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(共38張PPT)
第1節(jié)
第3章　基因的本質
必修2：遺傳與進化
DNA是主要的遺傳物質
2
1
3
闡述格里菲思、艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的過程
闡述噬菌體侵染細菌實驗的方法和過程
理解DNA是主要遺傳物質的結論
1
1866年
孟德爾發(fā)現遺傳定律
遺傳物質是蛋白質還是DNA
2
1891年
科學家描述減數分裂全過程
3
1903年
薩頓假說：基因和染色體存在平行關系
5
20世紀中葉
染色體主要由蛋白質和DNA組成
1909年
4
摩爾根證明：
基因在染色體上
(1)能自我復制，使得前后代具有一定的連續(xù)性。
(2)控制生物體的性狀和新陳代謝過程。
(3)能儲存大量的遺傳信息。
(4)結構比較穩(wěn)定，但是在特殊情況下能發(fā)生可
遺傳變異。
你認為遺傳物質可能具有什么特點？
生物的遺傳物質
噬菌體侵染細菌的實驗
肺炎鏈球菌的轉化實驗
目標一
目標二
目標三
目
錄
CONTENTS
1
對遺傳物質的早期推測
由于對DNA分子的結構沒有清晰的了解，人們認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位。
人們認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。
20世紀20年代
氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。
沒發(fā)現其他大分子有類似的結構特點
蛋白質是生物體的遺傳物質。
20世紀30年代
2
格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗
實驗材料：
肺炎鏈球菌
項目 S型細菌 R型細菌
菌落
菌體
毒性
表面光滑 Smooth
表面粗糙 rough
小鼠不致死
可使小鼠致死
多糖類的莢膜
實驗過程：
1.對比第一、二組的實驗現象，
這說明了什么？
S型細菌有毒，R型細菌無毒
2.對比第二、三組的實驗現象，
說明了什么？
加熱致死的S型細菌不會使小
鼠死亡
3.第四組小鼠為什么會死亡？ 體內分離出的S型細菌來自哪里？
加熱致死的S型細菌含有轉化
因子，促使R型活細菌轉化為S
型活細菌，使小鼠死亡。
由R型活細菌轉化而來。
4.這種轉化產生的S型活細菌的后代也是有致病性的S型細菌，這說明什么？
轉化的性狀可以遺傳。
任務一：分析轉化實驗
第一組
不死亡
第二組
死亡
第三組
不死亡
第四組
死亡
注射R型
活細菌
注射S型
活細菌
注射加熱致死的S型細菌
將R型活細菌與加熱致死的S型細菌混合后注射
請嘗試寫出實驗的設計思路，實驗的關鍵是什么？
多糖
加熱殺死
的S型細菌
脂類
蛋白質
RNA
DNA
加熱殺死的S型菌體內含有多種物質，究竟轉化因子是什么？
思考討論:
用酶解法分別去除細胞提取液中各種成分后，觀察能否將R型細菌轉化。
3
艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗
任務二：自主閱讀教材并思考下列問題
該實驗的設計遵循哪些原理 實驗中自變量控制的方法是什么
實驗結論是什么
組別 S型細菌細胞提取物的處理方法 實驗結果
第一組
第二組 第三組 第四組 第五組
加人有R型活細菌的培養(yǎng)基中
S型細菌細胞提取物
該實驗的設計遵循哪些原理
運用“減法原理”。
遵循單一變量原則和對照原則。
實驗結論是什么
組別 S型細菌細胞提取物的處理方法 實驗結果
第一組
第二組 第三組 第四組 第五組
不作處理
蛋白酶
RNA酶
脂酶
DNA酶
加人有R型活細菌的培養(yǎng)基中
S型細菌細胞提取物
R型細菌
S型細菌
R型細菌
實驗中自變量控制的方法是什么
DNA才是使R型細菌產生穩(wěn)定遺傳變化的物質，而蛋白質不是。
科學方法
與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。
與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。
從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么？
例如：“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，實驗組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。
例如：艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗。
基因重組
R型細菌轉化為S型細菌的本質是什么？
S型菌
莢膜
控制莢膜形成的X基因
加熱
殺死
被破壞的S型菌
X基因吸附在R型菌表面
X基因進入R型菌
重組
R型菌轉化成S型菌
實現轉化時遺傳物質來自S型細菌，原料和能量均來自R型細菌。
延伸思考
(源于必修2 P43圖3－2)格里菲思第四組
實驗中，小鼠體內S型細菌、R型細菌含量
的變化情況如圖所示，則：
①ab段R型細菌數量減少的原因是_________
________________________________________________。
②bc段R型細菌數量增多的原因是______________________________
________________________________________________________。
③后期出現的大量S型細菌是由 而來的。
小鼠體內
形成大量的抗R型細菌的抗體，致使R型細菌數量減少
b之前，已有少量R型細菌轉化為S型細菌，S型細菌能降低小鼠的免疫力，造成R型細菌大量繁殖
R型細菌轉化成的S型細菌繁殖
1.格里菲思在小鼠身上進行了著名的肺炎鏈球菌轉化實驗，下列關于該實驗的結論，錯誤的是
A.說明肺炎鏈球菌的遺傳物質是DNA
B.說明R型活細菌在一定條件下能夠轉化為S型細菌
C.說明R型活細菌是無毒性的
D.說明加熱致死的S型細菌是無致病性的
√
2.(2023·北京豐臺區(qū)高一期中)肺炎鏈球菌的轉化實驗中，能夠使小鼠死亡的是
A.S型細菌的蛋白質＋蛋白酶＋R型細菌
B.S型細菌的DNA＋R型細菌
C.S型細菌的RNA＋RNA酶＋R型細菌
D.S型細菌的DNA＋DNA酶＋R型細菌
√
“四核苷酸假說”
提取的DNA分子和DNA酶純度不夠？
DNA只是對莢膜的形成有直接效應，而非遺傳物質？
蔡斯(左)赫爾希(右)
來自外界的質疑：
實驗要如何設計才更具有說服力呢？
思考
生物的遺傳物質
噬菌體侵染細菌的實驗
肺炎鏈球菌的轉化實驗
目標一
目標二
目標三
目
錄
CONTENTS
1
實驗材料:
主要組成元素
C、H、O、N、P
主要組成元素
C、H、O、N、S
T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒,它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質構成的，頭部含有DNA。
T2噬菌體、大腸桿菌
討論：噬菌體侵染細菌的過程是怎樣的？觀察視頻并總結噬菌體侵染細菌的過程？細菌為噬菌體繁殖提供了什么
同位素標記法
哪一種物質進入了大腸桿菌體內？
DNA和蛋白質不能直接看到，怎么辦？
放射性分別標記DNA和蛋白質
選擇什么元素進行放射性標記
同位素標記法
32P標記的噬菌體
35S標記的噬菌體
主要組成元素
C、H、O、N、P
主要組成元素
C、H、O、N、S
2
實驗方法:
3
噬菌體侵染細菌過程（赫爾希和蔡斯）
思考：能否用含35S、32P的培養(yǎng)基分別直接培養(yǎng)噬菌體的蛋白質和DNA？
若不能，請寫出培養(yǎng)的過程？
+
培養(yǎng)
培養(yǎng)
35S標記的 _______
32P標記的 _______
T2噬菌體
T2噬菌體
T2噬
菌
體
+
培養(yǎng)
含32P的
_________
大腸桿菌
含32P的細菌培養(yǎng)基
大腸桿菌
含35S的
_________
大腸桿菌
含35S的細菌培養(yǎng)基
+
培養(yǎng)
大腸桿菌
甲組
乙組
使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離
使噬菌體的蛋白質外殼與大腸桿菌分層
(1)甲組
35S標記的噬菌體
用35S標記的噬菌體與大腸桿菌混合
經短時間保溫后用攪拌器攪拌
離心檢測上清液和沉淀物中的放射性物質
細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性
沉淀物放射性很低
子代噬菌體中無35S
上清液放射性很高
實驗分析
上清液放射性很高說明？
T2噬菌體中的蛋白質沒有進入大腸桿菌。
沉淀物出現放射性原因？
攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質外殼吸附在細菌表面。
3
噬菌體侵染細菌過程（赫爾希和蔡斯）
(2)乙組
3
噬菌體侵染細菌過程（赫爾希和蔡斯）
32P標記的噬菌體
子代噬菌體中含32P
用32P標記的噬菌體與大腸桿菌混合
經短時間保溫后用攪拌器攪拌
離心檢測上清液和
沉淀物中的放射性物質
細菌裂解后檢測子代噬菌體的放射性
上清液放射性很低
沉淀物放射性很高
T2噬菌體中的DNA進入了大腸桿菌。
沉淀物放射性很高說明？
上清液出現放射性原因？
培養(yǎng)（保溫）時間過短，部分噬菌體還未侵染細菌；
培養(yǎng)（保溫）時間過長，部分子代噬菌體已經釋放。
實驗分析
35S標記的實驗 32P標記的實驗
標記部位
放射性情況 上清液
沉淀物
有無放射性原因
子代噬菌體
蛋白質
很高
DNA
很低
蛋白質未進入細菌中
DNA進入細菌中
很高
很低
（3）實驗結果：
（4）實驗結論：
DNA才是真正的遺傳物質。
想一想：這一結果說明了什么？
有32P標記的DNA
無35S標記的蛋白質
子代噬菌體體內有親代噬菌體的DNA，但沒有其蛋白質。
補充：同時還能證明DNA能夠指導蛋白質的合成 。
延伸思考
(2)實驗過程中，兩次涉及大腸桿菌，這兩次涉及的大腸桿菌有什么區(qū)別？
　第一次是有標記的大腸桿菌，第二次是未被標記的大腸桿菌。
(1)本實驗采用的對照方法是什么？
　對比實驗(相互對照)。
(3)能否用3H、14C標記噬菌體？
不能，因為C、H是DNA和蛋白質的共有元素，無法確認被標記的是何種物質。
(4)盡管艾弗里、赫爾希等人的實驗方法不同，但其最關鍵的實驗設計思路卻有共同之處，你能否具體指出關鍵之處？
　最關鍵的實驗設計思路是設法把DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地去觀察DNA和蛋白質的作用。
4
兩個經典實驗的比較
艾弗里實驗 噬菌體侵染細菌實驗
處理方式
對照原則
實驗結論
設計思路 直接分離
同位素標記法
S型細菌的分離物質分別與
R型細菌混合培養(yǎng)相互對照
分別標記噬菌體DNA和蛋白質
的兩組實驗相互對照
設法將DNA與其他物質分開，單獨地直接研究各自不同的遺傳功能
證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質
證明DNA是遺傳物質，但不能有效證明蛋白質不是遺傳物質（蛋白質沒有進入細菌體內）
3.某校生物研究性學習小組模擬赫爾希和蔡斯做了噬菌體侵染細菌的實驗，過程如圖所示。下列有關分析正確的是
A.理論上，b和c中不應具有放
射性
B.實驗中b含少量放射性與過程
①中培養(yǎng)時間過長或過短有關
C.實驗中c含有放射性與過程④
中攪拌不充分有關
D.該實驗證明了RNA是遺傳物質
√
4.用不同標記的噬菌體侵染不同標記的細菌，經短時間的保溫培養(yǎng)、充分攪拌和離心處理后，下列預期的實驗結果中，錯誤的是
A.用含3H標記的噬菌體侵染未被標記的細菌，上清液和沉淀物中均有放
射性
B.用未標記的噬菌體侵染14C標記的細菌，上清液和沉淀物中均有放射性
C.用含32P標記的噬菌體侵染35S標記的細菌，上清液和沉淀物中可能均有
放射性
D.用含35S標記的噬菌體侵染32P標記的細菌，上清液和沉淀物中均有放射性
√
5.某科研小組攪拌、離心后的實驗
數據如圖所示，則：
①圖中被侵染的細菌的存活率基
本保持在100%，本組數據的意義是____________________________。
②細胞外的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_______________
_____________________。
作為對照組，以證明細菌未裂解
有部分標記的噬菌體還沒有侵染
細菌
大約有20%的噬菌體沒有與細菌分離
生物的遺傳物質
噬菌體侵染細菌的實驗
肺炎鏈球菌的轉化實驗
目標一
目標二
目標三
目
錄
CONTENTS
1
煙草花葉病毒感染煙草的實驗
蛋白質
RNA
分別侵染健康煙草植株
患病
不患病
得到全新病毒
不能得到病毒
煙草花葉病毒組分單獨侵染煙草實驗
(1)實驗過程及現象
RNA
蛋白質
(2)實驗結論：
是煙草花葉病毒的遺傳物質， 不是煙草花葉
病毒的遺傳物質。
RNA
蛋白質
2
煙草花葉病毒（TMV）重建實驗
結論：TMV的遺傳物質是RNA。
任務三：判別生物體內核酸的種類及遺傳物質
生物類型 所含核酸 遺傳物質 舉例
細胞生物 真核生物 動物、植物、真菌
原核生物 細菌、藍細菌
非細胞生物 DNA病毒 T2噬菌體
RNA數病毒 艾滋病病毒、新型冠狀病毒
DNA和RNA
DNA
RNA
DNA
RNA
DNA
DNA是主要的遺傳物質：絕大多數生物的遺傳物質是_____，只有極少數生物的遺傳物質是_____。因此，_____是主要的遺傳物質。
DNA
RNA
DNA
6.下列關于生物的遺傳物質的說法，正確的是
A.同時含有DNA和RNA的生物的遺傳物質是DNA
B.DNA是主要的遺傳物質是指一種生物的遺傳物質主要是DNA
C.真核生物的遺傳物質都是DNA，病毒的遺傳物質都是RNA
D.艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗證明了DNA是
主要的遺傳物質
√
7.科學家從煙草花葉病毒(TMV)中分離出a、b兩個毒株，它們感染植物產生的病斑形態(tài)不同。下列4組實驗中，實驗過程與實驗結果不對應的是
實驗 編號 實驗過程 實驗結果 病斑類型 病斑中分離出的病毒類型
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 組合病毒(a型TMV的蛋白質＋b型TMV的RNA)→感染植物 b型 a型
④ 組合病毒(b型TMV的蛋白質＋a型TMV的RNA)→感染植物 a型 a型
√
DNA是主要的遺傳物質
格里菲斯的體內轉化實驗
艾弗里的體外轉化實驗
轉化因子是什么
加熱殺死的S型細菌中含有轉化因子
肺炎鏈球菌的轉化實驗
T2噬菌體侵染大腸桿菌實驗
DNA是肺炎鏈球菌、T2噬菌體的遺傳物質
RNA是TMV的遺傳物質
DNA是細胞結構的生物和DNA病毒的遺傳物質
RNA是RNA病毒的遺傳物質
更多實驗證據
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