高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质示范课课件ppt

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 DNA是主要的遗传物质示范课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了转化因子，放射性同位素标记，遗传物质，RNA，未被感染，被感染，DNA，细菌转化为S型细菌，HON，大肠杆菌等内容，欢迎下载使用。

章首页的小诗，抽象和概括了“基因是什么”的研究结果和历程，展现了科学之美、生命之谜，揭示了怀疑、争论、合作对于科学发展的重要意义，激发我们进一步学习的欲望和深入探究的兴趣。章题图是一幅组合图。图的左侧是1953年沃森和克里克在《自然》杂志上发表的构建DNA双螺旋结构模型的论文页面，该论文在生物学的发展中具有里程碑式的意义。而且，教材在第2节“思考·讨论”中呼应了这篇论文，因此，这篇划时代的论文会引起我们阅读的兴趣。与论文图搭配的是一幅DNA结构模式图，这幅图从右侧的一个细胞开始，逐步放大细节，从细胞核到染色体，再到蛋白质和DNA结合形成的核小体，直至DNA双螺旋结构，从整体到局部呈现了染色体和DNA的结构，既表达出遗传物质的结构基础，也带给我们强烈的视觉冲击。现在就让我们带着浓厚的兴趣，进入本章的学习吧。
理清本章架构初识概念体系·具备系统思维
第1节　DNA是主要的遗传物质
【主干知识梳理】一、对遗传物质的早期推测
二、肺炎链球菌的转化实验1．肺炎链球菌的类型2．格里菲思的体内转化实验(1)过程与现象
(2)实验结论：已经加热致死的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——_________。3．艾弗里的体外转化实验
三、噬菌体侵染细菌的实验1．实验材料：T2噬菌体。(1)结构[填图](2)生活方式：寄生在大肠杆菌体内。2．实验方法： 法。3．实验过程和现象4．实验结论：DNA才是噬菌体的 。
四、DNA是主要的遗传物质1．烟草花叶病毒侵染烟草的实验(1)烟草花叶病毒的组成：只含有蛋白质和 。(2)侵染实验(3)实验结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 。2．DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是 ，所以说DNA是 的遗传物质。
【教材微点发掘】1．分析格里菲思的体内转化实验(教材P43图32变式)，回答下列问题：
(1)实验①②对比说明 。(2)实验②③对比说明 。(3)实验②③④对比说明加热致死的S型细菌能使部分 。(4)综合以上实验得出的结论是___________________________________________________________。
R型细菌无毒，S型细菌有毒
加热致死的S型细菌无毒
R型细菌转化为S型细菌
S型细菌中含有一种“转化因子”，能使R型
2．如图1为噬菌体侵染细菌的电镜照片，图2表示T2噬菌体侵染细菌过程，结合教材P45相关内容据图回答问题：(1)噬菌体中DNA和蛋白质共有的元素组成是 ，蛋白质特有的元素是 ，P几乎全部存在于DNA中。(2)子代噬菌体物质合成所需要的原料来源于 ，但合成的子代噬菌体与亲代噬菌体几乎相同，原因是 。(3)T2噬菌体 (填“能”或“不能”)在肺炎链球菌体内增殖，原因是 。
指导子代噬菌体合成的遗传物质来自亲代噬菌体
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒
教材问题提示思考·讨论(教材第46页)1．细菌和病毒作为实验材料，具有以下优点：(1)细菌个体很小，结构简单，是单细胞生物；病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。(2)繁殖快，细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。2．从控制自变量的角度，艾弗里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。最大的困难是，如何彻底去除细胞中含有的某种物质(如糖类、脂质、蛋白质等)。
3．艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希等人采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、放射性同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。(学生可能回答出其他技术，但只要回答出上述主要技术即可)科学成果的取得必须有技术手段作保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
新知探究(一)　肺炎链球菌的转化实验【拓展·深化】1．肺炎链球菌体内与体外转化实验的比较
2．对S型细菌和R型细菌转化的理解(1)转化原理：加热致死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)转化实质：S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中。(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。
[思考·讨论](1)格里菲思的体内转化四组实验中哪一组发生了细菌转化？对比之后，你能否得出DNA就是转化因子(遗传物质)的结论？提示：第四组。不能，只能得出“S型细菌含有能让R型细菌发生转化的转化因子”这一结论。(2)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合注射到小鼠体内后，从死亡小鼠中是否只分离出S型活细菌？提示：不是，可以分离出S型活细菌和R型活细菌，且R型活细菌数量较多。
(3)分析艾弗里的体外转化实验：①艾弗里的体外转化实验中DNA酶、酯酶、RNA酶的作用分别是什么？提示：DNA酶催化DNA水解，酯酶催化酯水解，RNA酶催化RNA水解。②在艾弗里体外转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么？提示：艾弗里的实验思路实际是将S型肺炎链球菌中的细胞提取物分别进行不同的处理，再进行转化实验，单独、直接地观察它们的作用效果。③实验中导致R型细菌转化为S型细菌的遗传物质、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。
(4)请分析格里菲思的肺炎链球菌转化实验和艾弗里转化实验的关系。提示：肺炎链球菌的转化实验包括格里菲思和艾弗里的实验，其中格里菲思的实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子，但并没有证明转化因子是哪种物质。艾弗里的实验则证明了转化因子是S型细菌体内的DNA。
【典题·例析】[例1]　如图表示某生物兴趣小组做的肺炎链球菌的转化实验，下列相关叙述错误的是(　　)A．DNA酶的作用是水解S型细菌的DNAB．结果1中S型肺炎链球菌占绝大多数C．该实验证明DNA是遗传物质D．结果2中全部为R型肺炎链球菌
[解析]　DNA酶的作用是水解S型细菌中的DNA，使其失去转化活性，A正确；结果1中只有少数R型细菌转化为S型细菌，S型肺炎链球菌占少数，B错误；该实验证明DNA是遗传物质，C正确；S型细菌DNA被水解而失去作用，导致S型细菌无法转化为R型细菌，因此结果2中全部为R型肺炎链球菌，D正确。[答案]　B
[例2]　某研究人员模拟肺炎链球菌转化实验，进行了以下4个实验：①R型细菌的DNA＋DNA酶→加入S型细菌→注射入小鼠　②S型细菌的DNA＋DNA酶→加入R型细菌→注射入小鼠　③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠　④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠以上4个实验中小鼠的情况依次是(　　)A．存活、存活、存活、死亡B．死亡、存活、存活、存活C．死亡、死亡、存活、存活D．存活、死亡、存活、死亡
[解析]　含有S型细菌的会使小鼠死亡，不含有S型细菌的不会使小鼠死亡。①中含有S型细菌；②中的S型细菌的DNA被DNA酶分解掉，所以只含有R型细菌；③④中经高温加热后R、S型两种细菌均死亡，所以小鼠不死亡。故选B。[答案]　B
易错提醒————————————————————————————肺炎链球菌转化实验的两个常见认识误区(1)并非所有的R型细菌都被转化。由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。(2)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。————————————————————————————————
【应用·体验】1．下列关于肺炎链球菌体内和体外转化实验的说法，错误的是(　　)A．二者所用的材料相同，都是R型和S型两种肺炎链球菌B．两实验都遵循对照原则、单一变量原则C．二者均把DNA和蛋白质分开，单独处理并观察它们各自的作用D．体外转化实验是在体内转化实验的基础上进行的解析：二者所用的材料相同，都是R型和S型两种肺炎链球菌，A正确；两实验都遵循对照原则、单一变量原则，B正确；肺炎链球菌体内转化实验并没有把DNA和蛋白质分开，C错误；体外转化实验是在体内转化实验的基础上进行的，D正确。答案：C　
2．肺炎链球菌有许多类型，有荚膜的S型细菌有毒性，能引起人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡，无荚膜的R型细菌无毒性。如图为细菌转化实验，相关说法错误的是(　　)A．丙组为空白对照，实验结果为小鼠不死亡B．能导致小鼠患肺炎并发败血症死亡的有甲、丁两组C．戊组实验表明，加S型细菌的蛋白质后试管中长出的还是无毒性的R型细菌D．丁组产生的有毒性的肺炎链球菌不能将该性状遗传给后代
解析：含有荚膜的肺炎链球菌是甲、乙、丁三组，煮沸处理能使有荚膜的肺炎链球菌失去毒性，所以只有甲、丁两组能导致小鼠死亡；戊组加S型细菌的蛋白质后，试管中长出的是无毒性的R型细菌；丁组产生的有毒性的S型细菌是由遗传物质改变引起的，可以遗传给后代。答案：D　
新知探究(二)　噬菌体侵染细菌的实验【探究·深化】[问题驱动]　如图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，根据图示并结合教材内容回答下列问题：
(1)本实验采用的是放射性同位素标记技术，为什么用35S和32P进行标记？提示：S是噬菌体蛋白质特有的元素，P几乎都存在于DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，可以单独地观察它们各自的作用。(2)为什么不能直接用含35S和32P的普通培养基来培养T2噬菌体？提示：因为T2噬菌体是细菌病毒，只有在细菌体内才能进行增殖，故应先培养细菌，再用细菌培养T2噬菌体，而不能直接用培养基培养T2噬菌体。
(3)能否用14C和18O标记噬菌体？能否用32P和35S同时标记噬菌体？提示：不能。因为DNA和蛋白质都含C和O元素，不能用32P和35S同时标记噬菌体，因为放射性检测时只能检测到放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。(4)图2中T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后，再进行⑦⑧过程。⑦⑧分别代表 和 过程，其中⑦的目的是____________________________________________，⑧的目的是让 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 。
噬菌体(蛋白质外壳)与细菌分离
[重难点拨]　一、实验结果及误差分析(一)用含32P的噬菌体侵染大肠杆菌
(二)用含35S的噬菌体侵染大肠杆菌
二、肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
【典题·例析】[例1]　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，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①过程中培养时间过长或过短有关C．实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关D．该实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
[解析]　35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，32P标记的是T2噬菌体的DNA，所以离心后，理论上，b和c中不应具有放射性，A正确；35S标记的是T2噬菌体的蛋白质外壳，T2噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在外面，经搅拌后与细菌分开，所以若b中含有放射性，说明与②过程中搅拌不充分有关，B错误；实验中c含有放射性与④过程中培养时间过长或过短有关，C错误；该实验只证明了DNA是遗传物质，没有证明蛋白质不是遗传物质，D错误。[答案]　A
[例2]　如果用15N、32P、35S共同标记噬菌体后，让其侵染未标记的大肠杆菌，在产生的子代噬菌体中，能够找到的标记元素为(　　)A．在外壳中找到15N和35SB．在DNA中找到15N和32PC．在外壳中找到15N和32PD．在DNA中找到15N、32P和35S[解析]　噬菌体中P几乎都存在于DNA中，S仅存在于蛋白质中，而N是DNA和蛋白质共有的元素，因此32P只标记DNA,35S只标记蛋白质，而15N可同时标记DNA和蛋白质。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌内，利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，故在子代噬菌体中能找到15N和32P标记的DNA，不能找到35S和15N标记的蛋白质。故选B。[答案]　B
方法规律———————————————————————————“二看法”判断子代噬菌体标记情况————————————————————————————————
【应用·体验】1．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解析：实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和35S标记噬菌体的蛋白质，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，离心的目的是沉淀培养液中的大肠杆菌，C正确；该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。答案：C　
2．某实验甲组用35S标记的T2噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌，乙组用32P标记的T2噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，检测子代噬菌体的放射性情况。下列有关叙述正确的是(　　)A．甲组子代有放射性，乙组子代没有放射性B．甲组子代没有放射性，乙组子代有放射性C．甲、乙两组子代都有放射性D．该实验能证明T2噬菌体的DNA是遗传物质
解析：甲组用35S标记的是T2噬菌体的蛋白质，蛋白质不是遗传物质，在子代噬菌体中不会出现35S，32P标记的大肠杆菌能为T2噬菌体增殖提供原料，使得子代噬菌体有放射性；乙组用32P标记的是噬菌体的DNA，DNA是遗传物质，在子代噬菌体中能检测到放射性，35S标记的大肠杆菌能为T2噬菌体合成蛋白质外壳提供原料，因此子代T2噬菌体也具有放射性，A、B错误，C正确。该实验不能证明T2噬菌体的DNA是遗传物质，D错误。答案：C　
新知探究(三)　DNA是主要的遗传物质【探究·深化】[问题驱动]　(1)流感病毒中有几种核酸、核苷酸、五碳糖和碱基？病毒的遗传物质是否都是RNA?提示：一种、四种、一种和四种；不一定，如噬菌体的遗传物质是DNA。(2)菠菜细胞中含有几种核酸、核苷酸、五碳糖及碱基？细胞核中的遗传物质是DNA，那么细胞质中的遗传物质是DNA还是RNA?提示：两种、八种、两种和五种；细胞质中的遗传物质也是DNA。
(3)小麦根尖细胞中的“核酸”和“遗传物质”是否含义相同？为什么？提示：不相同。因为小麦根尖细胞中有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质仅指DNA。(4)为什么说DNA是主要的遗传物质？提示：因为大部分生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，所以DNA是主要的遗传物质。
[重难点拨]　(一)病毒重建及其对烟草叶细胞的感染1．实验过程及现象2．结果分析与结论：重组病毒所繁殖的病毒类型取决于提供RNA的株系。
(二)不同生物的遗传物质
【典题·例析】[例1]　下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程，由此可以判断(　　)A．水和苯酚的作用是水解病毒的蛋白质和RNAB．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中C．侵入烟草细胞的RNA具有遗传效应D．RNA是TMV的主要遗传物质
[解析]　水和苯酚的作用是将TMV中的RNA与蛋白质分离开，A错误；能将TMV的蛋白质接种到正常烟草细胞内，B错误；烟草花叶病毒的RNA能使正常烟草感染病毒，说明RNA具有遗传效应，C正确；本实验表明RNA是TMV的遗传物质，而不是表明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。[答案]　C
[例2]　下列关于生物遗传物质的说法，正确的是 (　　)A．同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNAB．DNA是主要的遗传物质是指一种生物的遗传物质主要是DNAC．真核生物的遗传物质都是DNA，病毒的遗传物质都是RNAD．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是主要的遗传物质[解析]　同时含有DNA和RNA的生物的遗传物质是DNA，A正确；DNA是主要的遗传物质是指绝大多数生物的遗传物质是DNA，B错误；真核生物的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质是RNA，而DNA病毒的遗传物质是DNA，C错误；肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，但没有证明DNA是主要的遗传物质，D错误。
易错提醒————————————————————————————有关遗传物质的三点提醒(1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。(2)DNA并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。(3)一种生物的遗传物质是唯一的，对某种生物不能说“主要遗传物质”。————————————————————————————————
【应用·体验】1．如图所示，甲、乙表示两种不同的植物病毒，经重组形成杂种病毒丙，丙侵染植物细胞后，在植物细胞内增殖产生的新一代病毒是(　　)
解析：杂种病毒丙是由病毒甲的蛋白质外壳和病毒乙的核酸组装而成的，核酸为遗传物质，所以子代病毒应与病毒乙相同。故选D。答案：D　
2．下列关于遗传物质的叙述，正确的是(　　)A．豌豆的遗传物质主要是DNAB．流感病毒的遗传物质含有硫元素C．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上D．HIV的遗传物质初步水解产生4种脱氧核苷酸解析：豌豆是真核生物，其遗传物质是DNA，A错误；流感病毒的遗传物质是RNA，含有C、H、O、N、P元素，但不含硫元素，B错误；酵母菌是真核生物，其遗传物质主要分布在细胞核的染色体上，C正确；HIV的遗传物质是RNA，初步被水解的产物是四种核糖核苷酸，D错误。答案：C
科学探究——探索遗传物质的实验方法 “遗传物质”探索的4种方法
【素养评价】1．下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是 (　　)A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲C．加热杀死的S型肺炎双(链)球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性
解析：红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1，并不能直接证明核酸是遗传物质，A不符合题意；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，可证明RNA(核糖核酸)是遗传物质，B符合题意；加热杀死的S型肺炎双(链)球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能证明加热杀死的S型细菌中含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”，并不能证明该转化因子是何种物质，C不符合题意；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性， 是由于外壳蛋白没有进入大肠杆菌细胞内，不能证明遗传物质是何种成分，D不符合题意。答案：B　
2．烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都是以RNA为遗传物质的病毒，由于所含RNA不同，因而侵染后导致的植物症状不同(如下图所示)。将病毒的RNA和蛋白质分离，使其单独感染植物；或使不同病毒的RNA与蛋白质之间重新组合形成“杂种”病毒，然后使其感染植物。回答下列问题：
(1)图(a)、图(b)表现症状不同，其根本原因是________________________。(2)在图中画出叶片A、叶片B、叶片C表现出的感染症状。(3)从以上感染实验可知，起感染作用的是____________________。(4)画出叶片C中繁殖产生的子代病毒的图示。(5)以上实验证明__________________________________________。(6)该实验的设计思路是________________________________________。答案：(1)TMV和HRV具有不同的RNA(2)如图： (3)病毒的RNA(4)如图： (5)TMV和HRV的遗传物质是RNA(6)将病毒的RNA与蛋白质分离，单独研究其遗传功能
3．流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？下面是科研小组为探究流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。(1)实验目的：________________________________。(2)材料用具：显微注射器，流感病毒的核酸提取液，鼠胚胎干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。(3)实验步骤：第一步：把流感病毒的核酸提取液分成相同的A、B、C三组，_________________________________________________________________。第二步：取等量的鼠胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组鼠胚胎干细胞中。
第三步：将三组鼠胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的鼠胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有流感病毒产生。(4)请预测结果及结论：①______________________________________________________________；②若B、C两组出现流感病毒，A组没有出现，则流感病毒的遗传物质是DNA；③若A、B、C三组均出现流感病毒，则流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
解析：(1)由题意知，该实验的目的是探究流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。(3)实验的自变量是是否含有DNA或RNA，因变量是是否出现流感病毒，其他属于无关变量，按照实验设计的对照原则和单一变量原则，实验步骤如下所示。第一步：把流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理。第二步：取等量的鼠胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组鼠胚胎干细胞中。第三步：将三组鼠胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的鼠胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有流感病毒产生。(4)预测结果及结论：①若A、C两组出现流感病毒，B组没有出现，则流感病毒的遗传物质是RNA；②若B、C两组出现流感病毒，A组没有出现，则流感病毒的遗传物质是DNA；若A、B、C三组出现流感病毒，则流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。