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(共38张PPT)
第1节
第3章　基因的本质
必修2：遗传与进化
DNA是主要的遗传物质
2
1
3
阐述格里菲思、艾弗里的肺炎链球菌转化实验的过程
阐述噬菌体侵染细菌实验的方法和过程
理解DNA是主要遗传物质的结论
1
1866年
孟德尔发现遗传定律
遗传物质是蛋白质还是DNA
2
1891年
科学家描述减数分裂全过程
3
1903年
萨顿假说：基因和染色体存在平行关系
5
20世纪中叶
染色体主要由蛋白质和DNA组成
1909年
4
摩尔根证明：
基因在染色体上
(1)能自我复制，使得前后代具有一定的连续性。
(2)控制生物体的性状和新陈代谢过程。
(3)能储存大量的遗传信息。
(4)结构比较稳定，但是在特殊情况下能发生可
遗传变异。
你认为遗传物质可能具有什么特点？
生物的遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验
肺炎链球菌的转化实验
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
1
对遗传物质的早期推测
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。
人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
20世纪20年代
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。
20世纪30年代
2
格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
实验材料：
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
实验过程：
1.对比第一、二组的实验现象，
这说明了什么？
S型细菌有毒，R型细菌无毒
2.对比第二、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
3.第四组小鼠为什么会死亡？ 体内分离出的S型细菌来自哪里？
加热致死的S型细菌含有转化
因子，促使R型活细菌转化为S
型活细菌，使小鼠死亡。
由R型活细菌转化而来。
4.这种转化产生的S型活细菌的后代也是有致病性的S型细菌，这说明什么？
转化的性状可以遗传。
任务一：分析转化实验
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
请尝试写出实验的设计思路，实验的关键是什么？
多糖
加热杀死
的S型细菌
脂类
蛋白质
RNA
DNA
加热杀死的S型菌体内含有多种物质，究竟转化因子是什么？
思考讨论:
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。
3
艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
任务二：自主阅读教材并思考下列问题
该实验的设计遵循哪些原理 实验中自变量控制的方法是什么
实验结论是什么
组别 S型细菌细胞提取物的处理方法 实验结果
第一组
第二组 第三组 第四组 第五组
加人有R型活细菌的培养基中
S型细菌细胞提取物
该实验的设计遵循哪些原理
运用“减法原理”。
遵循单一变量原则和对照原则。
实验结论是什么
组别 S型细菌细胞提取物的处理方法 实验结果
第一组
第二组 第三组 第四组 第五组
不作处理
蛋白酶
RNA酶
脂酶
DNA酶
加人有R型活细菌的培养基中
S型细菌细胞提取物
R型细菌
S型细菌
R型细菌
实验中自变量控制的方法是什么
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，而蛋白质不是。
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”。
从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？
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。
基因重组
R型细菌转化为S型细菌的本质是什么？
S型菌
荚膜
控制荚膜形成的X基因
加热
杀死
被破坏的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因进入R型菌
重组
R型菌转化成S型菌
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。
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
1.格里菲思在小鼠身上进行了著名的肺炎链球菌转化实验，下列关于该实验的结论，错误的是
A.说明肺炎链球菌的遗传物质是DNA
B.说明R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌
C.说明R型活细菌是无毒性的
D.说明加热致死的S型细菌是无致病性的
√
2.(2023·北京丰台区高一期中)肺炎链球菌的转化实验中，能够使小鼠死亡的是
A.S型细菌的蛋白质＋蛋白酶＋R型细菌
B.S型细菌的DNA＋R型细菌
C.S型细菌的RNA＋RNA酶＋R型细菌
D.S型细菌的DNA＋DNA酶＋R型细菌
√
“四核苷酸假说”
提取的DNA分子和DNA酶纯度不够？
DNA只是对荚膜的形成有直接效应，而非遗传物质？
蔡斯(左)赫尔希(右)
来自外界的质疑：
实验要如何设计才更具有说服力呢？
思考
生物的遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验
肺炎链球菌的转化实验
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
1
实验材料:
主要组成元素
C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
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。
T2噬菌体、大肠杆菌
讨论：噬菌体侵染细菌的过程是怎样的？观察视频并总结噬菌体侵染细菌的过程？细菌为噬菌体繁殖提供了什么
同位素标记法
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
同位素标记法
32P标记的噬菌体
35S标记的噬菌体
主要组成元素
C、H、O、N、P
主要组成元素
C、H、O、N、S
2
实验方法:
3
噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯）
思考：能否用含35S、32P的培养基分别直接培养噬菌体的蛋白质和DNA？
若不能，请写出培养的过程？
+
培养
培养
35S标记的 _______
32P标记的 _______
T2噬菌体
T2噬菌体
T2噬
菌
体
+
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
甲组
乙组
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
(1)甲组
35S标记的噬菌体
用35S标记的噬菌体与大肠杆菌混合
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
沉淀物放射性很低
子代噬菌体中无35S
上清液放射性很高
实验分析
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。
沉淀物出现放射性原因？
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。
3
噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯）
(2)乙组
3
噬菌体侵染细菌过程（赫尔希和蔡斯）
32P标记的噬菌体
子代噬菌体中含32P
用32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合
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
T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
沉淀物放射性很高说明？
上清液出现放射性原因？
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。
实验分析
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
（3）实验结果：
（4）实验结论：
DNA才是真正的遗传物质。
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。
补充：同时还能证明DNA能够指导蛋白质的合成 。
延伸思考
(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什么区别？
　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。
(1)本实验采用的对照方法是什么？
　对比实验(相互对照)。
(3)能否用3H、14C标记噬菌体？
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？
　最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。
4
两个经典实验的比较
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是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质，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）
3.某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验，过程如图所示。下列有关分析正确的是
A.理论上，b和c中不应具有放
射性
B.实验中b含少量放射性与过程
①中培养时间过长或过短有关
C.实验中c含有放射性与过程④
中搅拌不充分有关
D.该实验证明了RNA是遗传物质
√
4.用不同标记的噬菌体侵染不同标记的细菌，经短时间的保温培养、充分搅拌和离心处理后，下列预期的实验结果中，错误的是
A.用含3H标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放
射性
B.用未标记的噬菌体侵染14C标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
C.用含32P标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，上清液和沉淀物中可能均有
放射性
D.用含35S标记的噬菌体侵染32P标记的细菌，上清液和沉淀物中均有放射性
√
5.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
生物的遗传物质
噬菌体侵染细菌的实验
肺炎链球菌的转化实验
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
1
烟草花叶病毒感染烟草的实验
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
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
2
烟草花叶病毒（TMV）重建实验
结论：TMV的遗传物质是RNA。
任务三：判别生物体内核酸的种类及遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞生物 真核生物 动物、植物、真菌
原核生物 细菌、蓝细菌
非细胞生物 DNA病毒 T2噬菌体
RNA数病毒 艾滋病病毒、新型冠状病毒
DNA和RNA
DNA
RNA
DNA
RNA
DNA
DNA是主要的遗传物质：绝大多数生物的遗传物质是_____，只有极少数生物的遗传物质是_____。因此，_____是主要的遗传物质。
DNA
RNA
DNA
6.下列关于生物的遗传物质的说法，正确的是
A.同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA
B.DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNA
C.真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNA
D.艾弗里的肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是
主要的遗传物质
√
7.科学家从烟草花叶病毒(TMV)中分离出a、b两个毒株，它们感染植物产生的病斑形态不同。下列4组实验中，实验过程与实验结果不对应的是
实验 编号 实验过程 实验结果 病斑类型 病斑中分离出的病毒类型
① a型TMV→感染植物 a型 a型
② b型TMV→感染植物 b型 b型
③ 组合病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型
④ 组合病毒(b型TMV的蛋白质＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型
√
DNA是主要的遗传物质
格里菲斯的体内转化实验
艾弗里的体外转化实验
转化因子是什么
加热杀死的S型细菌中含有转化因子
肺炎链球菌的转化实验
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
DNA是肺炎链球菌、T2噬菌体的遗传物质
RNA是TMV的遗传物质
DNA是细胞结构的生物和DNA病毒的遗传物质
RNA是RNA病毒的遗传物质
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