3.1 DNA是主要的遗传物质课件高一下学期生物人教版（2019）必修2

第1节DNA是主要的遗传物质前情回顾：名人榜孟德尔1866年提出“遗传因子”，并总结遗传规律约翰逊1909年把“遗传因子”命名为基因萨顿1903年提出基因在染色体上的假说摩尔根1909年实验证明基因位于染色体上弗莱明等1879年德国生物学家弗莱明经过实验发现染色体。主要组成成分是DNA和蛋白质DNA?蛋白质魏斯曼等1890年减数分裂的研究：为找到基因提供了最正确的线索问题探讨

蛋白质和DNA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。如果你是当时的一位科学家，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？①遗传物质应能够储存大量的遗传信息；②可以准确地复制，并传递给下一代；③结构比较稳定等如：将特定的遗传物质转移给其他生物，观察后代的性状表现任务一：了解科学家对遗传物质的早期推测①20世纪20年代由于对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。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年代资料链接：肺炎链球菌项目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任务二：肺炎链球菌的转化实验③1928年，格里菲斯的研究实验材料：肺炎链球菌、小鼠第一组不死亡第二组死亡第三组不死亡第四组死亡注射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型细菌混合后注射体内转化任务二：肺炎链球菌的转化实验③1928年，格里菲斯的研究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。思考：任务二：肺炎链球菌的转化实验③1928年，格里菲斯的研究思考：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？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？转化的性状可以遗传已经被加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质—“转化因子”

。R+

S活R死S小鼠死亡S活SS中的转化因子转化因子究竟是什么物质？任务二：肺炎链球菌的转化实验在杀死的S型细菌中含有哪些物质？多糖

脂类

蛋白质

RNA

DNA加热杀死的S型细菌但究竟哪一个才是转化因子呢？思考：假如你是艾弗里该如何设计实验来进一步探究？请说出你的实验思路。多糖类的荚膜多糖蛋白质RNADNA脂质S型细菌多糖脂质、蛋白质RNA、DNA等实验设计思路

由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质。因此可用酶解法，将物质单个排除，观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。含R型细菌的培养基分别加入R型细菌？S型细菌？观察菌落产生情况加法原理多糖蛋白质RNADNA脂质S型细菌多糖脂质、蛋白质RNA、DNA等含R型细菌的培养基提取液全部加入加入酶除去特定物质R型细菌？S型细菌？观察菌落产生情况减法原理任务二：肺炎链球菌的转化实验任务二：肺炎链球菌的转化实验④20世纪40年代，艾弗里的研究实验思路：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。活动：阅读教材p44艾弗里的实验内容，将下列表格补充完整。结论：

才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。DNA艾弗里——肺炎链球菌的体外转化实验②没有蛋白质③没有RNA④没有脂质没有DNAP44体外转化任务二：肺炎链球菌的转化实验④20世纪40年代，艾弗里的研究思考：1.第1组实验的结果说明了什么？

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。2.第2至4组的实验的结果和第1组实验结果比较说明了什么？

S型细菌中的转化因子只能使部分R型细菌发生转化。3.第5组的实验结果和第1组实验结果比较说明了什么？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。任务二：肺炎链球菌的转化实验④20世纪40年代，艾弗里的研究DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质结

论注意：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。科学方法与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“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”。自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”例如：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理。例如：艾弗里的肺炎链球菌转化实验。

体内转化实验体外转化实验科学家格里菲思艾弗里及其同事培养场所对照设置实验结论联系小鼠体内培养基将R型与S型细菌的毒性对照S型细菌各成分的作用进行对照S型细菌中存在某种转化因子让R→SDNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质材料相同；体内转化实验是体内转化实验的基础比较两个肺炎链球菌的转化实验(1)将加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌全部是S型活细菌()(2)艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡()×艾弗里的实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型细菌转化为S型细菌。此实验中，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌包括R型活细菌和S型活细菌。×当堂检测任务三：噬菌体侵染细菌的实验⑤1952年，赫尔希、蔡斯的研究赫尔希蔡斯利用放射性同位素标记技术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）资料链接：T2噬菌体（细菌病毒）T2噬菌体侵染大肠杆菌后，就会在自身遗传物质（模板）的作用下，利用大肠杆菌体内的物质（原料）来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。噬菌体增殖的过程DNA（主要元素是C、H、O、N、P）蛋白质（主要元素是C、H、O、N、S）放射性同位素标记技术（标记32p）（标记35s

）实验方法：标记T2噬菌体方法：直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体。T2噬菌体噬菌体是细菌病毒，不能独立生活，必须寄生在活细胞中。故应先培养细菌，再用细菌培养噬菌体。×任务三：噬菌体侵染细菌的实验任务三：噬菌体侵染细菌的实验培养大肠杆菌培养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）（1）获得被标记的T2噬菌体任务三：噬菌体侵染细菌的实验（2）用

去感染

。未被标记的大肠杆菌标记的T2噬菌体（3）短时间培养，搅拌、离心，观察上清液和沉淀物的放射性。离心离心搅拌混合培养沉淀物的放射性很低上清液的放射性很高上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高被32P标记的噬菌体混合培养搅拌被35S标记的噬菌体任务三：噬菌体侵染细菌的实验注意事项：(1)用标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，需要______保温，然后搅拌、离心。(2)搅拌的目的是_________________________________。(3)离心的目的是_____________________________________________________________________________。短时间使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离

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实验结果及分析(1)放射性同位素在试管中的分布情况表明：噬菌体侵染细菌时，_____进入细菌的细胞中，而____________仍留在细胞外。(2)子代噬菌体的标记情况表明：子代噬菌体的各种性状，是通过___________遗传的。6.实验结论：_______才是噬菌体的遗传物质。DNA蛋白质外壳亲代的DNADNA任务三：噬菌体侵染细菌的实验⑤1952年，赫尔希、蔡斯的研究思考：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？搅拌不充分，有少量含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。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？（1）保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内；（2）保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代。任务三：噬菌体侵染细菌的实验⑤1952年，赫尔希、蔡斯的研究利用放射性同位素标记技术35S32P大肠杆菌35S大肠杆菌32P高低低高3.赫尔希等人选用病毒作为实验材料，以病毒作为实验材料具有哪些优点？

病毒结构简单,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。繁殖快，病毒短时间内可大量繁殖。任务三：噬菌体侵染细菌的实验⑤1952年，赫尔希、蔡斯的研究思考：4.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？组成元素蛋白质:C、H、O、N、SDNA：C、H、O、N、P32P35SP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。任务三：噬菌体侵染细菌的实验⑤1952年，赫尔希、蔡斯的研究思考：5.能否用14C和3H标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？

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。

不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为若用32P和35S同时标记噬菌体，离心后上清液和沉淀物中均会具有放射性，无法判断噬菌体遗传物质的成分。艾弗里实验噬菌体侵染细菌实验处理方式对照原则实验结论设计思路直接分离同位素标记法S型细菌的分离物质分别与R型细菌混合培养相互对照分别标记噬菌体DNA和蛋白质的两组实验相互对照设法将DNA与其他物质分开，单独地直接研究各自不同的遗传功能证明DNA是S型细菌的遗传物质，蛋白质不是遗传物质证明DNA是噬菌体的遗传物质，但不能有效证明蛋白质不是遗传物质（蛋白质没有进入细菌体内）两个经典实验的比较任务四：RNA是遗传物质的实验证据⑥烟草花叶病毒侵染烟草的实验

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。任务四：RNA是遗传物质的实验证据⑥烟草花叶病毒侵染烟草的实验观察烟草花叶病毒侵染烟草的实验，思考该实验，可以得出什么结论？感染烟草感染烟草出现病斑不出现病斑实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA蛋白质RNA分离

烟草花叶病毒（RNA和蛋白质）总结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RNADNA动物、植物、真菌原核生物蓝藻、乳酸菌等无细胞结构的生物DNA病毒DNADNAT2噬菌体RNA病毒RNARNA烟草花叶病毒绝大多数生物的遗传物质是

，只有少数生物的遗传物质是

。所以说DNA是主要的遗传物质。DNARNA(3)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质()格里菲思未证明DNA是遗传物质。×当堂检测(4)T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解()×T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内。当堂检测(5)为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体()×病毒没有细胞结构，不能独立代谢，必须用活细胞培养，不能用人工培养基直接培养噬菌体。(6)细菌和病毒作为实验材料，具有个体小、结构简单、繁殖快的优点()√练习与应用DA本节内容当堂检测1．为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为如何选择同位素标记的方案（）A．用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌B．用180或15N培养噬菌体，再去侵染细菌C．将一组噬菌体用32P和35s标记共同标记D．一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳解析：在标记噬菌体时要设法把DNA和蛋白质分开，所以要用DNA和蛋白质所特有的元素分别进行标记。也不能一组噬菌体用32P和35S标记共同标记，这样蛋白质和DNA都具有放射性，结果上清液和沉淀物都有放射性，无法判断哪一种物质进入了细菌。D当堂检测2．噬菌体在（细菌内）增殖过程中利用的原料是（）A．细菌的核糖核苷酸和噬菌体的氨基酸B．噬菌体的脱氧核苷酸核苷酸和细菌的氨基酸C．细菌的脱氧核苷酸和氨基酸D．噬菌体的氨基酸和细菌的脱氧核苷酸C【解析】：噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养基中直接培养，必需营寄生生活。噬菌体繁殖成子代噬菌体DNA和蛋白质的原料都来自细菌。噬菌体在侵染细菌时把蛋白质外壳留在细菌的外面，进入细菌体内的是DNA，然后以自已的DNA为模板利用细菌的脱氧核苷酸合成子代噬菌体的DNA。子代噬菌体蛋白质是在噬菌体DNA指导下以细菌的氨基酸为原料合成的。因此，噬菌体在增殖过程中利用的原料是细菌的核苷酸和氨基酸当堂检测3.用（未被标记）噬菌体去感染体内含有32P的细菌（被标记的细菌），在细菌解体后含32P的是（