第三章基因的本质
高中生物必修二第三章《基因的本质》PPT课件
2）此实验最后通过什么确定 菌体类型？
3）对比各组发现只有混合加 入S型菌完整DNA的组才能 发生转化，说明了什么？
实验室中提取的DNA纯度最高时也还有 0.02%的蛋白质。
怀疑：是否是这0.02%的蛋白质使肺炎双 球菌发生了转化呢？是否有实验可以将 DNA和蛋白质完全分开呢？
的放射性？ 为何在32P标记的组，上清液中会含有较低
的放射性？
4.误差分析
在35S标记的组，沉淀物中会含有较低的放射性因为 搅拌不充分，噬菌体吸附在大肠杆菌表面没有分开。
在32P标记的组，上清液中会含有较低的放射性因为保温时间过 长或过短，过短噬菌体还未来得及侵入大肠杆菌，过长的话噬 菌体使细菌裂解，被释放出来了。
二、噬菌体侵染细菌实验
1.噬菌体的结构及侵染细菌的过程：
二、噬菌体侵染细菌实验 2.实验方法： 同位素标记法
DNA （C、H、O、N、 32P）
蛋白质 （C、H、O、N、35S ）
如何使噬菌体标记上放射性？
二、噬菌体侵染细菌实验
3.实验过程：
噬菌体是寄生生活的，必须用
活细胞来培养，所以可以用含有放
射性物质的大肠杆菌培养噬菌体，
让噬菌体被标记上放射性。
含35S标记的大 肠杆菌培养基
含32P标记的大 肠杆菌培养基
被35S标记的噬菌体
被32P标记的噬菌体
被35S标记的噬 菌体与细菌混合
被32P标记的噬 菌体与细菌混合
保温培养一段时间后
搅拌
离心
放射性很高 放射性很低
放射性很低 放射性很高
思考： 为何在35S标记的组，沉淀物中会含有较低
烟草花 叶病毒
RNA 蛋白质
侵染烟叶
感染病斑
高中生物必修二第三章《基因的本质》PPT 课件精选全文
有32P标记DNA
无35S标记蛋白质
DNA有32P标记及31P
衣壳蛋白无35S标记
在亲子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
3.实验结论：
二、RNA病毒，RNA是遗传物质
在丙组实验中观察到的现象是出现病株，并能从中提取出完整的病毒，结论是RNA是遗传物质。
第三章 基因的本质
第一节 DNA是主要的遗传物质
一、DNA是遗传物质的证据
1.实验材料：
两种肺炎双球菌
无荚膜，菌落粗糙，无毒
有荚膜，菌落光滑， 有毒，可致死
（一）格里菲思的肺炎双球菌转化实验
R型菌
S型菌
2.实验过程
R型活细菌
S型活细菌
加热杀死S型细菌
R型活细菌+加 热杀死S型细菌
结论： 已经加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子。
A1+G1
T1 +C1
= a
T2 +C2
A2 +G2
= 1/a
例题2、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
2.5 1 ;
A 1
T 2
T 1
A2
C 1
G 2
G 1
C 2
DNA双链
T +C
A +G
= 1
④ 、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半
35S
35S噬菌体
离心
细菌培养液
搅拌器
32P噬菌体
32P
噬菌体与细菌相分离
高中生物必修2第3章 基因的本质
T
链盘旋成双螺旋结构。
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
（1）DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧核 糖和磷酸交替连接，排列 在外侧，构成基本骨架； 碱基在内侧。
A
T
C
G
碱基对 碱基对 氢键
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且 A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对 应的关系就叫做碱基互补配对原则。
主要元素 ——C、H、O、N、P
磷酸
C5 O
C4 脱氧 C1 核糖
C3
C2
脱氧核苷酸
A 含氮碱基 T
C G
脱氧核苷酸的种类
A 腺嘌呤脱氧核苷酸
G 鸟嘌呤脱氧核苷酸
C 胞嘧啶脱氧核苷酸
T 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
A
T
氢键
T
A
磷酸二酯键
G
C
C
G
平面结构
立体结构
5
A
3
C
A
T
3 5
DNA分子的结构特点
G
（1）DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长
是在亲代噬菌体的DNA作用下， 利用细菌的原料等条件在细菌 体内的增殖的。
子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是 怎样形成的？
子代噬菌体的DNA是亲代噬菌体DNA自 我复制形成的，蛋白质是在亲代噬菌 体DNA指导下合成的。
第3章基因本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
一、对遗传物质的早期推测
蛋白质的基本组成单位——氨基酸 氨基酸多种多样的排列可能蕴含遗传信息 蛋白质是生物体主要的遗传物质
1、作为遗传物质所必须具备什么特点？
具有相对稳定的结构 能产生可遗传变异 能自我复制,使亲子代具有一定的连续性 ④能指导蛋白质合成，从而控制生物的性状
2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。
3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。
4.将无毒性R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合 后注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
格里菲思实验的结论是什么?
实验结论：
已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某
种促成这一转化的活性物质——转化因子
标记
侵染
搅拌
离心， 检测
4、噬菌体侵染细菌实验的检测结果：
噬菌体比大肠杆菌轻
上清液： 噬菌体(外壳)/释放的/未侵染的) 沉淀物： 细菌(被注入的DNA)
35
S标记的实验
蛋白质 有放射性 很高 无 很低
32
P标记的实验
DNA 无 很低 有放射性 很高
标记部位 放射性 上清液 情况 沉淀物
上清液“放射性很高” 沉淀物也有放射性 ——分离不完全 (噬菌体蛋白质外壳)
DNA分子呈螺旋结构
资料4：奥地利著名生物化学家查哥夫研究
得出： （1）腺嘌呤（A）的量总是等于 胸腺嘧啶（T）的量(A=T)，鸟嘌 呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C） 的量(G=C)。 （2）同种生物体细胞中DNA的含 量是相同的，不同种生物的碱基 含量是不同的;
【模型建构4】
DNA分子呈双螺旋结构， A与T、G与C配对
必修二第三章 基因的本质
新课改自主命题近几年在本章呈现以下特 点： 1．所考查内容在本章教材中属于Ⅱ级能 力要求，属于遗传学基础知识。 2．对本部分内容的考查不再是单纯概念 的记忆，而更加注重理解和应用，这部分内 容常设置于基因工程科研成果的材料情境中 进行考查。
1．线索指导 (1)复习本部分内容围绕“基因的本质—结 构—复制—功能”这一主线展开。
(2)复习基因结构时要与必修1第2章、第3 章相联系。 Nhomakorabea
2．重点关注 (1)肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌 的实验过程及各组实验结果分析 用实验流程图解法来理解两大经典实验的过 程，对比分析各实验组的结果及得出的结论， 深刻体会实验设计的思路与体现的原则。 (2)DNA结构特点及复制过程 采用图文结合方法理解记忆DNA的组成部分、 结构特点以及半保留复制的特点。
(3)碱基互补配对原则的应用 用具体的实例总结出规律性的知识，从而在 理解的基础上灵活应用相关公式。 (4)DNA分子的多样性和特异性 运用数学中的排列组合方法解决具体问题， 体会DNA中碱基对排列方式的多样性特点。
科学家们通过噬菌体侵染细菌实验、肺炎 双球菌的转化实验和烟草花叶病毒的侵染实 验，证明了核酸(DNA或RNA)在传宗接代中 具有连续性，蛋白质不具连续性，得出了核 酸是一切生物的遗传物质的正确结论，DNA 是主要遗传物质。
遗传物质在生物的生长发育和繁殖过程中， 都能“精确”复制自己，再通过细胞分裂方 式传递下去，使子代(或体细胞)含有与亲代 相似的遗传物质。从分子结构特点来看，组 成DNA的含氮碱基只有4种，但碱基排列顺 序是极其多样的，这是遗传物质具有储存巨 大数量遗传信息潜在能力的基础。DNA分子 具有稳定性、多样性、特异性的特点。随着 科学技术的发展，人们认识到孟德尔提出的 遗传因子即基因，是有遗传效应的DNA片段， 它位于染色体上。
高一生物必修2 第三章 基因的本质
高一生物必修2 第三章 基因的本质第一节 DNA 是主要的遗传物质 1.肺炎双球菌的转化实验（1）、体内转化实验：1928年由英国科学家格里菲思等人进行。
①实验过程结论：在S 型细菌中存在转化因子可以使R 型细菌转化为S 型细菌。
（2）、体外转化实验：1944年由美国科学家艾弗里等人进行。
①实验过程结论：DNA 是遗传物质 2.噬菌体侵染细菌的实验 1、实验过程 ①标记噬菌体含35S 的培养基−−−→培养含35S 的细菌35S −−−→培养蛋白质外壳含35S 的噬菌体 含32P 的培养基−−−→培养含32P 的细菌−−−→培养内部DNA 含32P 的噬菌体 ②噬菌体侵染细菌含35S 的噬菌体−−−−→侵染细菌细菌体内没有放射性35S 含32P 的噬菌体−−−−→侵染细菌细菌体内有放射线32P 结论：进一步确立DNA 是遗传物质 3.烟草花叶病毒感染烟草实验： （1）、实验过程（2）、实验结果分析与结论 烟草花叶病毒的RNA 能自我复制，控制生物的遗传性状，因此RNA 是它的遗传物质。
4、生物的遗传物质 非细胞结构：DNA 或RNA 生物原核生物：DNA细胞结构真核生物：DNA结论：绝大多数生物（细胞结构的生物和DNA 病毒）的遗传物质是DNA ，所以说DNA 是主要的遗传物质。
第二节 DNA 分子的结构 DNA 分子的结构（1）基本单位---脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）2、DNA 分子有何特点？ ⑴稳定性是指DNA 分子双螺旋空间结构的相对稳定性。
⑵多样性构成DNA 分子的脱氧核苷酸虽只有4种，配对方式仅2种，但其数目却可以成千上万，更重要的是形成碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了DNA 分子的多样性。
⑶特异性每个特定的DNA 分子中具有特定的碱基排列顺序，而特定的排列顺序代表着遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息，这种特定的碱基排列顺序就决定了DNA 分子的特异性。
高中生物必修二 第三章 基因的本质
高中生物必修二第三章基因的本质一、基因本质的证明过程1、艾弗里的肺炎双球菌的转化实验（1）肺炎双球菌的毒性S型细菌：菌体表面有多糖类的荚膜，形成的菌落表面光滑（smooth），有毒性R型细菌：菌体表面没有荚膜，形成的菌落表面粗糙（rough），无毒性（2）体内转化实验①R型活细菌注射活鼠→小鼠不死亡②S型活细菌注射活鼠→小鼠死亡，从体内分离出S型活细菌③加热后杀死的S型死细菌注射活鼠→小鼠不死亡④加热后杀死的S型死细菌和R型活细菌混合后注射活鼠→小鼠死亡，从体内分离出S型活细菌和R型细菌⑤得到推论：被加热杀死的S型细菌中，含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”，这种转化因子将无毒的R型活细菌转化为S型活细菌。
（3）体外转化实验①往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的DNA→R型菌和S型菌②往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的蛋白质或荚膜多糖→R型菌③往含有R型活细菌的培养基中加入S型菌的DNA和DNA酶→R型菌④结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，而蛋白质不是。
（即DNA是遗传物质）（4）转化的实质是基因重组而不是基因突变，R型细菌吸收了S型细菌的DNA，整合到R 型细菌的DNA中，使受体细胞获得新的遗传信息，表现出S型细菌的性状。
（5）发生转化的只有少部分R型细菌2、艾弗里的2T 噬菌体侵染大肠杆菌实验（1）2T 噬菌体(高中所学唯一的DNA 病毒)①结构:DNA(含有P)和蛋白质外壳(含有S)②增殖方式:侵染大肠杆菌后，利用大肠杆菌内的物质合成自身组成成分，进行大量增殖，达到一定数量后，大肠杆菌裂解释放大量噬菌体（2）方法:同位素标记法（3）实验过程:注意:①应先在含有放射性同位素S 35或放射性同位素P 32的培养基中培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养2T 噬菌体，从而得到蛋白质含有S 35或DNA 含有P 32的2T 噬菌体。
②混合后要经过短时间的保温(保证DNA 注入细菌且细菌不能裂解)并不断搅拌(使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离)③搅拌后离心(让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌)（4）实验结论:噬菌体侵染细胞时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。
必修② 第三章 基因的本质
第三章基因的本质第19讲 DNA是主要的遗传物质对应训练1.1944年，科学家从S型活细菌中提取出DNA、蛋白质和多糖等物质，将S型细菌的DNA加入到培养R型细菌的培养基中，结果发现其中的R型细菌转化成了S型细菌；而加入蛋白质、多糖等物质的培养基中，R型细菌不能发生这种变化。
这一现象不能说明的是（）A.S型细菌的性状是由其DNA决定的B.在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到R型细菌细胞中C.DNA是主要的遗传物质D.DNA是遗传物质答案 C2.在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四个试管中，依次分别加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是（）A.3和4B.1、3和4C.2、3和4D.1、2、3和4答案 D对应训练3.（2008年江苏名校联考）下列关于噬菌体侵染细菌实验的相关叙述中，不正确的是（）A.证明DNA是“注入”细菌体内的物质，可用同位素32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质B.侵染过程中的“合成”阶段，以噬菌体的DNA为模板，而氨基酸、核苷酸、ATP、酶、场所等条件均由细菌细胞提供C.该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，若要证明，需用分离出的蛋白质单独侵染细菌，再作观察并分析D.若用32P对噬菌体双链DNA标记，再转入培养有细菌的普通培养基中让其连续复制n次，则含31P的DNA占子代DNA总数的比例为1答案 C4.为研究噬菌体侵染细菌的详细过程，你认为同位素标记的方案应为（）A.用14C或3H培养噬菌体，再去侵染细菌B.用18O或32P培养噬菌体，再去侵染细菌C.将一组噬菌体用32P和35S标记D.一组用32P标记DNA，另一组用35S标记蛋白质外壳答案 D对应训练5.下图为肺炎双球菌转化实验的图解。
请回答：(1)分析图A可以看出，加热杀死有毒的S型细菌与活的R型无毒细菌混合注入小鼠体内，小鼠将，原因是。
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原核细胞：拟核、质粒 亲代DNA的两条链
4种游离的脱氧核苷酸 ATP
解旋酶、DNA聚合酶等 边解旋边复制
半保留复制
AT CG TA GC
AT CG TA GC
AT CG TA GC
AT CG TA GC
子链 母链
AT CG TA GC
解旋 （解旋酶、能量） 以母链为模板，合成子链 （模板、原料、酶）
DNA
噬菌体（T系）
DNA
DNA
烟草花叶病毒
RNA
RNA
1、 具有细胞结构的生物，核酸是DNA和RNA，遗传物质是
DNA。
2 、不具有细胞结构的病毒，核酸是DNA ，遗传物质
是DNA 。 3 、 不具有细胞结构的病毒，核酸是RNA ，遗传物质 是RNA 。
4、 绝大多数生物具有细胞结构，DNA是主要遗传物质。
述错误的是（A ） A.培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具
荚膜的细菌
B.培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物，不能产 生具荚膜的细菌
C.培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具荚膜的细菌 D.培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的
细菌
第三章 基因的本质
（2）多样性
4n
碱基对的排列顺序千变万化，能够贮存大量的信息。
（3）特异性
每一个DNA分子的碱基对都有其特定的排列顺 序，这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息。
二、DNA的复制
DNA复制的机理
DNA复制的场所
模板 DNA复制 原料 的条件 能量
酶 DNA复制的过程 DNA复制的特点
碱基互补配对原则
三、DNA在真核细胞内的分布
主要在染色体上
细胞质中
细胞核遗传
细胞质遗传
生物的遗传
1.用含15N、35S、32P的噬菌体去侵染不含放射性元素的细
菌，则释放出的子代噬菌体中（D ）
A.只含32P
B.大多数含15N和32P
C.少数含15N、35S和32P
D.全部不含35S
2.肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。下列叙
4种脱氧 核苷酸
基
本
组
基因
成
单 位
具有遗传效应 的DNA片段
的自我复制能使生物的
保持相对稳定。
遗传特性
（4）若原G0代DNA分子中共有14 000个脱氧核苷酸，且
(A+T)/(G+C)=2/5，则培养G2代细胞时，培养基中至少添
加游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸
个。
6000
第三章 基因的本质
第三节 基因是有遗传效应的DNA片段
一、 基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
感染（吸附、侵入） 增殖（复制、 组装） 成熟（裂解、释放）
噬菌体侵染细菌过程
感染（吸附、侵入） 增殖（复制、组装） 成熟（裂解、释放）
亲代噬菌体
细菌内
子代噬菌体
32P标记DNA 有32P标记DNA DNA有32P标记及31P
35S标记蛋白质 无35S标记蛋白质 衣壳蛋白无35S标记
3.实验结论：在亲子代之间具有连续性的物质是DNA，即
DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
二、RNA病毒，RNA是遗传物质
在丙组实验中观察到的 现象是出现病株，并能从 中提取出完整的病毒，结 论是RNA是遗传物质。
在乙组实验中观察到的 现象是没有出现病株，结 论是蛋白质外壳不是遗传 物质。
核酸
遗传物质
原核细胞
DNA与RNA
DNA
真核细胞
DNA与RNA
提取DNA 离心
细胞分裂两次
提取DNA 离心
15N/14N-DNA
14N
14N
第二代
14N/14N-DNA 15N/14N-DNA
15N/14N-DNA 14N/14N-DNA 15N/14N-DNA 14N/14N-DNA
将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续 培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移到含有32P的培 养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代 细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离 心后得到的结果如图所示。若①、②、③分别表示轻、中、
3. 碱基互补配对原则
AT
GC
A+G T+C A+C T+G 50%
（A+G） （T+C）
（A+C） =1
（T+G）
双链（A+T）% 单链（A+T）%
双链（G+C）% 单链（G+C）%
一条单链 A+G 与另一条互补单链 A+G 的值互为倒数
T+C
T+C
4. DNA分子的特性
（1）稳定性
通过氢键形成的碱基对，使两条脱氧核 苷酸长链稳固地并联起来。
噬菌体 与细菌 相分离
32P 离心
32P噬菌体 细菌培养液
搅拌器
32P
噬菌体 与细菌 相分离
32P
离心
32P噬菌体 细菌培养液
搅拌器
32P
噬菌体侵染细菌过程
感染（吸附、
噬菌体侵染细菌过程
感染（吸附、侵入） 增殖（复制、组装）
噬菌体侵染细菌过程
感染（吸附、侵入） 增殖（复制、组装）
噬菌体侵染细菌过程
母子链结合形成新的分子
复制
1个DNA分子
2个DNA分子
三、DNA半保留复制的实验证据
大肠杆菌在含15NH4Cl的 培养液中生长若干代
提取DNA
离心
密度 低 高15N/15N-DNA
转培移养到液含中14NH4Cl的
大肠杆菌
15N/15N-DNA
14N
第一代
第一代 第二代
细胞分裂一次
15N/14N-DNA
第二节 DNA的分子结构和复制
一、DNA分子的结构
1. DNA的基本单位
脱氧核苷酸
腺嘌呤 A
P
鸟嘌呤 G
脱氧 核糖
含氮碱基 胞嘧啶 C
胸腺嘧啶 T
DNA是四种脱氧核苷酸连接成的长链
2. DNA分子的结构—规则的双螺旋结构
5’
3’
AT
CG
TA
GC
3’
5’
DNA平面结构
2nm
3.4nm
每个螺旋含 10对碱基 DNA双螺旋
重3中DNA分子的位置，请回答：
① ② ③
A
B
C
D
（1）图中①②两条带中的DNA分子所含的同位素分别是：条
带① 31P ，条带②
。 31P和32P
（2）G0、G1、G2三代DNA分子离心后的试管分别是图中的：
G0 A，G1
B ，G2
。D
（3）上述实验结果证明DNA的复制方式为 半保留复制 。DNA
同位素标记噬菌体
培养 细菌 培养
35S 蛋白质
含35S培养基
含35S
含35S的噬菌体
培养 细菌 培养
32P DNA
含32P培养基
含32P
含32P的噬菌体
噬菌体
与细菌
35S
相分离Leabharlann 35S 离心35S噬菌体 细菌培养液
搅拌器
噬菌体
与细菌
35S
相分离
35S 离心
35S噬菌体 细菌培养液
搅拌器