正确理解ＤＮＡ是主要的遗传物质应弄清的几个问题

郁立侠

“DNA是主要的遗传物质”一节是人教版新课标教材必修2第3章第1节的内容，是在前面学习了有关细胞学基础（有丝分裂、减数分裂和受精作用）、阐明了染色体在亲代和子代遗传中所起的联系作用，并且了解染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。这节内容还与本册教材第六章“基因工程及其应用”有一定的联系，同时提到一些在自然科学研究中常用的实验方法，这为后面选修课“生物技术与实践”的学习也做了很好的铺垫，因此这节内容在高中阶段生物科学习中有着重要低位。

由于当时认识水平有限，所以在相当长的时间里，人们一直认为蛋白质是生物体的遗传物质，那么，遗传物质究竟是DNA还是蛋白质呢？教材通过问题探讨在此埋下伏笔，然后通过2个经典实验证明遗传物质是DNA。最后，教材通过烟草花叶病毒感染烟草的实验，说明有些病毒体内的核酸只有RNA没有DNA，其中的RNA就是它的遗传物质，进一步归纳出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。

本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式学习的极佳素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。

笔者认为，正确理解DNA是主要的遗传物质，还应注意弄清一些问题。

19世纪末叶，生物学家通过对细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程的研究，认识到染色体在生物的遗传中具有重要的作用。染色体的化学组成如何？到底哪种成分才是遗传物质？染色体主要由DNA和蛋白质组成，还含有少量的RNA。由于染色体不是单一物质组成，因而，遗传物质到底是DNA还是蛋白质的争论相当激烈。随着噬菌体侵染大肠杆菌实验的进行，使人们普遍接受DNA才是遗传物质的结论。

作为遗传物质应该具有的特点是：1）分子结构具有相对的稳定性；2）能够进行自我复制，使前后代具有一定的连续性；3）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢的过程和性状；4）能够产生可遗传的变异。

在遗传物质的发现过程中，一批批科学家前赴后继，作出巨大贡献，他们创造性地进行了一系列实验。格里菲思在肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌一起注入到小鼠体内，导致小鼠死亡并分离得到能够稳定遗传的S型肺炎双球菌。据此，他得到：加热杀死的S型肺炎双球菌中含有促进R型肺炎双球菌转化的“转化因子”。

艾弗里及其同伴将组成S型肺炎双球菌的各种成分分离开来，将它们分别加入到已培养了R型肺炎双球菌的培养基中，并创造性地将S型肺炎双球菌的DNA经DNA酶处理后加入，发现只有加入DNA才能促使R型肺炎双球菌的转化。他们首次提出DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质的说法。

让人们普遍接受“DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质”结论的科学家是赫尔希和蔡斯，在于他们找到一种特殊的实验材料——大肠杆菌T2噬菌体（蛋白质与DNA可以有效分离），并借助于同位素标记的方法进行噬菌体侵染细菌的实验。通过实验，他们发现噬菌体侵入到细菌的成分是DNA而不是蛋白质，从而证明亲子代间具有连续性的物质是DNA而不是蛋白质。

为什么只能用35S和32P这2种同位素分别标记DNA和蛋白质？不能用14C和18O？如何标记？标记2种物质的目的是为了证明进行噬菌体中侵入到细菌体内的是DNA还是蛋白质，因而标记元素应该是蛋白质或DNA特有的。14C和18O两种物质均含有，不具有特异性，因而不可以；而DNA含P，蛋白质含S，P、S是它们各自特有的元素，因而可以用35S和32P这2种同位素分别标记DNA和蛋白质。

由于噬菌体等病毒的生命活动不能离开宿主细胞单独进行，其生命活动及物质合成必须依赖于活的宿主细胞。因此利用同位素标记噬菌体时，应先利用同位素标记其宿主细胞，然后以噬菌体病毒侵染已被标记的细菌，使形成的噬菌体含有被标记的元素。

如何理解DNA是主要的遗传物质？这里应注意3个方面：一是对所有生物而言，DNA不是唯一的遗传物质，还可能是RNA或蛋白质；二是含有DNA的生物的遗传物质是DNA；三是绝大多数生物含有DNA。

（作者单位：河北省玉田县林南仓中学）