和蛋白质中含有的标记元素应是(

)A．31P、32P和35S

B．31P、32P和32SC．31P、32P和32S、35S D．32P和32S、35S解析：在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。并且S仅存在于蛋白质中，99%的P都存在于DNA中。当T2噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA全部注入大肠杆菌细胞内，而其蛋白质外壳则留在细胞外面。T2噬菌体的DNA进入细菌体内后，利用细菌的组成成分，来合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，因此子代噬菌体的DNA都含31P、少数DNA含32P，所有子代噬菌体的蛋白质都含35S。答案：A研究表明，有些生物的遗传物质是RNA，如烟草花叶病毒。阅读教材内容，完成下列问题的思考。知识点三DNA是主要的遗传物质1．验证RNA是遗传物质的实验(1)材料：________________。(2)过程及结果：(3)结论：________________。烟草花叶病毒

RNA是遗传物质

2．生物的遗传物质绝大多数生物的遗传物质是________，因此________是主要的遗传物质。DNA

DNA

3．互动交流(1)病毒的遗传物质是否都是RNA?提示：不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。(2)细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?提示：细胞质中的遗传物质仍然是DNA。(3)“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”能证明DNA是主要的遗传物质吗？提示：不能，“DNA是主要遗传物质”指的是绝大多数生物的遗传物质是DNA，而这两个实验只能证明DNA是遗传物质，而蛋白质和其他成分不是遗传物质，并不能证明“DNA是主要的遗传物质”。1．不同生物的遗传物质生物类型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实例真菌、原生生物、所有动植物细菌、蓝藻、放线菌等噬菌体、乙肝病毒、天花病毒等HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等核酸种类DNA和RNADNA和RNADNARNA遗传物质DNADNADNARNA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2.对DNA是主要的遗传物质的理解就整个生物界而言，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。就某种生物而言，其遗传物质是DNA或RNA。1．连线2．判断正误(1)病毒的遗传物质是DNA和RNA。(

)(2)DNA是主要遗传物质的原因是绝大多数生物的遗传物质是DNA。(

)×

√

3．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病的病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是(

)A．a过程表示用TMV蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用B．b过程表示用HRV的RNA单独感染烟叶，结果说明其有感染作用C．c、d过程表示用TMV外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”感染烟叶，结果说明该“杂种病毒”有感染作用，表现病症为感染HRV症状，并能从中分离出HRVD．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质解析：由于该实验并没有用烟草花叶病毒的RNA感染烟叶，因此没法证明烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质。答案：D提示：DNA

DNA

DNA

RNA问题探讨1．答案：遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制，传递给下一代等。2．答案：把蛋白质和DNA分开，分别证明其中哪种物质是遗传物质等。解析：这是一道开放性试题，答案并不唯一，只要给出合理答案即可。本节聚焦1．答案：科学家通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。2．答案：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA。旁栏思考题答案：因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于T2噬菌体的DNA组分中。用14C和18O等元素是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA的组分中都含有这两种元素。解析：硫是蛋白质的特征元素，而且在DNA中不含有此元素，磷主要存在于DNA中，在蛋白质中没有此元素，所以选择35S和32P这两种元素分别对蛋白质和DNA进行标记；碳和氧是蛋白质和DNA的共有元素，所以不能用14C和18O分别标记蛋白质和DNA。思考与讨论1．答案：用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20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。解析：