DNA是主要的遗传物质 高一下学期生物人教版必修2

情境导入

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。如果你是当时的科学家，你会支持哪种观点呢？思考1：遗传物质可能具有什么特点？思考2：证明某一种物质是遗传物质的可行方法有哪些？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；结构比较稳定等如：荧光标记法将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现第1节DNA是主要的遗传物质第3章基因的本质一、对遗传物质的早期推测①20世纪20年代认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。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。②20世纪30年代一、对遗传物质的早期推测艾弗里赫尔希格里菲思蔡斯格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验（1）实验材料：肺炎链球菌比较菌体特点菌落特点有无致病性S型细菌

R型细菌

无有人和小鼠患肺炎小鼠并发败血症死亡无荚膜有荚膜光滑粗糙

肺炎链球菌的体内转化实验（2）实验过程：第一、二组：S型细菌会使小鼠死亡，R型不会使小鼠死亡第二、三组：加热致死的S型细菌不能使小鼠致死加了致死的S型细菌，R型细菌转化为S型细菌致死的S型细菌里面含有某些能够让R细菌转化为S型细菌的活性物质转化因子？肺炎链球菌的体内转化实验(1)加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可恢复的。由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。(2)加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降低到55℃左右时，DNA的结构会恢复，进而恢复活性。加热的原理DNA是转化因子艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟转化因子是什么？加热杀死S型细菌脂类蛋白质RNADNA设计思路：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。减法原理酶解法：用特定的酶分解某一种物质，检测在没有这种物质的情况下R型细菌是否能转化为S型细菌。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型细菌肺炎链球菌的体外转化实验1.

第一组将加热致死的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）中含有促使R型细菌转化为S型细菌的物质——转化因子。肺炎链球菌的体外转化实验2.

实验中加入的蛋白酶、RNA酶和酯酶的作用是什么？分别除去S型细菌细胞提取物中的蛋白质、RNA和脂类物质，以明确这些物质不是转化因子。3.

第二至四组的培养基中既有R型细菌又有S型细菌，说明什么？

蛋白质、RNA和脂类物质并不是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子。肺炎链球菌的体外转化实验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。5.

据此分析，该转化实验的结论是什么？DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质肺炎链球菌的体外转化实验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。注

意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所示，则：①ab段R型细菌数量减少的原因是小鼠体内

形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。②bc段R型细菌数量增多的原因是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。③后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化成的S型细菌繁殖而来的。

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型细菌繁殖而来的。补充：科学方法肺炎链球菌的体外转化实验项目实验者培养细菌位置实验结果实验结论不同点体内转化实验体外转化实验相同与联系格里菲思艾弗里小鼠（体内）培养基（体外）加热杀死的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S型细菌体内有转化因子S型细菌的DNA是遗传物质1.都以肺炎链球菌为实验材料2.实验设计都遵循了对照原则与单一变量原则3.格里菲思的肺炎链球菌实验是艾弗里实验的基础，后者是前者的延伸。肺炎链球菌的体外转化实验1.艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡。（

）2.格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。（

）判断××选择1.(2023·河北唐山高一期末)关于格里菲思的肺炎链球菌转化实验，下列叙述不正确的是(）A.S型肺炎链球菌的菌落是光滑的，R型肺炎链球菌的菌落是粗糙的B.加热致死的S型细菌与R型细菌混合注入小鼠体内，小鼠会患败血症死亡C.该实验证明了S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌D.从病死小鼠中能分离得到S型细菌和R型细菌C延升转化实质：肺炎链球菌转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使的受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组，从而使R型细菌转化为S型细菌。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。有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质完全分开，单独去观察它们的作用呢？2.下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是A.格里菲思认为已经加热致死的S型细菌中含有转化因子B.格里菲思的实验表明S型细菌的DNA可以使小鼠死亡C.艾弗里的实验是格里菲思实验的基础D.艾弗里的实验运用了“加法原理”3.关于艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验，一些科学家认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用，形成荚膜，而不是起遗传作用”。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎链球菌中分离出一种抗青霉素的突变型(抗一S，产生分解青霉素的酶)，提取它的DNA，将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(非抗一R)共同培养。结果发现，某些非抗一R型细菌被转化为抗—S型细菌并能稳定遗传，从而否定了一些科学家的错误认识。下列关于哈赤基斯实验的叙述，错误的是A.该实验结果支持艾弗里的结论B.证明了DNA是主要的遗传物质C.实验巧妙地选用了抗青霉素这一性状作为观察指标D.证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化AB赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验病毒的特点：病毒的种类：植物病毒：专门寄生在植物细胞里的病毒动物病毒：专门寄生在动物和人体细胞里的病毒细菌病毒：专门寄生在细菌细胞里的病毒，也叫噬菌体。1.没有细胞结构，只有蛋白质外壳和核酸组成的核心2.专门寄生在活细胞内，以复制方式增殖。赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验1.实验材料：T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒；头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。（化学组成中，60%是蛋白质，40%DNA）问题：怎样将T2噬菌体的蛋白质和DNA完全分开，单独去观察他们的作用呢？赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验T2噬菌体增殖的过程蛋白质和DNA不能直接观察，怎么办？提示：探究光合作用中元素的转移赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验2.实验方法：放射性同位素标记法主要组成元素C、H、O、N、P主要组成元素C、H、O、N、S用35S标记噬菌体的蛋白质，用32P标记噬菌体的DNA。1.本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用32P和35S进行标记？P是噬菌体DNA特有的元素，S是噬菌体蛋白质特有的元素，用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，可以单独地观察它们各自的作用。赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验2.实验方法：放射性同位素标记法主要组成元素C、H、O、N、P主要组成元素C、H、O、N、S用35S标记噬菌体的蛋白质，用32P标记噬菌体的DNA。2.能否用14C和3H标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？并说明理由。不能用14C和3H标记噬菌体；因为DNA和蛋白质都含C和H，因此无法确认被标记的是何种物质。不能32P和35S同时标记噬菌体；因为若用32P和35S同时标记噬菌体，DNA和蛋白质会同时被标记上，都带有放射性。赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验3.实验思路：如何使噬菌体带上标记？能不能将噬菌体直接培养在含有放射性物质的培养液里？不行，噬菌体是病毒，不能在培养基上培养，必须寄生在活的细菌体内。要想使噬菌体标记上同位素，用噬菌体去侵染带有放射性的同位素的大肠杆菌。如何使大肠杆菌带上标记?用含有放射性的培养液直接培养。培养大肠杆菌培养T2噬菌体噬菌体-蛋白质（35S）32P35S培养大肠杆菌培养T2噬菌体大肠杆菌（32P）噬菌体-DNA（32P）大肠杆菌（35S）赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验未被标记的大肠杆菌标记的T2噬菌体

用

去感染

。离心离心搅拌搅拌混合培养被35S标记的噬菌体被32P标记的噬菌体混合培养赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验短时间保温短时间保温的目的：使噬菌体充分侵染大肠杆菌搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分开离心的目的：让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌4.实验操作过程赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验离心离心搅拌搅拌混合培养被35S标记的噬菌体被32P标记的噬菌体上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高混合培养上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低检测子代噬菌体的放射性可以检测到32P标记的DNA，不能检测到35S标记的蛋白质赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验5.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子代噬菌体蛋白质很高DNA很低蛋白质未进入细菌中DNA进入细菌中很高很低

有32P标记的DNA无35S标记的蛋白质6.实验结论：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赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验注意事项：搅拌搅拌不充分搅拌过于剧烈保温时间时间过短时间过长少量噬菌体外壳仍吸附在大肠杆菌表面，使35S组的沉淀物带有放射性使大肠杆菌破裂，子代噬菌体释放，使32P组的上清液带有放射性部分噬菌体未侵入大肠杆菌内，离心后，使32P组的上清液带有放射性部分噬菌体在细菌内大量繁殖，裂解大肠杆菌，子代噬菌体释放，使32P组的上清液带有放射性使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离使噬菌体充分侵染大肠杆菌赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验1.用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？2.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？搅拌不充分，有少量含S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。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。保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布在上清液中。赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验SARS病毒艾滋病病毒（HIV）流感病毒埃博拉病毒新冠病毒烟草花叶病毒烟草花叶病毒的侵染实验背景知识：烟草花叶病毒（TMV)是由RNA和蛋白质组成的，在感染烟草时，会出现致病斑。蛋白质RNA分别侵染健康烟草植株患病不患病可提取得到病毒不能提取得到病毒：RNA蛋白质RNA是烟草花叶病毒的遗传物质烟草花叶病毒的侵染实验SARS病毒艾滋病病毒（HIV）流感病毒埃博拉病毒新冠病毒烟草花叶病毒DNA是主要的遗传物质生物类型所含核酸遗传物质举例细胞生物真核生物动物、植物、真菌原核生物细菌、蓝细菌非细胞生物DNA病毒T2噬菌体RNA数病毒艾滋病病毒、新型冠状病毒DNA和RNADNARNADNARNADN