资源简介

(共40张PPT)
第19讲 DNA是主要的遗传物质
课标要求 素养体现
3.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上 3.11概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上 生命观念：遗传物质具备的条件与其相应功
能的联系。
科学思维：归纳两个经典实验的区别与联
系，对噬菌体侵染细菌的实验误差的分析。
科学探究：两个经典实验的实验思路及实验
结论。
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
一.遗传物质的探索
遗传物质应该具备哪些特点？
在细胞生长和繁殖的过程中，能够精确的自我复制，使得前后代具有一定的连续性；
能够指导蛋白质的合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢的过程；
具有储存大量遗传信息的潜在能力；
结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。
S型肺炎链球菌可以引起人类和小患肺炎，小鼠并发鼠败血症而死亡。
肺炎链球菌
有
有
无
无
R型菌
（菌落粗糙）
S型菌
（菌落光滑）
1.肺炎链球菌的类型
二、肺炎链球菌的转化实验
将R型活细 菌与加热致死的S型 细菌混合后注射
S型菌
④
③
②
①
2.格里菲斯的体内转化实验
实验材料：
R型、S型肺炎链球菌和小鼠
R型细菌无致病性，S型细菌有致病性　
被加热杀死的S型细菌无致病性
R型细菌能转化为S型细菌
对照原则、
单一变量原则
等量原则
教材P43 从第四组实验的小鼠尸体中分离出有致病性的S型活细菌，其后代也是有致病性的S型活细菌。这说明什么？
说明R型细菌转化为S型细菌，这种性状的转化是可以遗传的，即R型细菌转化为S型细菌是遗传物质引起的改变，不是环境引起的改变。
实 验 结 论：
已经加热杀死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。
转化因子是什么？
多糖
脂质 蛋白质
RNA DNA……
多糖
蛋白质
RNA
脂质
加热杀死的S型菌体内含有多种物质，要确定“转化因子” ，关键实验思路是什么？并预测实验结果
DNA
S型细菌
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
将蛋白质、多糖与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定谁是遗传物质。
3.艾弗里的体外转化实验
实验思路：
设法逐步去除S型细菌的各组分后分别与R型活细菌混合培养，观察是否具有转化活性。
结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
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；
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；
注意：
加法原理
与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，利用了“加法原理”。
在对照实验中控制自变量，可以采用“加法或减法原理”。
减法原理
与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如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，这利用了“减法原理”。
对于艾弗里的实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成
了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1931年，道森和西亚成功地在体外进行了转化实验:只在培养皿中使R型菌转化成S型菌，不需要以小鼠为媒介。
道森
西亚
×
——这否认了因小鼠体内免疫物质诱导的解释。
对于艾弗里的实验，不同的科学家分别做出三种质疑：
①R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
②Ｓ品系死菌刺激小鼠体内产生免疫物质，后者刺激Ｒ品系突变成
了Ｓ品系。
③S型菌的遗传物质进入R型菌，合成了S型菌的荚膜。
1933年，阿洛维将R型菌和S型菌的无细胞提取液（所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉）混合，培养皿上仍长出了S型菌。
×
——这否认了R型菌以某种方式使加热杀死的S型菌“复活”。
×
结论是S型菌细胞提取物中含有转化因子，而它的化学本质还是未知的。
(2022·珠海模拟)艾弗里及其同事用 型和 型肺炎链球菌进行培养实验，
结果如下表。下列叙述正确的是( )。
实验组号 接种菌型 对要加入的 型细菌的细胞提取 物所进行的处理 培养基长菌情况
一 型 — 型、 型
二 型 蛋白酶 型、 型
三 型 RNA酶 型、 型
四 型 酯酶 型、 型
五 型 DNA酶 型
①实验采用了自变量控制中的“加法原理” ②第一、第二组说明蛋白质不是转化因子
③加入DNA酶后细胞提取物失去转化活性 ④该实验说明DNA是生物主要的遗传物质
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
D
(2022·抚顺一模)下图表示肺炎链球菌不同品系间的转化过程。在 型菌
转化为 型菌的过程中，下列相关叙述正确的是( )。
D
A.加热杀死的 型菌细胞核中的DNA降解为多个较短的DNA片段
B.转化产生的 型菌中的 由 型菌中的 发生基因突变而产生
C.加入 型菌的DNA和 型活菌的培养基中，一段时间后只存在表面光滑的菌落
D. 型菌表面具有多糖类荚膜，荚膜的形成受DNA（基因）控制
DNA主要组成元素
C、H、O、N、P
蛋白质主要组成元素
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。
三、噬菌体侵染细菌实验
同位素标记法
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
2.噬菌体的增殖
侵入别的细菌
合成
组装
释放
吸附
侵入
吸附
注入
DNA复制和蛋白质合成
组装
释放
蛋白质的组成元素：
DNA的组成元素：
（标记32p）
（标记35s）
放射性同位素标记法
C、H、O、N、S
C、H、O、N、P
（1）实验设计思路：
把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用
（2）实验方法：
35S标记的噬菌体
蛋白质外壳
32P标记的噬菌体
的DNA
3.噬菌体侵染细菌实验
可以直接标记噬菌体吗？
不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活
怎么给噬菌体标记上同位素呢？
(1)标记细菌
细菌+含35S的培养基
细菌+含32P的培养基
含35S的细菌
含32P的细菌
(2)标记噬菌体
噬菌体+含35S的细菌
噬菌体+含32P的细菌
含35S的噬菌体
含32P的噬菌体
标记噬菌体方法：
在分别含有放射性同位素32p 和35s的培养基中培养细菌
分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32p 的噬菌体和含35s的噬菌体
第一组实验（35S标记跟踪蛋白质） 第二组实验（32P标记跟踪DNA）
假设1：注入的是蛋白质，DNA未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
假设2： 注入的是DNA，蛋白质未进入 上清液： 上清液：
沉淀物： 沉淀物：
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
放射性很高
无放射性
吸附-注入-合成-装配-释放
保温、搅拌、离心的目的是？
搅拌的目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离;
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。
保温的目的:让噬菌体的遗传物质有足够的时间注入到大肠杆菌体内
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
放射性低
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
实验结果和结论
1）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上上清液中不含放射性，若上清液中出现了较高的放射性,可能的原因：
上清液和沉淀物放射性分析
①保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。
②保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌体内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中,也会使上清液的放射性升高。
2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,理论上沉淀物中不含放射性,但实验中含有少量放射性的原因：
上清液和沉淀物放射性分析
搅拌不充分，搅拌、离心后,仍有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现了少量的放射性。
小 结
假说-演绎法
观察实验，提出问题
根据事实，做出假说
演绎推理，验证假说
实验检验，得出结论
实验名称
结论
格里菲思的
肺炎链球菌体内转化
艾弗里的
肺炎链球菌体外转化
赫尔希和蔡斯的
T2噬菌体侵染细菌的实验
加热杀死的S型细菌中含有转化因子
DNA是遗传物质，
蛋白质不是遗传物质
DNA才是遗传物质
(2022·潍坊统考)分别用含有 和 的培养基培养大肠杆菌，再用上述
大肠杆菌分别培养T2噬菌体，得到含 或含 标记的T2噬菌体，然后用 或
含 标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短暂保温，再进行搅拌、
离心后检测放射性元素的分布情况。下列相关分析错误的是( )。
A. 标记组，沉淀物中放射性明显高于上清液
B. 标记组，沉淀物和上清液中放射性均较高
C. 标记组， 只存在于部分子代噬菌体的DNA中
D. 标记组， 存在于子代噬菌体的DNA和蛋白质中
D
(2022·南阳期末)科研工作者做噬菌体侵染细菌的实验时，分别用同位素
、 、 和 对噬菌体以及大肠杆菌成分做了如下标记。下列说法不正确
的是( )。
第一组 第二组 第三组
噬菌体成分 用 标记 未标记 用 标记
大肠杆菌成分 用 标记 用 标记 未标记
A.第二组实验中，子代噬菌体蛋白质外壳中存在的氧元素是
B.第三组实验中，子代噬菌体的DNA中不一定含有
C.第一组实验中，噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，释放出的子代噬菌体中含有
的噬菌体和含有 的噬菌体分别占子代噬菌体总数的 、
D.第三组实验中，培养一段时间后离心，检测到放射性主要出现在沉淀物中
D
(1)源于必修2 P46“思考·讨论”：选用细菌或病毒作为探索遗传物质的实验材料的优点有 (填序号，下同)。
(2)源于必修2 P47“练习与应用·拓展应用”：结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点是？
①个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化　②繁殖快
①具有相对的稳定性　②能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性　③能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育　④在特定条件下产生可遗传的变异
RNA是遗传物质
1957年
烟草花叶病毒感染烟草的实验
蛋白质和RNA
烟草未感染病毒
RNA
蛋白质
四、RNA是遗传物质的探索
四、RNA是遗传物质的探索
（2）烟草感染了______________病毒，依据是_______________________________.
（1）烟草花叶病毒由________和_________组成。
RNA
蛋白质
烟草花叶
在感病的烟草叶片中
分离出了烟草花叶病毒.
烟草花叶病毒
车前草病毒
重组病毒
RNA用作RNA病毒遗传物质的实验证据：病毒重组法
感病的烟草叶片
实验结论：RNA也是遗传物质
不同生物的遗传物质
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 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
提示　常见的RNA病毒有：2019新型冠状病毒、烟草花叶病毒、HIV、禽流感病毒等。
结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA。所以说DNA是主要的遗传物质。
是对整个生物界而言。
根据本节的实验总结探究遗传物质的思路和方法
【1】思路
设法将物质分开，单独看作用
【2】方法
④分离提纯法
②同位素标记法
①酶解去除法
③病毒重组法
(2021·深圳调研)将甲细菌提取物（含A、B、C、D四种有机物的混合物）
和活的乙细菌混合培养一段时间后，从培养基中分离出了活的甲细菌。在无法对上
述四种物质进行分离和提纯的前提下，设计相关实验确定 中哪种物质能使乙
细菌转化为甲细菌。要求写出实验设计思路、预期结果及结论。
（1）设计思路：_________________________________________________________
________________________________________________________________________
__________________。
取适量的甲细菌的细胞提取物分成4等份，分别放入4支试管并编号，再分别加入可分解A、B、C、D的酶，一段时间后，分别和有乙细菌的培养基混合培养并观察结果
（2）预期结果：____________________________________________。
其中有一组混合培养基中没有分离出活的甲细菌
（3）实验结论：_________________________________________________________
_____________。
加酶后没有分离出活的甲细菌的实验组中，能被此酶分解的有机物为转化因子
(2017·全国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，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。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即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
(1)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并检测其放射性。
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并检测其放射性。
(2)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。
概念图
1.(2022·浙江卷) 型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使 型菌转化为 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( )。
D
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
高考一遍过
2.(2022·湖南卷) 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
3.(2022·海南卷)某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆
菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布
在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第
一、二组实验分别是( )。
材料及标记 实验组 噬菌体 大肠杆菌
① 未标记 标记
② 标记 标记
③ 标记 未标记
④ 标记 未标记
A.①和④ B.②和③ C.②和④ D.④和③
C
4.(2022·浙江卷)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 和 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
C
[解析] 实验过程中需分别用 标记的噬菌体和 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，A
错误；实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，B错误；
大肠杆菌的质量大于噬菌体的，离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C正确；该
实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。
5.(2022·河北卷)关于遗传物质DNA的经典实验，叙述错误的是( )。
A.摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上
B.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同
C.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术
D.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
A
[解析] 摩尔根通过假说—演绎法利用果蝇杂交遗传实验证明了基因位于染色体上，A错误；肺炎链球菌体外转化实验利用酶解法去掉DNA或者蛋白质，噬菌体侵染细菌实验利用同位素标记法区分DNA和蛋白质，两者均采用了能区分DNA和蛋白质的技术，C正确。
6.(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的 型活细菌
与被加热杀死的 型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的
型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理
的是( )。
A.与 型菌相比， 型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B. 型菌的DNA能够进入 型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死 型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将 型菌的DNA经DNA酶处理后与 型菌混合，可以得到 型菌
D
[解析] DNA会被DNA酶水解，故将 型菌的DNA经DNA酶处理后与 型菌混合，
不能得到 型菌，D不合理。

展开更多......

收起↑