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(共46张PPT)
第17讲 DNA是主要的遗传物质
【知识框架】
1
2
3
4
6
提出“遗传因子” 并总结遗传规律
孟德尔
把“遗传因子”命名为基因
约翰逊
提出基因在染色体上的假说
萨 顿
实验证明基因位于染色体上
摩尔根
科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质
5
DNA

蛋白质
20世纪中叶
对遗传物质的早期推测
讨论：作为遗传物质应该具备怎样的特点？
①能够准确地复制自己，传递给下一代；
②能贮存大量的遗传信息；
③结构比较稳定；
④能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和代谢。
R型、S型肺炎双球菌和小白鼠
荚膜的化学本质是多糖
1
实验材料：
类型 图示 菌落表面形态 有无荚膜 有无致病性　
S型细菌 光滑Smooth 有 有
R型细菌 粗糙Rough 无 无
2
格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验
R型菌
对照原则、单一变量原则
将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射
说明R型菌无毒性
说明S型菌有毒性
说明加热杀死的S型菌失去毒性
说明什么呢？
第一组
第二组
第三组
第四组
加热杀死的S型细菌中，含有某种促R型活细菌转化为S型细菌的活性物质——“转化因子”
这种转化因子究竟是什么物质呢？
①对比第一、二组的实验现象，这说明了什么？
④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？
由于体内有活的S型细菌的作用。
活的R型细菌转变成了活的S型细菌。
加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。
②第四组小鼠为什么会死亡呢？
③第四组活的S型细菌如何出现？
S型活细菌会使小鼠死亡。
结论
格里菲思-肺炎链球菌的体内转化实验分析：
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
DNA
脂质
S型细菌
关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。
要确定“转化因子”是什么，关键思路是什么？
有R型细菌的培养基
S型细菌的细胞提取物
第一组
+
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
第二~四组
+
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
第五组
DNA酶
蛋白酶（或RNA酶、酯酶）
艾弗里
3
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
3
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
该实验的设计遵循哪些原则：
单一变量原则和对照原则
“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
结论:
3
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验
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；
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质：
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
R型细菌转化成S型细菌
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.
该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
遵循单一变量原则和对照原则。
其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。（P46)
最大的困难：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等）
结论
艾弗里-肺炎链球菌的体外转化实验分析：
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。
与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。
例如，艾弗里的肺炎链球菌转化实验。
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。 (必修2 P46)例如，“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验。
自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”
[归纳拓展]　肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较
项目 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 小鼠体内 培养基(体外)
实验构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 利用不同的酶，每一实验组特异性地去除一种物质，从而观察这种物质对转化的影响
结果观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型
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，蛋白质等不是遗传物质
联系：①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌；②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA；③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则 延伸思考
(源于必修2 P43图3－2)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_________
________________________________________________。
②bc段R型细菌数量增多的原因是______________________________
________________________________________________________。
③后期出现的大量S型细菌是由 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
延伸思考
(4)上述实验中格里菲思是通过观察小鼠的生活情况来判断R型和S型细菌，除此之外，你还可以通过怎样的方法区别R型和S型细菌？
提示　菌落形态。
延伸思考
———■链教材资料·发展科学思维■———
1．(必修2 P43“图3 -2”延伸思考)体内转化实验中“加热”是否已导致DNA和蛋白质变性？请说明理由。
提示：加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复活性。
2．(必修2 P44“图3 -3”延伸思考)体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时的遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？
提示：实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。
主要组成元素
C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
1
噬菌体的结构
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。
放射性同位素标记法
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
吸附
注入
合成
组装
释放
T2噬菌体只提供遗传物质(DNA)作为模板，
脱氧核苷酸、氨基酸、ATP、酶等均由大肠杆菌提供。
思考：细菌为噬菌体繁殖提供了什么呢？
2
噬菌体侵染细菌的过程
3
赫尔希和蔡斯的实验过程
（1）标记大肠杆菌
阅读P44-45，思考：如何标记噬菌体？能否用含35S的培养基直接标记噬菌体的蛋白质，用32P标记噬菌体的DNA？
+
培养
含32P的_________
大肠杆菌
含32P的细菌培养基
大肠杆菌
含35S的_________
大肠杆菌
含35S的细菌培养基
+
培养
大肠杆菌
（2）标记T2噬菌体
含35S的_________
T2噬菌体
含35S的大肠杆菌
+
培养
T2噬菌体
含32P的_________
T2噬菌体
含32P的大肠杆菌
+
培养
T2噬菌体
甲组
乙组
标记的噬菌体
侵染未标记的大肠杆菌
短时间保温后搅拌
离心
搅拌目的：
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染大肠杆菌；
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
离心的目的：
3
赫尔希和蔡斯的实验过程
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T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
（3）已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
35S标记的噬菌体
用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合
搅拌后离心
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
上清液放射性_____
沉淀物放射性_____
很低
子代噬菌体中无35S
不能证明蛋白质不是遗传物质。
上清液放射性很高，说明_____________________________________
T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
沉淀物放射性很低，原因是_____________________________________
搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上，随细菌离心到沉淀物中。
（3）已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
甲组
很高
32P标记的噬菌体
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
说明DNA是真正的遗传物质。
子代噬菌体中含32P
用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合
细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性
上清液放射性_____
沉淀物放射性_____
很高
沉淀物放射性很高，说明_____________________________________
上清液放射性很低，原因是_____________________________________
保温时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌；
保温时间过长，部分子代噬菌体已经释放。
（3）已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌
搅拌后离心
乙组
很低
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
想一想：这一结果说明了什么？
有32P标记的DNA
无35S标记的蛋白质
子代噬菌体体内有亲代噬菌体的DNA，但没有其蛋白质。DNA才是真正的遗传物质。
补充：同时还能证明DNA能够指导蛋白质的合成 。
4
实验结果
5
实验结论
思考
(1)本实验采用的对照方法是什么？
提示　对比实验(相互对照)。
(2)实验过程中，两次涉及大肠杆菌，这两次涉及的大肠杆菌有何区别？
提示　第一次是有标记的大肠杆菌，第二次是未被标记的大肠杆菌。
(3)能否用3H、14C标记噬菌体？
提示　不能，因为C、H是DNA和蛋白质的共有元素，无法确认被标记的是何种物质。
(4)尽管艾弗里、赫尔希等人的实验方法不同，但其最关键的实验设计思路却有共同之处，你能否具体指出关键之处？
提示　设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。
蛋白质
RNA
分别侵染健康烟草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
烟草花叶病毒组分单独侵染烟草实验
(1)实验过程及现象
1
烟草花叶病毒感染烟草的实验
RNA
蛋白质
(2)实验结论：
是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是烟草花叶
病毒的遗传物质。
RNA
蛋白质
TMV 2
RNA 2
蛋白质 2
蛋白质 1+RNA 2
TMV 2
TMV 1
RNA 1
蛋白质 1
蛋白质 2+RNA 1
TMV 1
烟草花叶病毒重建实验示意图
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA
：
拓 展
DNA
DNA是主要的遗传物质
2
生物体内的核酸种类及遗传物质
提醒：具体某种生物的遗传物质是DNA或RNA，不能加“主要”二字。
是主要的遗传物质，因为实验证明 生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。
生物类型 病毒 原核生物 真核生物
体内核酸种类 ____________ ___________ DNA和RNA
体内碱基种类 __种 种 种
体内核苷酸种类 种 种 种
遗传物质 ___________ ______ ______
实例 T2噬菌体、 烟草花叶病毒 乳酸菌、蓝藻 玉米、小麦、人
DNA或RNA
DNA和RNA
4
5
5
4
8
8
DNA或RNA
DNA
DNA
DNA
绝大多数
总结归纳：不同生物的遗传物质
肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 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
放射性同位素标记法：
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”
三个经典实验对比
自主检测
1．DNA是由许多核糖核苷酸聚合而成的生物大分子，核糖核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和核糖。 ( )
2．S型细菌有多糖类的荚膜，菌落表面粗糙，有致病性，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。 ( )
3．艾弗里提出DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 ( )
4．T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA，仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。 ( )
5．赫尔希和蔡斯分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养T2噬菌体。 ( )
6．赫尔希和蔡斯实验表明DNA是主要的遗传物质。 ( )
7．遗传物质除DNA外，还有RNA，如烟草花叶病毒的遗传物质为RNA。 ( )
8．在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。 ( )
×
×
√
√
×
×
√
√
1.(2021·浙江1月选考，15)下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述，正确的是
A.孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B.摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C.T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D.肺炎链球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
D
2．（2022·湖南·高考）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生
A．新的噬菌体DNA合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
C
C
3．（2022年6月·浙江·高考）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是
A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌
B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌
D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
D
4．（2022年1月·浙江·高考）S型肺炎双球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示
下列叙述正确的是
A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解
B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果
C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
5．（2022·山东·高考）液泡膜蛋白TOM2A的合成过程与分泌蛋白相同，该蛋白影响烟草花叶病毒（TMV）核酸复制酶的活性。与易感病烟草品种相比，烟草品种TI203中TOM2A的编码序列缺失2个碱基对，被TMV侵染后，易感病烟草品种有感病症状，TI203无感病症状。下列说法错误的是
A．TOM2A的合成需要游离核糖体
B．TI203中TOM2A基因表达的蛋白与易感病烟草品种中的不同
C．TMV核酸复制酶可催化TMV核糖核酸的合成
D．TMV侵染后，TI203中的TMV数量比易感病烟草品种中的多
D
“遗传物质”探索的3种方法
方法规律
热图分析
某科研小组搅拌、离心后的实验
数据如图所示，则：
①图中被侵染的细菌的存活率基
本保持在100%，本组数据的意义是____________________________。
②细胞外的32P含量有30%，原因是_____________________________
_____。
③上清液中的35S先增大后保持在80%左右，原因是_______________
_____________________。
作为对照组，以证明细菌未裂解
有部分标记的噬菌体还没有侵染
细菌
大约有20%的噬菌体没有与细菌分离
1．某科研人员为了验证格里菲思的肺炎链球菌转化实验，对实验小鼠进行了4次注射实验，如图所示。
下列相关叙述正确的是
A．活菌甲是有荚膜的R型细菌，而活菌乙是无荚膜的S型细菌
B．由注射②和④的结果可知，活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡
C．在死亡的小鼠2的体内应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来
D．死菌乙未导致小鼠3死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫
C
2．科学家利用R型和S型肺炎链球菌
进行了下图所示的实验，试管中添加
R型菌、S型菌提取物及细菌培养液。
下列叙述正确的是
A．E组试管中可观察到光滑型菌落，其余各组试管中只能观察到粗糙型菌落
B．应该用研磨方法杀死S型菌，不能用加热方法，否则实验结果将发生改变
C．实验结果证明DNA能进入R型菌体内，而蛋白质等无法进入R型菌体内
D．若要使实验结果更加有效、可靠，可以采取提高各物质的分离纯度等措施
D
3.某科研小组在格里菲思实验的基础上增加了相关实验，实验过程如图所示，下列叙述正确的是
A.该实验证明了DNA是遗传物质，
　蛋白质不是遗传物质
B.从鼠2血液中分离出来的活菌都
　能使小鼠死亡
C.活菌甲与死菌乙混合后能转化产生活菌乙的原理是基因突变
D.从鼠5体内分离出活菌在培养基上培养，都会产生光滑菌落
D
　4.噬菌体侵染细菌是研究DNA是遗传物质的经典实验，其中的部分实验如图所示(②为离心机)。下列叙述正确的是
A．①中噬菌体DNA复制的模板、原料、能量、酶均由细菌提供
B．适当时间保温后进行②操作，使细菌外的噬菌体与细菌分离
C．③后进行放射性检测，悬浮液中有少量放射性是由于搅拌不充分
D．细菌最终裂解后释放的子代噬菌体中，大多数含有放射性32P
B
C
5.用DNA双链均被32P标记的一个T2噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌，一段时间后释放出了M个子代T2噬菌体。下列有关叙述正确的是
A.用32P标记T2噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法相同
B.这M个子代T2噬菌体中，含32P的T2噬菌体所占的比例为
C.若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代
D.经过培养，得到的M个子代T2噬菌体中有 含有35S
T2噬菌体为病毒，没有细胞结构，不能用培养基直接培养，而大肠杆菌属于原核生物，能用培养基直接培养，A错误；由于DNA的复制为半保留复制，若子代T2噬菌体均同时含32P和35S，则该T2噬菌体只繁殖了一代，C正确；培养过程中原料都来自大肠杆菌，所以得到的M个子代T2噬菌体中都有35S，D错误。
6．图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述错误的是
A．图甲中，AB对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌的抗体
B．图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的
C．图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体完全没有放射性
D．图乙中，若用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中大部分具有放射性
D
7．如图为烟草花叶病毒的感染和病毒重建实验部分示意图，下列相关叙述正确的是
A．图中的两种烟草花叶病毒具有相同的RNA和蛋白质
B．图中重组病毒子代的感染实验，证明了该病毒的遗传物质是核糖核苷酸
C．单用病毒的RNA就能在烟草中产生多个遗传信息相同的子代病毒
D．图中B型烟草花叶病毒子代的组成是RNA B和蛋白质A
C
8．(2022·蚌埠联考)某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质做了进一步研究。请思考并回答下列相关问题：
(1)据研究人员介绍，该病毒的遗传物质比HIV的遗传物质更加稳定。据此可初步推测，该病毒的遗传物质是_______，理由是
______________________________________________________________ 。
(2)通过化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，分析其五碳糖或碱基种类均可作出判断，如果__________________ _______ ，则为DNA；
如果_______________________ ，则为RNA。
(3)也可以用同位素标记技术研究其遗传物质种类，将宿主细胞置于含有放射性标记核苷酸的培养基中培养，再用病毒感染该宿主细胞，一段时间后搜集病毒并检测其放射性。
培养基中的各种核苷酸是否都需要标记？ ，
理由是___________________________________________________ ____。
DNA是双链而RNA是单链，DNA的结构相比RNA更稳定，不易发生变异
DNA
五碳糖是脱氧核糖或含碱基T
五碳糖是核糖或含碱基U
不需要
如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，
在病毒中均能检测到放射性。

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