问答题

“DNA是主要的遗传物质”是人民教育出版社高中《生物》必修2第三章第一节的内容。 请依据所给的部分教科书内容，完成相应的教学设计。 要求： (1)对肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验进行比较分析。 (2)设计一个关于本节内容的练习题，并给出详细分析。 肺炎双球菌的转化实验 通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的，首先是美国科学家艾弗里(O．Avery，1877—1955)，而艾弗里的实验又是在英国科学家格里菲思(F．Griffith，1877—1941)的实验基础上进行的。 1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎的。他用两种不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠。一种细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑(smooth)，叫作S型细菌；另一种细菌的菌体没有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙(rough)，叫作R型细菌。在这两种细菌中，S型细菌可以使人患肺炎或小鼠患败血症，因此是有毒性的；R型细菌不能够引发上述症状，因此是无毒性的。 格里菲思的实验过程如图3—2所示。
格里菲思从第四组实验的小鼠尸体上分离出了有毒性的S型活细菌，而且这些S型活细菌的后代也是有毒性的S型细菌，这表明无毒性的R型活细菌在与被加热杀死的S型细菌混合后，转化为有毒性的S型活细菌，而且这种性状的转化是可遗传的。于是，格里菲思推论：在第四组实验中，已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”，这种转化因子将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。 这种转化因子究竟是什么物质呢为了弄清楚转化因子，艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定。他们将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，结果发现：只有加入DNA，R型细菌才能够转化为S型细菌，并且DNA的纯度越高，转化就越有效；如果用DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，就不能使R型细菌发生转化(图3—3)。
实验结果甚至出乎艾弗里自己的预料，于是艾弗里提出了不同于当时大多数科学家观点的理论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 噬菌体侵染细菌的实验 艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，由于艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0．02％的蛋白质，因此，仍有人对实验结论表示怀疑。 1952年，赫尔希(A．Hershey，1908一)和蔡斯(M．Chase)以T ₂ 噬菌体(图3—4)为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具说服力的实验。
T ₂ 噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。T ₂ 噬菌体侵染大肠杆菌后(图3—5)，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。