DNA是主要的遗传物质 课件 2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

1．下图甲病（显性基因为A，隐性基因为a）和乙病（显性基因为B，隐性基因为b）两种遗传病系谱图。已知II1不是乙病基因的携带者（不考虑X、Y同源区段），下列叙述中不正确的是（

）A．甲病是常染色体上显性基因控制的遗传病B．乙病的致病基因位于X染色体上C．Ⅲ1与Ⅲ5结婚生出患病男孩的概率是1/8D．Ⅲ1与Ⅲ4结婚生出患甲病女孩的概率是1/4D2．甲病（用A或a表示）是一种未知的遗传病，乙病（用B或b表示）是红绿色盲，下图为某家系的系谱图，没有突变发生。下列选项正确的是（

）A．甲病为伴X染色体隐性遗传病B．III1的乙病致病基因不可能来自I1C．II3与I2基因型相同的概率是1/3D．若II3与II4再生一个女孩，同时患两病的概率为1/9B第三章基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质11866年孟德尔发现遗传定律遗传物质是蛋白质还是DNA?21891年科学家描述减数分裂全过程31903年萨顿假说：基因和染色体存在平行关系520世纪中叶染色体主要由蛋白质和DNA组成1909年4摩尔根证明：基因在染色体上科学家的足迹20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。在这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。问题探讨1.你认为遗传物质可能具有什么特点？遗传物质应能够储存大量的遗传信息，可以准确地复制，并传递给下一代，结构比较稳定等等。2.你认为证明某一种物质是遗传物质的

可行方法有哪些?例如，将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现等。DNA蛋白质染色质

染色体由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。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。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。20世纪30年代一、对遗传物质的早期推测要通过实验证明遗传物质是DNA还是蛋白质或是其他物质，最关键的设计思路是什么？

必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。二、肺炎链球菌的转化实验格里菲思艾弗里艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验格里菲斯的肺炎链球菌体内转化实验二、肺炎链球菌的转化实验（一）了解肺炎链球菌1.肺炎链球菌是一种能引起人的肺炎和呼吸系统疾病的细菌。对小鼠也有极大的杀伤力，使小鼠患肺炎，并发败血症死亡。20世纪初，肺炎大爆发，美国每年有5万人因肺炎去世。而引发肺炎的罪魁祸首是肺炎链球菌。肺炎链球菌2.肺炎链球菌的种类项目S型细菌R型细菌菌落菌体毒性表面光滑

（Smooth）表面粗糙（rough）小鼠不致死可使小鼠致死多糖类的荚膜为什么R型细菌不致病？1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎链球菌的致病情况。格里菲思的小鼠体内转化实验所用的两种肺炎链球菌格里菲思(F.Griffith)微生物学家格里菲思的小鼠体内转化实验过程共同体学习：阅读课本P43，思考并讨论以下问题：1.根据第一、二组实验，你能得出什么样的结论？2.根据第二、三组实验，你能得出什么样的结论？3.第四组实验中为什么会出现活的S型细菌？（二）格里菲思的体内转化实验第二组注射R型活细菌小鼠不死亡第一组小鼠死亡，分离出S型活细菌注射S型活细菌小鼠不死亡第三组注射加热致死的S型细菌小鼠死亡，分离出S型活细菌第四组R型活细菌+加热致死S型细菌对照原则、单一变量原则1.对比第一、第二组的实验现象，说明了什么？R型活细菌不会使小鼠死亡，而S型活细菌可使小鼠死亡。2.对比第二、第三组的实验现象，说明了什么？加热致死的S型细菌不会使小鼠死亡。实验现象分析3.

第四组小鼠为什么会死亡？体内分离出的S型细菌从哪里来？猜想1：S型细菌死而复生。猜想2：R型活细菌转化为S型细菌。4.

这种转化产生的S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，又说明了什么？转化的性状可以稳定遗传加热致死的S型细菌使部分活的R型细菌发生了转化，变成了活的S型细菌，使小鼠死亡。体内分离出的S型细菌由R型细菌转化而来。R型菌S型菌

转化因子S型菌

后代5.在杀死的S型细菌中含有哪些物质？哪一个才是转化因子呢？如何才能在这些物质中将它找出来呢？多糖脂质蛋白质RNADNA……多糖蛋白质RNADNA脂质S型细菌资料：已知在80-100℃温度范围内，蛋白质将失去活性，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55℃时，DNA的结构会恢复，蛋白质不会。（三）艾弗里的体外转化实验

实验目的：

实验材料：

自变量：

因变量：

找到转化因子是什么？培养基、R型活细菌、S型细菌的细胞提取物、各种酶加热杀死的S型细菌中各种物质的成分R型细菌是否被转化①第一组中加热致死后的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活细菌。这说明什么？②实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？③第一至四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？共同体学习：阅读课本P44，思考并讨论以下问题：（三）艾弗里的体外转化实验1.制备S型细菌的细胞提取液S型细菌死亡的S型细菌S型细菌的细胞提取液加热致死破碎，使用酶除去绝大部分糖类、蛋白质、脂质提取物中含有少量蛋白质、脂质和RNA、DNA。

蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。用酶解法分别去除细胞提取液中各种成分后，观察S细菌提取液能否将R型细菌转化。2.实验设计思路（三）艾弗里的体外转化实验3.实验过程有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌混合混合有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。对照原则、单一变量原则①第一组中加热致死后的S型细菌的细胞提取物与R型活细菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活细菌。这说明什么？

S型细菌的细胞提取物（蛋白质、脂质和RNA、DNA）中含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的物质-转化因子。②实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？加入蛋白酶是为了证明实现转化的不是蛋白质；加入RNA酶是为了证明实现转化的不是RNA；加入酯酶是为了证明实现转化的不是酯类物质。③第一至四组的实验结果为什么既有R型细菌，又有S型细菌？

S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。实验现象分析④第五组，用DNA酶处理S型细菌的细胞提取液之后再与R型活细菌混合培养，为什么培养皿中只有R型细菌？DNA酶能水解DNA，从而破坏了DNA分子的结构，使其丧失转化功能。DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质结

论⑤S型细菌的细胞提取物中已经去除了蛋白质，那么加入蛋白酶的这一组实验是否多余？不多余，并未彻底去除，提取物中去除的是大部分蛋白质、糖类和脂质。后面再加入酶，可以保证与R型细菌反应的S型细菌提取液中不含有S型细菌的蛋白质、糖类和脂质等物质。基因重组R型细菌转化为S型细菌的原理：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X基因控制R型细菌形成荚膜注意：只是少数R型细菌转化为S型细菌知识拓展转化率极低减法原理加法原理含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。举例：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，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。举例：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，就利用了“减法原理”。对照组实验组实验组实验组对照组实验组实验组科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”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巧妙构思用加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化每个实验组用酶解法特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质实验结论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、单一变量原则肺炎链球菌体内转化实验和体外转化实验的比较1.格里菲思用肺炎链球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，关于实验的结论错误的是(

)A.说明了肺炎链球菌的遗传物质是DNAB.说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌C.说明了R型活细菌是无毒性的D.说明了加热致死的S型细菌是无毒性的A2.如图表示某生物兴趣小组做的肺炎链球菌的转化实验，下列相关叙述错误的是(

)BA.DNA酶的作用是水解S型细菌的DNAB.结果1中S型肺炎链球菌占绝大多数C.该实验证明DNA是遗传物质D.结果2中全部为R型肺炎链球菌

但是，仍有人对实验结论表示怀疑。因为艾弗里实验中无法真正去除蛋白质，可能仍存在少量的蛋白质。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？三、噬菌体侵染大肠杆菌的实验（一）了解噬菌体①成分只有蛋白质和DNA②一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，仅能在大肠杆菌内繁殖。③繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在体外。侵入别的细菌合成组装释放吸附注入吸附，注入，合成，组装，释放1.T2噬菌体侵染细菌的过程2.为什么选择T2噬菌体来进行实验？选材的原因：①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。③便于实验控制变量。T2噬菌体在繁殖时，仅将遗传物质导入大肠杆菌，其他物质保留在体外。三、噬菌体侵染大肠杆菌的实验（二）赫尔希与蔡斯的实验赫尔希蔡斯阿弗雷德·赫希与另外两位科学家获得1969年的诺贝尔生理学或医学奖，理由是“发现确认病毒的遗传结构”。不过，玛莎·蔡斯却无缘获得此奖项。哪一种物质进入了大肠杆菌体内？DNA和蛋白质不能直接看到，怎么办？放射性元素分别标记DNA和蛋白质选择什么元素进行放射性标记实验方法：放射性同位素标记法组成元素蛋白质:DNA：C、H、O、N、SC、H、O、N、P35S32P能不能用3H、14C标记噬菌体？能不能同时用32P和35S标记噬菌体？如何标记噬菌体？三、噬菌体侵染细菌的实验蛋白质被35S标记的噬菌体DNA被32P标记的噬菌体在含35S的培养基中培养大肠杆菌在含32P的培养基中培养大肠杆菌未标记的T2噬菌体标记T2噬菌体感染感染得到得到1.实验过程标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌搅拌离心并检测放射性检测子代噬菌体的放射性短时间保温无放射性标记的细菌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。三、噬菌体侵染细菌的实验为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度，侵染细菌。三、噬菌体侵染细菌的实验35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体离心后离心后上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低细菌裂解细菌裂解沉淀物的放射性很高上清液的放射性很低在新形成的噬菌体中没有检测到35S在新形成的部分噬菌体中检测到32P用标记的噬菌体侵染未标记的细菌在搅拌器中搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质35S标记的噬菌体与细菌混合32P标记的噬菌体与细菌混合噬菌体分别被35S或32P标记搅拌后离心搅拌后离心2.实验结果三、噬菌体侵染细菌的实验实验结果噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞，而蛋白质外壳留在细胞外。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的实验结论DNA是噬菌体的遗传物质由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。搅拌不充分理论上上清液沉淀物其中一个大肠杆菌实际上35S标记的一组，沉淀物中出现少量放射性的原因思考讨论保温时间长理论上上清液沉淀物该大肠杆菌有噬菌体侵入实际上部分释放出来释放未来得及侵染实际上保温时间短①保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性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，也会使上清液中出现放射性。思考讨论32P标记的一组，上清液中出现少量放射性的原因T2噬菌体侵染细菌的实验35S标记的噬菌体32P标记的噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体结论放射性高放射性低无放射性放射性高放射性低有放射性

蛋白质没有进入细菌细胞

DNA进入到细菌的细胞中

DNA才是噬菌体的遗传物质结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株得到全新病毒不能得到病毒：RNA蛋白质烟草花叶病毒（TMV）只含蛋白质和RNA患病不患病四、RNA是遗传物质的实验证明五、DNA是主要的遗传物质这句话的含义是：①绝大多数生物以DNA为遗传物质凡是有DNA的生物凡是细胞结构的生物②极少数生物没有DNA，只有RNA一种核酸，则RNA是遗传物质，

如