生命活動的調節
人們確定遺傳物質的前提是明確遺傳物質應具備的特點:①能復制,在前后代保持連續性,穩定性②能控制物質性狀和代謝過程③有貯存巨大數量遺傳信息的潛在能力④能引起可遺傳的變異。
提問:遺傳和變異是生物在生殖。發育過程中表現的基本特征,那么,尋找遺傳物質應從哪個過程去考慮?(生殖發育。)
提問:通過我們對生殖發育中減數分裂,受精作用,有絲分裂等環節的學習可知,細胞中哪一結構在前后代能保持連續性和穩定性?(回答:染色體。)小結:染色體在生物的遺傳中起著重要作用。
講述:據此人們對染色體的成分進行研究,化學分析的結果表明,染色體主要是由蛋白質和dna組成的。那么,它們中究竟哪一種具備遺傳物質的4個特征,是遺傳物質呢?
因為蛋白質具有前面遺傳物質的第2、3特點,所以曾有人認為蛋白質是遺傳物質,但越來越多的科學實驗證明,dna是遺傳物質,而蛋白質不是。在此我們只介紹兩個著名的證明實驗。
提問:在生物體內dna與蛋白質往往同時存在,你認為證明dna是遺傳物質的實驗中關鍵的設計思路是什么?(回答:設法將dna與蛋自質分開,單獨,直接地觀察dna的作用。)
講述:首先了解肺炎雙球菌的轉化實驗。1928年,英國科學家格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進行轉化實驗。他用了兩種不同類型的肺炎雙球菌,一種是s型細菌,它的菌落光滑,菌體有多糖類的莢膜,使之不受被感染動物的正常抵制機制所殺死,是有毒性的球形菌,可以引起人患肺炎和使小鼠患敗血癥而死亡;另一種是r型細菌,它實際上是肺炎雙球菌的突變型,它已喪失了合成具有保護作用的莢膜,因此它無毒性,菌落粗糙。演示肺炎雙球菌轉化實驗過程的錄像。觀看時請同學們仔細觀察每組實驗的做法及現象。請一學生敘述各組實驗的做法及現象。(回答:①無毒性的r型活細菌注射到鼠體內,鼠不死亡;②有毒性的s型活細菌注射到鼠體內,鼠死亡;③加熱殺死的s型細菌注射到鼠體內,鼠不死亡;④無毒性的r型活細菌與加熱殺死的s細菌混合后注射到鼠體內,鼠死亡,并且從鼠體內分離出有毒性的s型活細菌,其后代也有毒性。)
問:從第④組實驗鼠體內可分離出有毒性的s型活細菌說明了什么?這種s型活細菌的后代也是有毒性的s型細菌又說明了什么?(無毒性的r型活細菌與加熱殺死的s型細菌混合后,可轉化成有毒性的s型活細菌,并且這種轉化的性狀可以遺傳。)
講述:格里菲思的結論是,已加熱殺死的s型細菌中必然含有某種促成這一轉化的活性物質。這種轉化因子是什么?格里菲思沒有找到。
問:如果你是當時的科學家,你認為在確定轉化因子的實驗中,關鍵的設計思路是什么?(提示:參考前面證明實驗的關鍵思路。)(回答:從活的s型細菌中分離,提取出各種成分,分別與r型細菌混合培養,觀察其后代是否有s型細菌出現)
講述:同學們的設計思路很好,但這個設計思路的實施需要依賴于dna。蛋白質、多糖等的分離提取技術和其它有關技術的掌握。因此,直至1944年,美國的科學家艾弗里和他的同事才進行了確定轉化因子的實驗,并獲得了成功。
他們的做法是從s型活細菌中提取出了dna,蛋白質和多糖等物質,分別將它們加入培養r型細菌的培養基中,結果發現只有加入dna,才能在培養r型細菌的培養基中找到s型細