师：同学们，大家好。人类在研究遗传规律和遗传物质的过程中经历了多个阶段。孟德尔通过豌豆杂交实验得出遗传基本规律，萨顿在蝗虫细胞研究以及摩尔根在果蝇研究中，得出基因位于染色体上。摩尔根还提出假设，认为基因稳定是因为它代表一个有机的化学实体。那么基因究竟是什么？这一研究历史中又出现了哪些经典实验证据？今天我们一起来复习相关内容。

　　这一科学研究历史中，主要有三个经典实验，即肺炎链球菌的转化实验（包括体内转化和体外转化实验）以及噬菌体侵染细菌的实验。我们先来看看这些实验中的主要研究生物对象，有肺炎链球菌、噬菌体和大肠杆菌。它们有何异同呢？这三者虽都带“菌”字，但并非同一类生物。肺炎链球菌和大肠杆菌属于细菌，有细胞结构，能在普通培养基中独立培养；噬菌体属于病毒，无细胞结构，必须寄生在活的宿主细胞中。它们的共性在于，都属于微生物。

　　作为遗传学实验材料，微生物具有以下优点：个体小，结构相对简单，便于观察因遗传物质改变导致的结构和功能变化；繁殖快，易于观察遗传物质在亲子代间的传递。

　　我们先分析肺炎链球菌的转化实验中的格里菲斯实验。这个实验用到哪些生物学实验材料呢？除了肺炎链球菌的R型菌和S菌，还有实验小鼠，所以该实验也叫体内转化实验。这是实验过程及结果。我们来分析几个问题：在第四组实验中，导致小鼠死亡的原因，会不会是加热致死的S菌中存在使小鼠致死的毒性物质呢？我们可以对比第三组和第四组实验。第三组只注入加热致死的S菌，小鼠未死亡，这就排除了加热致死的S菌中存在导致小鼠死亡毒性物质的可能性。科学家还在第四组死亡小鼠体内分离出活的S菌。那么第4组实验中小鼠体内的S菌，有没有可能是R菌自我突变产生的呢？我们对比第一组和第四组实验，第一组活的R菌并未自我突变转化为S菌，所以这种可能性很小。同学们也可以从基因突变的特征角度思考分析。通过对这些实验组的对照，我们得出结论：加热致死的S菌中含有某种促使R菌转化为S菌的活性物质。那么这种转化因子究竟是什么物质呢？接下来我们分析肺炎链球菌转化实验中的埃弗里实验。

　　这个实验又用到哪些生物学实验材料呢？同样有肺炎链球菌的R菌和S菌，但该实验在体外完成，没有小鼠参与。实验过程如下：第一步，制备S菌的细胞提取物。埃弗里把加热致死的S菌经过破碎、洗涤、多糖果胶酶处理等多种实验步骤，最终提取出S菌细胞提取物，再将其与活的R菌混合。这是实验处理方法及结果，请同学们分析。与对照组一相比，实验组2 - 5的自变量是如何控制的呢？我们看到对照组一未做处理，实验组2中加入蛋白酶，蛋白酶可分解S菌细胞提取物中的蛋白质，这种方法叫减法原理。那埃弗里为什么没设置加入多糖酶的实验组呢？答案要到步骤一中找，步骤一中已用多糖果胶酶处理，说明S菌的细胞提取物中不存在多糖。同学们可以进一步思考，埃弗里为什么这样设计实验呢？这个实验最终得出的结论是DNA是转化因子。

　　接下来我们深入思考几个问题：R菌转化为S菌的实质是什么？这对自然界中生物的进化有何意义？这是S菌转化为R菌的过程示意图。从图中可知，实质原因是S菌的某个DNA片段与R菌的遗传物质相结合，我们把这种变异称为自然条件下的基因重组。那这对细菌进化有什么意义呢？我们知道细菌变异主要来源是基因突变，这种基因重组增加了其变异来源，加快了进化。问题二，1949年科学家米尔斯基测量并比较了几种生物细胞中的DNA含量。你认为该事实能作为支持DNA是遗传物质的间接证据吗？

　　我们先分析同一种生物不同体细胞中DNA含量的特征，发现基本相同，这与遗传物质的基本特征相符。再比较同一种生物生殖细胞和体细胞中的DNA含量关系，发现基本是1/2的关系，这与减数分裂形成配子时同源染色体分离、遗传物质减半相吻合。但当时科学家大多支持蛋白质是遗传物质，从现代生物学角度分析，同一个体不同体细胞中，蛋白质含量相同吗？为什么呢？

　　由于同一个体不同细胞中基因选择性表达等原因，细胞结构和功能不同，所以蛋白质含量也不同。从这个角度看，蛋白质作为遗传物质不合理。但当时科学界坚信蛋白质是遗传物质，他们认为埃弗里实验没真正将DNA和蛋白质分离。直到1952年，噬菌体侵染细菌的实验再次证明DNA是遗传物质。这个实验用到哪些生物学实验材料呢？有T2噬菌体和大肠杆菌。

　　首先要对亲代噬菌体进行标记，然后让标记的亲代噬菌体与大肠杆菌混合保温培养，目的是让噬菌体侵染细菌。一段时间后进行搅拌和离心检测放射性。在这个实验中，同位素标记的目的是什么呢？我们在必修一中学过同位素示踪技术，可追踪物质运行规律，所以在此实验中，通过同位素标记可探寻从亲代传递给子代的物质。在亲代噬菌体标记过程中，为什么磷32和硫35两种元素不能同时标记，或者为什么不能用碳和氢元素来标记呢？前面提到埃弗里实验没被广泛认可，是因为没把DNA和蛋白质完全分开。而噬菌体侵染细菌过程中，其遗传物质可注入细菌内，其他物质留在细菌外，在自然界做到了把DNA和蛋白质分开。此实验关键是单独、直接观察DNA和蛋白质的作用，所以应将磷32和硫35分开标记，单独观察。如果用碳或氢元素标记，DNA和蛋白质会同时被标记，无法单独观察某一种物质的作用。