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(共59张PPT)
DNA是主要的遗传物质
内容考情——知考向 核心素养——提考能 内容要求 人类对遗传物质的探索过程 生命观念 DNA的结构与其作为遗传物质的功能相适应
近三年考情 2020·全国卷Ⅱ(1)、2018·全国卷Ⅱ(5)、2018·全国卷Ⅲ(1) 科学思维 分析总结肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程，培养逻辑分析能力
科学探究 分析人类对遗传物质探索的实验设计思路
肺炎双球菌转化实验
肺炎双球菌
体内转化实验（格里菲思）
体外转化实验（艾弗里）
侵染大肠杆菌实验
（赫尔希和蔡斯）
DNA是主要的遗传物质
两个实验的比较
烟草花叶病毒感染烟叶实验
生物的遗传物质
综合练习
* 对遗传物质的早期推测
→
→
孟德尔
摩尔根
首次提出“遗传因子”，即“基因”
首次将基因定位到了染色体上
科学研究发现，染色体的主要组成成分为 。
DNA和蛋白质
　　20世纪20年代，人们认识到蛋白质具有多样性，可能蕴含遗传信息，当时多数科学家认为蛋白质是生物的遗传物质；
　　20世纪80年代，认识到DNA由许多脱氧核苷酸聚合而成，但结构不清楚。
遗传物质的探索主要历程
格里菲斯：肺炎双球菌体内转化实验
艾弗里：肺炎双球菌体外转化实验
蔡斯和赫尔希：噬菌体侵染大肠杆菌实验
结论：
结论：
结论：
“S”菌中含有将R菌转化为S菌的物质
DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
DNA是遗传物质
实验材料：
两种肺炎双球菌
多糖类荚膜
R型菌
无荚膜、无毒；
菌落粗糙
S型菌
有荚膜，有毒；
菌落光滑
菌落
　肺炎双球菌
各自的特点？
存活
死亡
存活
死亡　 　 S
　格里菲思 的肺炎双球菌体内转化实验
S型致病菌复活了吗？
　　加热杀死的S型菌中存在某种导致细菌类型发生转化的物质——转化因子。
第四组实验中，死亡小鼠体内分离出的细菌是哪种类型？
结论？
　肺炎双球菌体内转化实验几点注意事项
S菌的DNA可直接导致小鼠患败血症死亡。
本实验证实了DNA是遗传物质。
S菌使小鼠患败血症，使人患肺炎。
×
×
√
请判断：
转化因子到底是什么物质？
　　将各种成分分开，单独、直接地观察它们的作用。
转化因子是DNA，即DNA是遗传物质，
而蛋白质、多糖等不是遗传物质。
结论？
　艾弗里 肺炎双球菌的体外转化实验
思路？
艾弗里使用了哪些实验技术？
细菌培养技术、物质的提纯和鉴定
　　针对学术界的否定意见，艾弗里于1946年用蛋白酶、RNA酶和DNA酶分别处理肺炎球菌的细胞抽提物。
DNA是遗传物质（发挥遗传作用的物质是DNA）
说明了什么？
结果:
蛋白酶 不影响转化活性；
RNA酶 对转化活性无影响；
DNA酶 使转化活性丧失！
【实验分析】
　　第三组实验，加热会使细菌所有物质永久失活吗？
　　蛋白质会变性而永久失活，DNA可以复性！
【实验分析】
Q1：第②组实验结果，在培养基上只有S型吗？
　　不是！大多数还是R型，只有少数是S型。
Q2：艾弗里把第②组实验结果继续分离培养，结果R型的后代全是R型，S型后代全是S型。这样做的目的是？
　　检查转化生成的S型能不能稳定遗传。
【实验分析】
Q3：设置第④组实验的目的？可不可以不设置？
　　进一步确认DNA是遗传物质。可以不设置。
Q4：R菌转化为S菌的实质是什么？
　　S型细菌的DNA片段整合到了R菌的DNA中，使R菌获得了新的遗传信息，从而表现出S菌的特征。即发生了基因重组。
１、下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的说法正确的是（　 ）
该实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
该实验中，加入S型肺炎双球菌DNA的培养基上只出现光滑型菌落
艾弗里提取的DNA中掺杂有非常少的蛋白质，实验没有完全排除蛋白质的作用
肺炎双球菌转化实验证明了DNA是主要的遗传物质
C
【即时巩固】
2、在艾弗里增设了“用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型细菌混合培养”，结果发现培养基上仅有R型细菌生长。设置本实验步骤的目的是（ ）
证明R型细菌的生长并不需要S型活细菌的DNA
补充R型细菌生长过程中所需要的营养物质
可以直接证明S型细菌DNA不是促进R型细菌转化为S型细菌的因素
与“以S型细菌的DNA与R型细菌混合培养”的实验形成对照
D
【即时巩固】
3、艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“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”。
已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型（这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的）。下列实验设计思路能反驳上述观点的是(　　)
A.R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
B.R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌
C.R型菌＋S型菌DNA→预期出现S型菌
D.R型菌＋S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌
A
【即时巩固】
4、将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型、R型细菌的含量变化情况如图所示：
a、从免疫学角度解释，曲线ab段下降的原因是：
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
大量的R型菌被小鼠的
免疫系统消灭
b、曲线bc段上升的原因是：
部分R型细菌转化
为有毒S型细菌后，S菌在小鼠体内增殖，导致小鼠
的免疫力下降，R型细菌大量增殖。
0
含量
时间
a
b
c
R型细菌
S型细菌
　T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
　　T2噬菌体，60%是蛋白质，40%是DNA
1、了解实验对象——T2噬菌体
烟草花叶病毒
HIV病毒
* 病 毒
分类：DNA病毒、RNA病毒
动物病毒、植物病毒、细菌(噬菌体)
成分：蛋白质、DNA 或 RNA
２、厘清实验过程
（你说，我听！）
用含35s的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌
请思考：
保温、搅拌和离心的目的分别是什么？
　保温——让噬菌体侵染细菌；
　搅拌——使吸附在细菌上的噬菌体脱离；
　离心——使质量轻的噬菌体与质量重的细菌分层。
实验离心后出现了什么现象？能得出什么结论？
　现象——上清液放射性很高，沉淀物放射性很低。
　结论——噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌
用含32p 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌
请思考：
该实验离心后出现了什么现象？能得出什么结论？
　现象——上清液放射性很低，沉淀物放射性很高。
结论——噬菌体的DNA进入到细菌
分组 结果 结果分析
对比 实验 (相互 对照) 含35S噬菌体＋细菌 35S主要分布在上清液中，宿主细胞内无35S 35S——蛋白质外壳未进入宿主细胞留在外面
含32P噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内 32P—DNA进入了宿主细胞内
在亲子代之间具有连续性的物质是DNA，即：DNA是遗传物质。
结果及分析 ：
结论
本实验用到哪些实验技术\方法？
　噬菌体的培养技术、同位素标记法、离心等
归纳噬菌体的繁殖过程
1、吸附
2、注入核酸
3、合成核酸和蛋白质
4、装配成新的病毒
5、细胞裂解，
释放出病毒
C
１、噬菌体侵染细菌实验不能证明（　　）
①DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性、稳定性
②DNA分子结构的相对稳定性
③DNA能指导蛋白质的合成
④DNA能产生可遗传变异
⑤DNA是遗传物质
⑥DNA是主要的遗传物质
A．①②③④ B．①③⑤ C．②④⑥ D．④⑥
【对位练习】
请判断以下说法，并说明理由：
T2噬菌体以无丝分裂方式繁殖，并在自身体内合成自己的蛋白质
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，可用荧光标记代替同位素标记；
本实验中仅需“标记32P的一组实验”就可以证明DNA是遗传物质了。
T2的遗传物质主要是DNA。
×
×
×
×
同位素标记法 & 荧光标记法
　　同位素标记法　是用“放射性同位素”代替普通元素实现标记的，标记是“元素”，不会随被标记的化合物或结构的改变而改变。因此可以此法跟踪生物体内的化学变化过程。
　　荧光标记法　是用“荧光物质”通过吸附或特定结构与标记物结合实现标记的，标记是“荧光物”，当被标记物质结构发生改变时，标记物就会脱落！因此法只能用于“前后物质不发生改变”的过程。
Q1：为什么选择 35S 和 32P 作标记 用 C 和 O 等的同位素行吗
　　标记的目的是为了区分DNA和蛋白质，所以应选DNA和蛋白质特有的元素，才能将两者区分开，单独观察其作用。
　　S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中。
　　C、H、O、N元素DNA和蛋白质共有，不能用来标记该实验。
【实验分析】
1.为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为同位素标记的方案应为 （ ）
A.用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌
B.用18O或32P培养噬菌体，再去侵染细菌
C.将一组噬菌体用32P和35S标记
D.一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳
D
【对位练习】
解析 同时用32P、35S标记蛋白质和DNA，都有放射性，也无法判断是哪一个成分发挥作用。必须分两组分别标记进行实验
2、根据蔡斯和赫尔希的实验设计回答下列问题：
① 上清液和沉淀物中的成分分别是 和＿＿＿＿＿。
② 进入细菌体内的是噬菌体的 ,依据是： ＿
＿＿＿。
③ 该实验能否证明DNA是遗传物质？能否证明蛋白质不是物质？
④ T2噬菌体复制所需原料来自 ，子代T2噬菌体
蛋白质外壳合成场所是 。
噬菌体外壳
细菌
DNA
32P标记的噬菌体感染，放射性主要在沉淀物中
只能证明DNA是遗传物质。
【对位练习】
大肠杆菌
大肠杆菌的核糖体
Q2：32P和35S的分别存在于噬菌体的DNA和蛋白质的什么部位？
（形成二硫键）
【实验分析】
1.在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，在下图中标记元素所在部位依次是(　　)
A
【对位练习】
A.①④　　B.②④　　C.①⑤　　D.③⑤
1、先标记细菌
细菌 + 含有 的培养基→ 含35S的细菌
细菌 + 含有 32P 的培养基→ 含 的细菌
2、用未标记的噬菌体侵染已标记的细菌
噬菌体 + 含35S的细菌→含 的噬菌体
噬菌体 + 含32P的细菌→含 的噬菌体
35S
32P
35S
32P
Q3：如何对噬菌体进行标记
【实验分析】
C
用标记物培养细菌
　↓
用已标记的细菌
培养噬菌体
　↓
噬菌体被标记
　↓
用未标记的细菌
培养已标记的噬菌体
　↓
离心分离
　↓
放射性检测
　　赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质，实验包括4个步骤：
①用没标记的细菌培养噬菌体；
②35S和32P标记噬菌体；
③放射性检测；
④离心分离。
实验步骤的先后顺序为 ( )
　A.①②③④
B.④②①③
C.②①④③
D.②①③④
【对位练习】
Q4：噬菌体子代中的元素来源？
　　噬菌体侵染细菌要经过五个步骤：
“吸附→注入核酸→合成→组装→释放”
　　噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内，除噬菌体的DNA做模板作用外，其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。
【实验分析】
DNA 特有 蛋白质 特有 DNA 和 蛋白质
共 有
噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N
细菌 31P 32S 12C、1H、16O、14N
子代 噬菌体 32P
31P 32S 14C、3H、18O、15N
12C、1H、16O、14N
【实验分析】
噬菌体子代中的元素来源问题分析：
1、用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，用这种噬菌体去感染培养基中有31P和15N的大肠杆菌，则新生的噬菌体内可含有（ ）。
A、均不含有35S，部分含有15N
B、均不含有32P，全部含有15N
C、部分含有32P，全部含有15N
D、部分含有35S，全部含有15N
提醒：一定要看清 ①标记元素，P还是S？ ②标记对象，噬菌体还是细菌？
C
【对位练习】
2、用烟草花叶病病毒去感染已含有放射性同位素C、H、O、N的烟草叶片，一段时间后，把叶片中的病毒分离出来，进行放射性检测，则具有放射性的是（ ）
A、病毒DNA B、病毒蛋白质外壳
C、病毒所有部分 D、病毒无放射性
C
（1）第二组实验中，子代噬菌体蛋白质外壳中存在的氧元素是＿＿＿（16O ＼ 18O）。一般的说，第三组实验中，子代噬菌体的DNA中＿＿＿＿＿＿（一定含有 \ 一定不含有\不一定含有）14C。
第一组 第二组 第三组
噬菌体成分 用35S标记 未标记 用14C标记
大肠杆菌成分 用32P标记 用18O标记 未标记
18O
科研工作者做噬菌体侵染细菌的实验时，分别用同位素32P、35S、18O和14C对噬菌体以及大肠杆菌成分做了如下标记。请回答下列问题：
不一定含有
（2）假设在第一组实验中，噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，那么从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有32P的噬菌体和35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的＿＿＿＿＿＿。
（3）第二组与第三组实验经过一段时间培养后离心，检测到放射性的主要部位分别是＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿。
100%、0
沉淀物 沉淀物和上清液
第一组 第二组 第三组
噬菌体成分 用35S标记 未标记 用14C标记
大肠杆菌成分 用32P标记 用18O标记 未标记
（4）若第一组和第三组的噬菌体标签脱落，无法辨别，请设计实验进行鉴别，写出实验设计思路并预测实验结果。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
　　让第一组和第三组的噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌，保温、离心，比较沉淀物中放射性强度大小，放射性强度很低的是第一组噬菌体，放射性强度较高的是第三组噬菌体
第一组 第二组 第三组
噬菌体成分 用35S标记 未标记 用14C标记
大肠杆菌成分 用32P标记 用18O标记 未标记
　　原因一：保温时间过短，有一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；
　　原因二：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，也会使上清液放射性含量升高。
Q5：用32P标记DNA实验时，上清液中有少量放射性，可能的原因是？
【实验分析】
　　可能是由于搅拌不充分，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。
Q6：用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因？
【实验分析】
噬菌体侵染细菌的实验中，2次用到大肠杆菌：
第一次是对噬菌体进行同位素标记；
第二次是将带标记元素的噬菌体与大肠杆菌进行混合培养，观察同位素的去向。
Q7：噬菌体侵染细菌的实验中，大肠杆菌的用了几次，目的分别是什么？
　　肺炎双球菌转化实验与噬菌体侵染细菌实验比较
科学家 实验名称 实验材料 结 论
格里菲斯 肺炎双球菌的
体内转化实验 肺炎双球菌 小鼠
艾弗里 肺炎双球菌的
体外转化实验 肺炎双球菌 培养基
赫尔希
蔡斯 噬菌体侵染大肠杆菌
放射性同位素示踪法 噬菌体 大肠杆菌
相同思路：
将DNA和蛋白质分开，单独研究各自的作用。
加热杀死的S型菌
存在转化因子
转化因子的DNA
DNA是遗传物质，
蛋白质、多糖等不是
DNA是遗传物质
没有证明蛋白质不是
实验材料： 。
烟草花叶病毒(TMV)
　　烟草花叶病毒侵染烟草实验
基本成分是蛋白质和RNA，体内无DNA。
RNA是遗传物质的证据
——烟草花叶病毒(TMV)对烟草的感染与重建
实验1：感染实验
结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 。
实验2：重建实验
RNA
　　甲、乙为两种不同的病毒，经病毒重建形成
“杂种病毒”丙，用丙病毒侵染植物细胞，在植物
细胞内产生的新一代病毒可表示为（ ）
D
【对位练习】
为什么常选用细菌或病毒作为实验材料来做实验？
结构简单,容易分离DNA和蛋白质
繁殖速度快,容易看出因遗传物质的改变导致的结构和功能的变化
生物的遗传物质
DNA的分布
真核生物:
细胞核 线粒体 叶绿体
原核生物
拟核 质粒
DNA病毒
RNA的分布
真核生物
细胞核 细胞质
原核生物
细胞质
RNA病毒
生物界中核酸的分布
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞 生物 真核生物
原核生物
非细胞生物 大多数病毒
少数病毒
DNA和RNA
DNA和RNA
DNA
DNA
仅DNA
仅ＲNA
DNA
ＲNA
结论：DNA是主要的遗传物质
不同生物体内核酸的种类和遗传物质
总结：
具有细胞结构的生物，无论是真核生物还是原核生物，其遗传物质一定是DNA；
病毒的遗传物质是DNA或RNA，
生物（对整个生物界）的主要遗传物质是DNA。
1.下列关于遗传物质的叙述,哪一项是不正确的
核酸是一切生物的遗传物质
除部分病毒外,生物的遗传物质都是DNA
绝大多数生物的遗传物质是DNA
生物细胞内DNA较多,所以DNA是主要的遗传物质
注意：DNA是主要的遗传物质是针对整个生物
界而言，而不是针对某个细胞
【对位练习】
2.下列有关遗传物质的说法，错误的是 ( )
A.生物的遗传物质是脱氧核糖核酸
B.生物的主要遗传物质是脱氧核糖核酸
C.病毒的遗传物质是DNA或RNA
D.控制细胞核遗传和细胞质遗传的物质都是DNA
A
（1）人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中遗传
物质的核苷酸分别有多少种 ( )
A.8、4、4、8 B.4、4、4、4
C.5、4、4、5 D.8、4、5、4
1.回答下列有关遗传物质的问题：
【综合练习】
B
A
C
（2）上述四类生物中组成它们的核酸的核苷酸种
类分别是（ ），这些核酸中含氮碱基种类分
别是（ ）。（答案仍从（1）选项中选择）
（4）下列哪项不是蚕豆遗传物质的载体（ ）
　　A.染色体 B.叶绿体
　　C.线粒体 D.核糖体
D
D
（3）下列有关遗传物质的叙述正确的是（ ）
A.DNA是所有生物的遗传物质
B.真核生物的DNA都以染色体为载体
C.遗传物质在亲代与子代之间传递性状
D.核酸是一切生物的遗传物质
【2017新课标Ⅰ】29．（10分）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型；假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路；（2）预期实验结果及结论。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）
实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。
结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；
反之为DNA病毒。
构建知识网络

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