本节知识在“问题探讨”中启发学生思考“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质?”。而科学家们最终是如何证明DNA是遗传物质的,为何会有多个实验,以及为什么说“DNA是主要的遗传物质”?这都要从本节的几个实验来理解分析以及弄清楚几个实验之间的逻辑关系,并学会对科学实验的研究方法进行分析运用,具备基本的科学思维和方法。而要对这几个实验理解分析,应该从以下几个方面引领学生去学习理解。
一、弄清几个实验依次出现的逻辑顺序
1、格里菲斯的体内转化实验
(1)两种细菌的基本了解 (2)实验过程:
(3)实验分析:
①对比第一组和第二组组的实验现象,说明了什么?
S型细菌使小鼠死亡。
②第四组小鼠为什么会死亡呢?
原因:由于体内有活的S型细菌的作用。
③第四组活的S型细菌如何出现?
原因:部分活的R型细菌转化了活的S型细菌。
④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌?
原因:加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。
2、艾弗里的体外转化实验
(1)实验目的:探究哪种物质是转化因子。
(2)实验思路:分离并提纯S菌中的各物质,分别培养R型菌;其中S菌中的主要物质有蛋白质、DNA、多糖等。
(3)实验过程(略)
3、噬菌体侵染细菌的实验
(1)实验目的:探究DNA和蛋白质哪种为遗传物质。
(2)实验思路:利用T2噬菌体侵染细菌分离DNA和蛋白质,结合同位素标记法,探究哪种为遗传物质。
(3)实验过程:
(4)实验分析:①用35S标记的噬菌体浸染细菌后,放射性主要存在于上清液中,而用32P标记的噬菌体侵染细菌后,放射性主要存在于沉淀物中。
②进一步观察发现,细菌裂解释放的噬菌体中,可以检测到32P标记的DNA,但不能检测到35S标记的蛋白质。
(5)实验结论及存在的疑问:
①实验结论:噬菌体侵染细菌时,DNA进入到细菌中,而蛋白质外壳仍留在外面,因此,子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是真正的遗传物质。
②存在的疑问:所有生物的遗传物质都是DNA吗?例如烟草花叶病毒没有DNA,遗传物质又是什么呢?下面的实验出现的原因。
二、对DNA和蛋白质的结构分析,以及加热处理后的影响
1、DNA和蛋白质的结构及受热分析
[2]蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的,在80-100℃的温度范围内,蛋白质将会变性失活(在必修一蛋白質一节己学习过),DNA双链将解开;当温度降至55℃左右时,DNA双链能够恢复,但蛋白质的活性却不能恢复。(补充讲解格里菲斯的实验中第四组,S型细菌加热杀死后还能转化的原因。)
2、转化的实质
三、分清楚搅拌、离心后上清液和沉淀物的组成,从而分析放射性
1、搅拌和离心的作用
(1)搅拌:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
(2)离心:上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
2、放射性分析
(1)上清液与沉淀物的分析
①上清液:重量较轻的培养液,(包括未被感染的T2噬菌体、感染留下的蛋白质外壳以及细菌裂解后释放出的T2噬菌体)此处不能简单理解为噬菌体的蛋白质
②沉淀物:重量较重的大肠杆菌(包括感染的大肠杆菌和未被感染的大肠杆菌)此处不能简单的理解为噬菌体的DNA。
(2)放射性分析
①分析什么生物的什么物质被标记:如,用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,则应是噬菌体的DNA被标记。
②分析放射性:如,用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经长时间保温后放射性的分析:
32P标记的是噬菌体的DNA,因长时间保温,部分噬菌体从细菌中裂解,经离心后分布于上清液。因而放射性主要存在于沉淀物,上清液也存在放射性。
四、弄清每个实验的结论,尤其DNA是遗传物质和DNA是主要的遗传物质两个结论
总结:因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以DNA是主要的遗传物质。
永善县第一中学 胡书凤