一.人类在对遗传物质的发现研究及探索过程,迄今为止经历大.doc

一．人类在对遗传物质的发现研究及探索过程，迄今为止经历大约100年的历程，在这100年的历程中，多位先进的科学工作者，在前人努力的基础上不断摸索不断发现，在实验的基础上得出了DNA作为遗传物质的结论。下面主要经历了如下几个过程： 1.对遗传物质的早期推测 在摩尔根通过果蝇的实验证明基因在染色体上后，就提出了“基因是有机的化学实体”的推论。20世纪20年代，人们认识到蛋白质是由氨基酸连接而成的生物大分子，氨基酸的多种多样的排列顺序可能蕴含遗传信息，于是人们推测蛋白质是遗传物质。10年后，虽然人们认识到DNA由四种脱氧核苷酸组成，但人们对DNA的结构还不了解，没有意识到DNA在遗传中的作用，纵观生命科学的发展史，每一个结论得出之前，往往先有假说或推测，然后再用实验探究，用科学的实验对假说进行“证实”或“证伪”。 2.肺炎双球菌的体内转化实验 1928年，英国科学家格里菲斯用小白鼠和两种肺炎双球菌为实验材料，采用科学的方法，通过对比实验发现R型活细菌在S型死细菌的影响下，在小白鼠的体内转化成为获得S型菌。在复习该实验时，一定要明确两种菌的区分方法，它是证明细菌是否发生转化的因变量。R型菌无荚膜而S型菌有荚膜，可这种鉴别要在制装片后借助显微镜来完成；在微生物鉴别时，常常用肉眼观察菌落的区别，菌落就是同一种菌的聚集体（同种菌的部落）。由于每个S型菌都有光滑的荚膜，所以由一群菌形成的菌落的表面必然是光滑的，同样能理解R型的菌落表面应该粗糙。在重温这个实验时应将格里菲思的实验结果与小白鼠特异性免疫进行综合，明确两种菌对小白鼠来说都是抗原，只是对它们的免疫结果不同，而加热杀死的抗原更容易被免疫清除。要对四组实验间的关系有正确的理解，体会其中的对比关系，既然活的R型菌自己不能转化，死得S型菌又不能死而复活，那么一定是活的R型菌在死的S型菌的影响下发生的转化，于是格里菲斯关于死的S型菌中有转化因子的推论就顺理成章了。 3.肺炎双球菌的体外转化实验 考纲中要求考生要关注对科学、技术和社会(STS)有重大影响的生物学新进展或科学史上的重大事件。对遗传物质探究的重大事件中就充分体现了STS间的辩证关系，格里菲思发现细菌的转化可遗传，是一种可遗传的变异，所以只要找到转化因子，也就找到了遗传物质。可是在格里菲思时代还没有相应的技术支持这项科学研究，而1944年的美国已经可以对S型菌的成分进行分离、提纯和鉴定，于是美国科学家艾弗里开始了肺炎双球菌体外转化的实验研究。艾弗里在前人的基础上，在体外培养R型菌且在培养过程中加入从S型菌中提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质，观察发现，只有加入DNA后培养基中才会出现菌落光滑的S型菌，且转化率与加入的DNA浓度呈正相关，当用DNA水解酶将DNA分解成四种脱氧核苷酸后再加入到培养基中时，并不出现光滑的菌落，也就是只有DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的转化因子。同学们在复习艾弗里的实验时，关于培养基可联系植物组织培养和动物细胞培养中有关的配制要求，同时要体会细菌的体外转化成功比体内转化更具说服力，因为细菌在体内发生转化时，可能会受到小白鼠体内某种因素的干扰。我们在感叹艾弗里实验的绝妙设计时，也不免为他感到遗憾，不是因为他的成果没有获得诺贝尔奖，而是他的实验不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可从一种生物转移到另一种生物，一不留神，开了基因工程的先河，可他和他的同事始终浑然不知。 4.噬菌体侵染细菌的实验 由于艾弗里的实验中提纯的DNA最纯时还含有0.02%的蛋白质，人们对转化因子表示怀疑。1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为材料，利用同位素标记技术，最后敲定DNA是遗传物质。赫尔希和蔡斯与艾弗里的实验原理是相同的，都是设法将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用，但实验方法不同。在复习该实验时，首先要明确T2噬菌体在大肠杆菌中完成了繁殖，且子代噬菌体与亲代间有遗传现象，这是不争的事实。该实验只需研究在侵染过程中，噬菌体的什么成分进入了大肠杆菌，没有进入的一定不是遗传物质，而进入的就应该是遗传物质，因为噬菌体中只有两种化合物。 （1）用32P和35S分别标记大肠杆菌 由于病毒只能在活的宿主细胞中增殖，所以不能用含放射性元素的培养基培养T2噬菌体，由于T2噬菌体的营养物质来自大肠杆菌，所以要设法先让大肠杆菌带有放射性。标记的元素应该是蛋白质和DNA所特有的，DNA中一定不含S，可蛋白质中几乎不含P，所以不能标记C、H、O、N，只能标记P、S。分别配制含32P和35S（其它元素无放射性）的培养基，培养亲代无放射性的大肠杆菌，得到分别含32P和35S的子代大肠杆菌备用。 （2）用标记的大肠杆菌培养T2噬菌体 在标记的T2噬菌体时，同样要求亲代T2噬菌体自身不带放射性。在有放射性的大肠杆菌与