3.1DNA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

第三章基因的本质目标010203掌握肺炎链球菌体内和体外转化实验的过程和结论；体验探究生物遗传物质的实验思路；分析比较本节三大实验的实验方法和实验结论。（科学思维、科学探究）认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。（社会责任）通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染等实验认同DNA是主要的遗传物质。（生命观念）学习目标对遗传物质的早期推测情景材料一蛋白质DNA基本单位：常见的21种氨基酸基本单位：4种脱氧核苷酸20世纪20年代支持率很高20世纪30年代,少数支持问题2：你认为遗传物质可能具有什么特点？①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结构比较稳定一、对遗传物质的早期推测首先向“遗传物质是蛋白质”提出挑战的科学家有哪些？艾弗里赫尔希格里菲思蔡斯“我们表示怀疑！”问题3：他们做了什么实验？肺炎链球菌体内转化实验所用实验材料有哪些？S型和R型细菌有什么区别？第四组活的S型细菌是如何出现的？对比一组和二组、三组和四组的实验现象，你能得到什么结论？本实验能得出什么结论？234

1合作探究一：请同学们自主阅读教材P43，小组合作思考讨论完成问题。

二、肺炎链球菌的转化实验项目S型细菌R型细菌菌落菌体有无毒性表面光滑

表面粗糙

有无多糖类的荚膜二、肺炎链球菌的转化实验（一）体内转化实验：（1）科学家：1928年【英】格里菲斯（2）实验材料：肺炎链球菌不死亡死亡不死亡死亡注射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型细菌混合后注射说明加热致死的S型细菌无毒说明S型细菌有毒说明R型细菌无毒说明加热杀死的S型细菌中存在某种转化因子使R型细菌转化成了S型细菌对照原则、单一变量原则（3）实验过程：（一）体内转化实验：二、肺炎链球菌的转化实验（一）体内转化实验：（4）结果分析：加热杀死S型菌R型活菌

S型活菌转化格里菲斯推断：①加热杀死的S型细菌含有某种促成R型活细菌转化成S型活细菌的转化因子。②这种性状的转化是可以遗传的。问题4：如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是哪一种物质，你该如何设计这个实验？二、肺炎链球菌的转化实验（二）体外转化实验：（1）科学家：1944年【美】艾弗里（2）实验材料：肺炎链球菌（3）实验思路：DNA蛋白质

RNA脂质多糖S型细菌组分图第一组有R型细菌的培养基S型细菌的细胞提取物+第二至四组有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取物+混合混合第五组有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取物+混合DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）S型细菌R型细菌S型细菌R型细菌只长R型细菌对照原则、单一变量原则实验结论（1）DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。（2）蛋白质等其他物质不是遗传物质。（4）实验过程：（二）体外转化实验：二、肺炎链球菌的转化实验（二）体外转化实验：（5）注意事项：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；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。S型细菌的DNA不能使小鼠致死。问题5：在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中他用到了什么科学方法？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”二、肺炎链球菌的转化实验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情景材料二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和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢?1952年，赫尔希和蔡斯

噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验所用实验材料是什么？有哪些优点？通过阅读教材文字及示意图，归纳概括噬菌体侵染细菌的实验步骤。归纳赫尔希和蔡斯的实验运用的科学实验方法。尝试分析35S标记组、32P标记组放射性主要出现放射性在离心管中的位置。234

1合作探究一：请同学们自主阅读教材P44-46，小组合作思考讨论完成问题。

三、噬菌体侵染细菌实验三、噬菌体侵染细菌实验（一）科学家：赫尔希蔡斯1952年噬菌体利用放射性同位素标记技术，另一个有说服力的实验三、噬菌体侵染细菌实验（二）实验材料：T2噬菌体尾部头部DNA蛋白质（1）优点：①

是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。②③④头部和尾部的外壳是由蛋白质构成，头部内含有DNA。在自身遗传物质的指导下进行繁殖,原料来自大肠杆菌子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。三、噬菌体侵染细菌实验（二）实验材料：T2噬菌体

T2噬菌体增殖过程（视频）吸附合成组装释放注入问题1：T2噬菌体哪一种物质进入了大肠杆菌体内？（是DNA还是蛋白质）三、噬菌体侵染细菌实验（三）科学方法：放射性同位素标记法DNA和蛋白质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？放射性分别标记DNA和蛋白质选择什么元素进行放射性标记（C、H、O、N、S）——用32P标记——用35S标记尾部头部DNA蛋白质（C、H、O、N、P）问题2：能不能标记C、H、O、N？三、噬菌体侵染细菌实验（四）实验过程：问题3：怎样标记噬菌体呢？能否在含放射性同位素的培养基中标记噬菌体？

不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，应用含被标记的大肠杆菌培养基培养噬菌体。第一步：培养带标记的噬菌体：含放射性同位素35S培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含35S）T2噬菌体（含35S）培养噬菌体含放射性同位素32P培养基培养大肠杆菌大肠杆菌（含32P）T2噬菌体（含32P）培养噬菌体三、噬菌体侵染细菌实验（四）实验过程：第二步：标记的噬菌体侵染细菌：35S标记噬菌体组35S标记的噬菌体用35S标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性上清液放射性很高沉淀物放射性很低子代噬菌体中无35S实验结果分析搅拌的目的离心的目的上清液放射性很高说明什么沉淀物放射性很低说明什么使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌搅拌不充分不能证明蛋白质不是遗传物质。三、噬菌体侵染细菌实验（四）实验过程：第二步：标记的噬菌体侵染细菌：32P标记噬菌体组32P标记的噬菌体子代噬菌体中含32P用32P标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合经短时间保温后用搅拌器搅拌离心检测上清液和沉淀物中的放射性物质细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性上清液放射性很低沉淀物放射性很高实验结果分析沉淀物放射性很高上清液放射性很低说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；

培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。说明DNA是真正的遗传物质三、噬菌体侵染细菌实验（五）实验结论：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无放射性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不能证明蛋白质不是遗传物质合作探究二：通过以上学习，请小组合作思考讨论完成问题。

三、噬菌体侵染细菌实验1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？三、噬菌体侵染细菌实验问题1：艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？

个体小，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。繁殖快，细菌20-30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。问题2：从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？

艾弗里在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下，实验结果会有什么变化。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质（如糖类、脂质、蛋白质等）三、噬菌体侵染细菌实验问题3：艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？（1）艾弗里采用的主要技术手段：细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。（2）赫尔希采用的主要技术手段：噬菌体培养技术、同位素标记技术、物质的提纯和分离技术等。（3）启示：科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验实验者思路分离方式结论设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。酶解法:分别加入到R型菌中同位素标记法：标记DNA和蛋白质DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质格里菲思艾弗里赫尔希和蔡斯加热杀死的S型菌体内有“转化因子”三个经典实验比较三、噬菌体侵染细菌实验情景材料三

目前，已有充分的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。思考：

只有DNA是遗传物质吗？下面这些生物的遗传物质是什？流感病毒COVID--19（HIV）SARS病毒RNA蛋白质分别侵染健康烟草植株患病不患病四、RNA是遗传物质的证明实验（一）实验材料：烟草花叶病毒、烟草（二）实验过程：得到全新病毒不能得到病毒结论：RNA是烟