本節(jié)知識在“問題探討”中啟發(fā)學(xué)生思考“DNA和蛋白質(zhì)究竟誰是遺傳物質(zhì)?”。而科學(xué)家們最終是如何證明DNA是遺傳物質(zhì)的,為何會有多個實驗,以及為什么說“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”?這都要從本節(jié)的幾個實驗來理解分析以及弄清楚幾個實驗之間的邏輯關(guān)系,并學(xué)會對科學(xué)實驗的研究方法進行分析運用,具備基本的科學(xué)思維和方法。而要對這幾個實驗理解分析,應(yīng)該從以下幾個方面引領(lǐng)學(xué)生去學(xué)習(xí)理解。
一、弄清幾個實驗依次出現(xiàn)的邏輯順序
1、格里菲斯的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗
(1)兩種細菌的基本了解 (2)實驗過程:
(3)實驗分析:
①對比第一組和第二組組的實驗現(xiàn)象,說明了什么?
S型細菌使小鼠死亡。
②第四組小鼠為什么會死亡呢?
原因:由于體內(nèi)有活的S型細菌的作用。
③第四組活的S型細菌如何出現(xiàn)?
原因:部分活的R型細菌轉(zhuǎn)化了活的S型細菌。
④什么使活R型細菌轉(zhuǎn)變成活的S型細菌?
原因:加熱殺死的S型細菌使活的R型細菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化。
2、艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實驗
(1)實驗?zāi)康模禾骄磕姆N物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子。
(2)實驗思路:分離并提純S菌中的各物質(zhì),分別培養(yǎng)R型菌;其中S菌中的主要物質(zhì)有蛋白質(zhì)、DNA、多糖等。
(3)實驗過程(略)
3、噬菌體侵染細菌的實驗
(1)實驗?zāi)康模禾骄緿NA和蛋白質(zhì)哪種為遺傳物質(zhì)。
(2)實驗思路:利用T2噬菌體侵染細菌分離DNA和蛋白質(zhì),結(jié)合同位素標(biāo)記法,探究哪種為遺傳物質(zhì)。
(3)實驗過程:
(4)實驗分析:①用35S標(biāo)記的噬菌體浸染細菌后,放射性主要存在于上清液中,而用32P標(biāo)記的噬菌體侵染細菌后,放射性主要存在于沉淀物中。
②進一步觀察發(fā)現(xiàn),細菌裂解釋放的噬菌體中,可以檢測到32P標(biāo)記的DNA,但不能檢測到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)。
(5)實驗結(jié)論及存在的疑問:
①實驗結(jié)論:噬菌體侵染細菌時,DNA進入到細菌中,而蛋白質(zhì)外殼仍留在外面,因此,子代噬菌體的各種性狀,是通過親代的DNA遺傳的。DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。
②存在的疑問:所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA嗎?例如煙草花葉病毒沒有DNA,遺傳物質(zhì)又是什么呢?下面的實驗出現(xiàn)的原因。
二、對DNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析,以及加熱處理后的影響
1、DNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及受熱分析
[2]蛋白質(zhì)和核酸對于高溫的耐受力是不同的,在80-100℃的溫度范圍內(nèi),蛋白質(zhì)將會變性失活(在必修一蛋白質(zhì)一節(jié)己學(xué)習(xí)過),DNA雙鏈將解開;當(dāng)溫度降至55℃左右時,DNA雙鏈能夠恢復(fù),但蛋白質(zhì)的活性卻不能恢復(fù)。(補充講解格里菲斯的實驗中第四組,S型細菌加熱殺死后還能轉(zhuǎn)化的原因。)
2、轉(zhuǎn)化的實質(zhì)
三、分清楚攪拌、離心后上清液和沉淀物的組成,從而分析放射性
1、攪拌和離心的作用
(1)攪拌:使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。
(2)離心:上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒,而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。
2、放射性分析
(1)上清液與沉淀物的分析
①上清液:重量較輕的培養(yǎng)液,(包括未被感染的T2噬菌體、感染留下的蛋白質(zhì)外殼以及細菌裂解后釋放出的T2噬菌體)此處不能簡單理解為噬菌體的蛋白質(zhì)
②沉淀物:重量較重的大腸桿菌(包括感染的大腸桿菌和未被感染的大腸桿菌)此處不能簡單的理解為噬菌體的DNA。
(2)放射性分析
①分析什么生物的什么物質(zhì)被標(biāo)記:如,用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,則應(yīng)是噬菌體的DNA被標(biāo)記。
②分析放射性:如,用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,經(jīng)長時間保溫后放射性的分析:
32P標(biāo)記的是噬菌體的DNA,因長時間保溫,部分噬菌體從細菌中裂解,經(jīng)離心后分布于上清液。因而放射性主要存在于沉淀物,上清液也存在放射性。
四、弄清每個實驗的結(jié)論,尤其DNA是遺傳物質(zhì)和DNA是主要的遺傳物質(zhì)兩個結(jié)論
總結(jié):因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。
永善縣第一中學(xué) 胡書鳳