【公開課】DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件-高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

二、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗

1952年，美國遺傳學(xué)家赫爾希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.C.Chase）以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行實驗。赫爾希蔡斯1.艾弗里與赫爾希等人選用細(xì)菌或病毒作為實驗材料，以細(xì)菌或病毒作為實驗材料具有哪些優(yōu)點？T2噬菌體侵染大腸桿菌噬菌體的蛋白質(zhì)外殼大腸桿菌注入的噬菌體DNADNA(占40%，含C、H、O、N、P)蛋白質(zhì)(占60%，含C、H、O、N、S)T2噬菌體的模式圖（一）噬菌體

⑴個體很小，結(jié)構(gòu)簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。⑵繁殖快。細(xì)菌20~30min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。2.從控制自變量的角度，艾弗里實驗的基本思路是什么？在實際操作過程中最大的困難是什么？設(shè)法將DNA與其他物質(zhì)分開，單獨、直接研究它們各自不同的遺傳功能。最大的困難是如何徹底分離DNA與蛋白質(zhì)。釋放吸附注入合成組裝利用大腸桿菌的原料合成自己的核酸和蛋白質(zhì)外殼（二）噬菌體侵染細(xì)菌的實驗

放射性同位素標(biāo)記法（同位素示蹤法）將DNA和蛋白質(zhì)分開，直接地單獨地去觀察它們各自的作用。1、實驗思路2、實驗方法32P標(biāo)記的噬菌體主要組成元素C、H、O、N、P35S標(biāo)記的噬菌體主要組成元素C、H、O、N、S課前提問：1、證明DNA是遺傳物質(zhì)的兩個經(jīng)典實驗是________________________和_______________________；前者首先是由___________做的__________實驗，提出加熱殺死的S型細(xì)菌中存在___________，后來是________通過__________實驗證明該物質(zhì)是_______。2、格里菲斯實驗中，將加熱殺死的S型細(xì)菌和活的R型細(xì)菌同時注射到小鼠體內(nèi)，小鼠_______，同時從小鼠體內(nèi)分離出_____________細(xì)菌。3、培養(yǎng)T2噬菌體必須用___________培養(yǎng)，其化學(xué)成分是__________________，和細(xì)胞中_______的成分相似，其侵染細(xì)菌時，_______進(jìn)入，________沒有進(jìn)入。4、噬菌體侵染細(xì)菌實驗的實驗者_(dá)_____________，實驗方法是________________________，分別用______標(biāo)記蛋白質(zhì)，______標(biāo)記DNA。5、噬菌體侵染細(xì)菌的實驗分為_____組，其步驟主要包括______________________________、_______________________________________________________、__________、______________。6、攪拌的目的是______________________________________，離心的目的是________________________________________________________________________________。7、35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌后，最終放射性主要存在于________，在________中也有放射性，原因是_________________________________________________________。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗噬菌體侵染細(xì)菌的實驗格里菲斯體內(nèi)轉(zhuǎn)化“轉(zhuǎn)化因子”艾弗里體外轉(zhuǎn)化DNA死亡S型和R型大腸桿菌DNA和蛋白質(zhì)染色體DNA蛋白質(zhì)赫爾希和蔡斯放射性同位素標(biāo)記法35S32P用35S、32P分別標(biāo)記T2噬菌體培養(yǎng)噬菌體攪拌離心放射性檢測兩（用標(biāo)記的噬菌體去侵染未標(biāo)記的大腸桿菌）使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離;使上清液中析出質(zhì)量較輕的的T2噬菌體顆粒，沉淀物中留下被侵染的大腸桿菌上清液沉淀物攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)與細(xì)菌未分離

在肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗中，將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡，則小鼠體內(nèi)S型、R型細(xì)菌含量變化情況最可能是（

）B[單項選擇題]知識點一肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗1.肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗中，發(fā)現(xiàn)無致病性的R型細(xì)菌和加熱致死的有致病性的S型細(xì)菌混合后，在小鼠體內(nèi)找到了下列哪些類型的細(xì)菌(

)①有致病性的R型②無致病性的R型③有致病性的S型④無致病性的S型A．①②

B．③④C．②③

D．②④3．為研究R型肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化為S型的轉(zhuǎn)化因子是DNA還是蛋白質(zhì)，研究者進(jìn)行了下圖所示的轉(zhuǎn)化實驗。對本實驗作出的分析，正確的是(

)A．DNA酶處理結(jié)果顯示提取物仍有轉(zhuǎn)化活性B．本實驗結(jié)果表明DNA很可能是轉(zhuǎn)化因子C．實驗自變量是培養(yǎng)基出現(xiàn)的菌落類型D．甲、乙組培養(yǎng)基中只有S型菌落出現(xiàn)①培養(yǎng)帶標(biāo)記的噬菌體：3、實驗過程含放射性同位素35S培養(yǎng)大腸桿菌大腸桿菌35ST2噬菌體35S培養(yǎng)噬菌體含放射性同位素32P培養(yǎng)大腸桿菌大腸桿菌32PT2噬菌體32P培養(yǎng)噬菌體為什么不能同時標(biāo)記32P35S？因為只能檢測放射性是否存在、不能檢測放射性種類3、實驗過程在攪拌器中攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)用標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌噬菌體被35S標(biāo)記在新形成的噬菌體中沒有檢測到35S細(xì)菌裂解沉淀物的放射性很低上清液的放射性很高離心后攪拌后離心35S標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合35S標(biāo)記的噬菌體②35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌：說明：噬菌體蛋白質(zhì)外殼沒有進(jìn)去到大腸桿菌中③35P標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌：3、實驗過程在攪拌器中攪拌、離心，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)用標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌噬菌體被35P標(biāo)記在新形成的噬菌體中檢測到35P細(xì)菌裂解沉淀物的放射性很高上清液的放射性很低離心后攪拌后離心35P標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合35P標(biāo)記的噬菌體說明：噬菌體DNA進(jìn)入到大腸桿菌體內(nèi)，作為遺傳物質(zhì)指導(dǎo)子代的合成4、實驗過程：35S標(biāo)記的實驗32P標(biāo)記的實驗標(biāo)記部位放射性情況上清液沉淀物子代有無放射性原因蛋白質(zhì)很高DNA很低蛋白質(zhì)未進(jìn)入細(xì)菌中DNA進(jìn)入細(xì)菌中很高很低子代噬菌體的各種性狀是通過親代的DNA遺傳的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。6、實驗結(jié)論5、噬菌體侵染細(xì)菌實驗的實驗結(jié)果：第一組實驗第二組實驗親代噬菌體35S標(biāo)記蛋白質(zhì)32P標(biāo)記DNA

寄主細(xì)胞內(nèi)無35S標(biāo)記蛋白質(zhì)有32P標(biāo)記DNA子代噬菌體外殼蛋白質(zhì)無35SDNA有32P標(biāo)記實驗結(jié)論DNA分子是遺傳物質(zhì)A．圖中錐形瓶中的培養(yǎng)液是用來培養(yǎng)大腸桿菌的，其內(nèi)的營養(yǎng)成分中要加入32P標(biāo)記的無機(jī)鹽B．若要達(dá)到實驗?zāi)康?，還要再設(shè)計一組用35S標(biāo)記噬菌體的實驗，兩組相互對照，都是實驗組C．噬菌體的遺傳不遵循基因分離定律，而大腸桿菌的遺傳遵循基因分離定律D．若本組實驗B(上清液)中出現(xiàn)放射性，則不能證明噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì)重難點：實驗誤差原因分析

本實驗只有兩部關(guān)鍵操作：一是讓噬菌體侵染細(xì)菌；二是攪拌后離心；所以實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差主要出現(xiàn)在這兩步上。侵染（保溫）時間長短攪拌是否充分保溫時間長理論上上清液沉淀物正常狀態(tài)下只有沉淀中有放射性實際上部分釋放出來釋放未來得及侵染實際上保溫時間短1、保溫時間——主要影響32P組上清液也出現(xiàn)放射性上清液也出現(xiàn)放射性攪拌不充分理論上上清液沉淀物只有上清液有放射性實際上2、攪拌不充分——主要影響35S組沉淀也有放射性部分蛋白質(zhì)外殼未脫落5、實驗現(xiàn)象：35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼：上清液放射性_____，沉淀物放射性_____32P標(biāo)記噬菌體的DNA：很高很低上清液放射性_____，沉淀物放射性_____很高很低（攪拌不充分，有少量含35S的噬菌體蛋白質(zhì)與細(xì)菌未分離）①保溫時間短，未侵染的親代噬菌體；②保溫時間過長，釋放出子代噬菌體。6、實驗結(jié)論：子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳的。DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。[例4]某研究人員模擬赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實驗，進(jìn)行了以下3個實驗：①用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌；②用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌；③用未標(biāo)記的噬菌體侵染3H標(biāo)記的細(xì)菌，短時間保溫后離心，檢測到以上3個實驗中放射性的主要位置依次是(

)A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液B．沉淀物、上清液、沉淀物C．上清液、上清液、沉淀物和上清液D．沉淀物、沉淀物、沉淀物解題分析在該實驗中，沉淀物的主要成分是被侵染的細(xì)菌，上清液的主要成分為噬菌體外殼。①③都直接對細(xì)菌進(jìn)行了標(biāo)記，放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中；②32P只能標(biāo)記噬菌體的DNA，在該實驗中，噬菌體的DNA會進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，放射性也主要出現(xiàn)在沉淀物中。8.某研究人員進(jìn)行噬菌體侵染細(xì)菌的實驗時，分別用同位素32P、35S、18O和14C對噬菌體以及大腸桿菌成分做了如下標(biāo)記：第一組，用35S標(biāo)記噬菌體、用32P標(biāo)記大腸桿菌；第二組，未被標(biāo)記的噬菌體、用18O標(biāo)記大腸桿菌；第三組，用14C標(biāo)記噬菌體、未被標(biāo)記的大腸桿菌。實驗過程中大腸桿菌均未發(fā)生裂解，下列相關(guān)分析正確的是(

)A．第一組中，子代噬菌體均不含有35S，但均含有32PB．第二組中，子代噬菌體蛋白質(zhì)外殼中存在的O有18O和16OC．一般來說，第三組中，子代噬菌體的DNA分子中都含有14CD．第二、三組經(jīng)短時間保溫后離心，兩組在沉淀物和上清液中均能檢測到相應(yīng)同位素放射性同位素標(biāo)記法（同位素示蹤法）32P標(biāo)記的噬菌體主要組成元素C、H、O、N、P35S標(biāo)記的噬菌體主要組成元素C、H、O、N、S重難點：不同放射性元素標(biāo)記時，子代噬菌體的放射性

親代噬菌體細(xì)菌子代噬菌體DNA蛋白質(zhì)35S32P35S32P14C、3H、18O、15N14C、3H、18O、15N部分含32P全部含35S全部含32P部分含14C、3H、18O、15N全部含14C、3H、18O、15N全部含14C、3H、18O、15N7．用噬菌體去侵染體內(nèi)含32P的細(xì)菌，在細(xì)菌解體后，含32P的應(yīng)該是(

)A．全部子代噬菌體DNA B．子代噬菌體蛋白質(zhì)外殼C．子代噬菌體所有部分

D．部分子代噬菌體DNA解析由于噬菌體DNA的元素組成為C、H、O、N、P，而蛋白質(zhì)中含有C、H、O、N、S等元素，噬菌體侵染體內(nèi)含32P的細(xì)菌時，會利用細(xì)菌中的原料進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成，因此子代噬菌體的DNA中都會含有32P，子代噬菌體蛋白質(zhì)外殼沒有放射性。題型三子代噬菌體標(biāo)記情況分析[例5]如果用3H、14C、32P、35S標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染未被標(biāo)記的細(xì)菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成成分中，能夠找到的放射性元素為(

)A．可在外殼中找到3H、14C和35SB．可在DNA中找到3H、14C和32PC．可在外殼中找到14C、35SD．可在DNA中找到14C、32P、35S題型五生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的判斷[例7]關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是(

)①噬菌體侵染細(xì)菌實驗，證明DNA是主要遺傳物質(zhì)②大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是RNA

③核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)④病毒的遺傳物質(zhì)是DNA和RNA

⑤楊樹的遺傳物質(zhì)是DNAA．①②④

B．③⑤

C．③④⑤

D．①③⑤解題分析噬菌體侵染細(xì)菌實驗，不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，只能證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)，①錯誤；核酸包括了DNA和RNA，核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，③正確；病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，而有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA，如大腸桿菌和楊樹等，②、④錯誤，⑤正確。想一想煙草花葉病毒下面這些生物的遺傳物質(zhì)是什么？新冠病毒HIV病毒只有DNA是遺傳物質(zhì)嗎？后來的研究證明，遺傳物質(zhì)除DNA外，還有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白質(zhì)和RNA，如煙草花葉病毒。如果你是科學(xué)家，如何設(shè)計實驗證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是什么？背景資料：煙草花葉病毒(TMV)是由RNA和蛋白質(zhì)組成的，在感染煙草時，會出現(xiàn)致病斑。

思路：設(shè)法將TMV的RNA和蛋白質(zhì)分離制成混合物。用“減法原理”的方法分別看RNA和蛋白質(zhì)的感染結(jié)果。煙草花葉病毒左：正常煙葉右：病葉1、煙草花葉病毒侵染實驗RNA是遺傳物質(zhì)的實驗證據(jù)蛋白質(zhì)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：TMV2RNA2蛋白質(zhì)2蛋白質(zhì)1+RNA2TMV2TMV1RNA1蛋白質(zhì)1蛋白質(zhì)2+RNA1TMV12、煙草花葉病毒重建實驗：3、實驗結(jié)論：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA細(xì)胞生物

（真核、原核）非細(xì)胞生物

（病毒）核酸遺傳物質(zhì)DNA和RNADNADNARNADNARNA

因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)?？偨Y(jié)：生物界細(xì)胞生物非細(xì)胞生物RNA病毒:艾滋病病毒(HIV逆轉(zhuǎn)錄)、流感病毒（如禽流感，豬流感，現(xiàn)稱甲型H1N1病毒）、SARA病毒、登革熱病毒、新冠病毒甲肝病毒、煙草花葉病毒及類病毒等DNA病毒：噬菌體、乙肝病毒、天花病毒等原核生物:細(xì)菌、支原體、衣原體、藍(lán)藻、放線菌等真核生物:植物、動物、原生生物、真菌遺傳物質(zhì)是RNA遺傳物質(zhì)是DNA總結(jié)：不同生物遺傳物質(zhì)的判斷DNA是主要的遺傳物質(zhì)6．(不定項)(目標(biāo)4)下列有關(guān)生物體遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是(

)A．豌豆的遺傳物質(zhì)主要是DNAB．酵母菌的遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上C．T2噬菌體的遺傳物質(zhì)含有硫元素D．H1N1流感病毒的遺傳物質(zhì)為DNA解析豌豆的遺傳物質(zhì)是DNA，A錯誤；酵母菌屬于真核生物，其遺傳物質(zhì)主要分布在染色體上，B正確；T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，不含有硫元素，C錯誤；H1N1流感病毒遺傳物質(zhì)是RNA，D錯誤。題型五生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)的判斷[例7]關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述，正確的是(

)①噬菌體侵染細(xì)菌實驗，證明DNA是主要遺傳物質(zhì)②大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是RNA

③核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)④病毒的遺傳物質(zhì)是DNA和RNA

⑤楊樹的遺傳物質(zhì)是DNAA．①②④

B．③⑤

C．③④⑤

D．①③⑤解題分析噬菌體侵染細(xì)菌實驗，不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，只能證明DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)，①錯誤；核酸包括了DNA和RNA，核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，③正確；病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，而有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)是DNA，如大腸桿菌和楊樹等，②、④錯誤，⑤正確。10．下列有關(guān)生物遺傳物質(zhì)的敘述，不正確的是(

)A．病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNAB．只含有RNA的生物，遺傳物質(zhì)是RNAC．既有DNA又有RNA的生物，其遺傳物質(zhì)是DNA或RNAD．細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNA解析病毒只含有1種核酸，含有DNA的病毒遺傳物質(zhì)是DNA，含有RNA的病毒遺傳物質(zhì)是RNA，A正確；只含有RNA一種核酸的生物，其遺傳物質(zhì)一定是RNA，B正確；既有DNA又有RNA的生物，其遺傳物質(zhì)是DNA，C錯誤；所有細(xì)胞生物都含有DNA和RNA，其遺傳物質(zhì)是DNA，D正確。[非選擇題]13．1952年“噬菌體小組”的赫爾希和蔡斯研究了噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA在侵染過程中的功能，請回答下列有關(guān)問題。(1)他們指出“噬菌體在分子生物學(xué)的地位就相當(dāng)于氫原子在玻爾量子力學(xué)模型中的地位一樣”。噬菌體作為實驗材料具有___________________

___________________的特點。(2)通過______________________________________________________

______________________________的方法分別獲得被32P和35S標(biāo)記的噬菌體，用標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌，從而追蹤在侵染過程中________________

______變化。結(jié)構(gòu)簡單，只含有蛋白質(zhì)和DNA(核酸)DNA和蛋白質(zhì)的位置(3)侵染一段時間后，用攪拌機(jī)攪拌，然后離心得到上清液和沉淀物，檢測上清液中的放射性，得到如圖所示的實驗結(jié)果。攪拌的目的是____________________