嘿各位同学好，欢迎收听今天的生物小课堂。我是你们的老朋友，大家好，我是小助手。小助手。你说这世界上有没有什么东西既能决定你长什么样，是什么血型，还能让你跟你爸妈长得像。那还用说吗？肯定是基因呗。bingo没错。但是你有没有想过基因到底是什么？它藏在哪里，又是怎么工作的？这个好像有点抽象，别担心。今天这期节目我们就来好好聊聊高中生物必修二第三章基因的本质保证，让你听完之后对DNA基因还有那些经典的实验有一个清晰的认识。而且我们还准备了好几个小测验，看看你们到底掌握了多少。没错，先剧透一下我们今天要聊的内容，包括科学家是怎么发现DNA是遗传物质的，DNA的结构到底是什么样的？DNA是怎么复制自己的，还有基因到底是什么？听起来内容挺丰富的，大家准备好了吗？让我们正式开始。首先我们来聊第一个大问题，DNA到底是怎么被证明是遗传物质的？这个问题很有历史感。其实在科学家确定DNA是遗传物质之前，他们也是走了不少弯路的。没错，20世纪初的时候，科学家们已经知道生物的性状可以遗传。但是遗传物质到底是什么？大家众说纷纭，有人说是蛋白质。有人说是DNA。在当时蛋白质被认为是天选之子，因为蛋白质种类繁多，结构复杂，大家都觉得这么复杂的东西才有资格当遗传物质。但是事实真的如此吗？让我们来看看第一个实验，肺炎链球菌的转化实验。在开始讲实验之前，我想问大家一个小问题，如果你是1920年代的科学家，你会怎么设计实验来证明谁是遗传物质呢？我觉得可能需要把遗传物质分离出来，然后看看它能不能让生物表现。出新的形状。说的太好了，这其实就是科学家们的思路。让我们来看看格里菲斯是怎么做的。格里菲斯是一个英国医生，他用小鼠和两种肺炎链球菌来做实验。肺炎链球菌有两种类型，S型和R型。这里解释一下，S型就是有荚膜致病性强的类型，R型就是没有荚膜致病性弱的类型。好，格里菲斯做了四组实验，第一组给小鼠注射活的S型菌，结果怎么样呢？小鼠死亡了，没办法，S型菌毒性。太强了。第二组给小鼠注射活的R型菌，小鼠存活。因为R型菌没有。致病性。第三组给小鼠注射加热杀死的S型菌，小鼠也存活。加热把细菌都杀死了，自然不会治病。但是第四组就神奇了，他把加热杀死S型菌和活的R型菌混合在一起，然后注射。到小鼠体内，结果小鼠。死亡了，而且解剖发现小鼠体内竟然有活的S型菌。这就是重点了。死的S型菌居然能让活的R型菌变身成S型菌。这说明什么？说明加热杀死的S型菌中一定存在着某种转化因子，能把R型菌转化成S型菌。但这个转化因子到底是什么呢？格里菲斯没有给出答案。大家思考一下，如果你是后来的科学家，你会怎么进一步研究这个转化因子？错，答案是把它分离出来，逐一检验各种物质，看看到底是谁在起作用。16年后，也就是1944年，艾弗里终于把这个转化因子给揪出来了。艾弗里是怎么做的呢？他先把S型菌的各种成分分离出来，蛋白质、RMA、DNA、脂肪、糖类。然后他用。各种酶分别处理这些物质，再用它们去处理R型菌，看看哪一种能让R型菌转化。为S型菌。我猜答案一定让大家很意外。没错，当艾弗里用蛋白酶、RNA酶、脂肪酶处理这些物质时，他们仍然有转化能力。但是当他用DNA没处理时。转化能力消失了。所以结论只有一个，DNA就是那个。转化因子，这就是DNA是遗传物质的第一个直接证据。好，消化完格里菲斯和艾弗里的实验，我来考考大家，如果艾弗里在用DNA没处理之后，又补加了一些DNA，那么转化能力会恢复吗？给大家3秒钟思考。答案是会的。因为恢复了DNA这个转化因子。这个小测验告诉我们DNA没只是把DNA分解了，并没有影响其他物质，所以实验设计真的。是太精妙了。好，下面我们再来一个更经典的实验，噬菌体侵染细菌实验。这个实验在高中生物中的地位可是相当高的。是高频考点。首先介绍一下噬菌体，它是一种专门寄生在细菌里的病毒，结构很简单，外面是蛋白质外壳。里面是DNA。就像一个外卖盒，蛋白质是盒子，DNA是里面的美食。这个比喻不错。那么问题来了当噬菌体侵染细菌时，到底是谁进去了呢？是蛋白质。还是DNA？这个问题我们用糖味素标记法来回答。实验思路是这样的，我们用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质，然后让他们去侵染细菌，最后检测放射性。结果怎么样呢？32P标记组放射性主要出现在沉淀物中，也就是细菌里面。而35S标记组放射性主要出现在上清液中。也就是细菌外面。这说明什么？说明DNA进入了细菌，而蛋白质留在了外面。所以DNA才是噬菌体的遗传物质。好，现在让我们来总结一下这部分的内容，遗传物质的发现历程是怎样的呢？停顿2秒，让我来梳理一下。1928年格里菲斯发现转化因子的存在。1944年，艾弗里证明转化因子是DNA。1952年，噬菌体实验进一步证实DNA是遗传物质。但是要注意，我们说DNA是主要的遗传物质，不是唯一的遗传物质。不错，有些病毒，比如烟草花叶病毒和流感病毒，它们的遗传物质是RNA. 所以最终的结论是细胞生物、真核生物和原核生物的遗传物质是DNA，而病毒的遗传物质可以是DNA或RNA。记住这句话，DNA是主要的遗传物质。好。证明了DNA是遗传物质之后，接下来我们要问DNA到底是什么结构的。说到DNA的结构，大家脑海里可能会浮现出那个经典的。双螺旋图案。没错，1953年沃森和克里克建立了DNA的双螺旋结构模型，被誉为生物学史上最重要的发现之一。那么DNA到底是怎么组成的呢？首先DNA的基本单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由三部分组成。磷酸、脱氧核糖、含氮碱基对。磷酸和脱氧核糖都是一样的，但碱基有4种，AGC. 其中A是腺嘌呤，T是胸腺嘧啶，G是鸟嘌呤，C是胞嘧啶。这里有一个非常重要的配对规则，A和T配对，C和G配对。而且A和T之间有两个氢键，C和G之间有三个氢键。所以G和C的配对更稳定。好，我教大家一个记忆口诀，AT配CG配就像情侣配对一样，A和T是一对儿。C和G是一对，简单好记。我们接着往下说。DNA不是一条链，而是两条链。这两条链形成了双螺旋结构。它有几个重要特点，第一，两条脱氧核苷酸链。第二，两条链是反向平行的。第三，碱基在内侧，磷酸脱氧核糖骨架在外侧。第四，碱基严格按照配对规则配对。如果我们把DNA想象成一座旋转楼梯，那碱基对就是台阶，磷酸和脱氧核糖就是扶手。这个比喻很形象。还有一个重要的规律，在DNA分子中，A的数目等于T的数目，G的数目等于C的数目。这是因为A总是和T配对，G总是和C配对，所以A等于TG等于C但是。要注意A加T的量不一定等于G加C的量，这个结论在解题中经常会用到。好，现在我们进入第三个部分，DNA是怎么复制自己的？这个问题很重要，因为DNA复制是细胞分裂遗传信息传递的基础。首先DNA复制是半保留复制，什么是半保留复制呢？简单来说就是复制完成后，每个新的DNA分子都包含一条旧链母链和一条新链。形象的说就像你复印一份文件，新文件和老文件各出一半拼在一起。这个比喻虽然不太准确。但可以帮助理解。DNA复制主要有三个步骤，解旋合成连接。第一步是解旋，解旋没把DNA的双螺旋结构打开，氢键断裂变成两条单链。第二步是合成DNA聚合酶，以每条单链为模板，按照碱基互补配对的原则合成新的互补链。注意这里有个细节，新链的合成方向是5到3，而且是连续合成的。第三步是连接DNA连接酶，把一些短片段钢琴片段连接成完整的链。为什么会有钢琴片段呢？因为DA聚合酶只能从五项三合成，所以有一条链需要迂回合成。这就是DNA复制的半部连续复制特点。说到DNA复制，就不得不提那些让人头疼的计算题了。别怕，其实只要掌握几个公式。这类题目就迎刃而解了。第一个公式经过N次复制后，DNA分子总数是二的N次方。比如复制三次就有8个DNA分子。第二个公式复制N次后，含母链的d na分子数永远是两个。因为母链被分配到两个子代DNA中去了。第三个公式复制N次后，新增的d na分子数是二的N次方减去2的N减1次方，就是二的N减1次方。还有第四个公式，复制N次后消耗的游离脱氧核苷酸数等于碱基对数乘括号2的N次方减一括回。好，现在来做一道练习题练练手。题目是这样的，一个DNA分子有1000个碱基对，复制三次后一共有多少个DNA分子？新增了多少。个DNA分子？给大家3秒钟思考时间。答案一共8个DNA分子，新增6个DNA分子，8减2等于6. 你做对了吗？好。最后一部分我们来聊聊基因到底是什么。这可能是很多同学最关心的问题，基因和DN. A是什么关系？简单来说基因是有遗传效应的。DNA片段。注意有遗传效应这几个字，不是所有的DA片段都是基因，只有能控制性状，有遗传功能的片段才是基因。打个比方，如果DNA是一条长长的公路，那基因就是公路上具有特定功能。的服务区。这个比喻很生动。在细胞中，基因主要分布在染色体上。一个DNA分子上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。这里要区分几个概念，染色T是DNA的主要载体，DNA是遗传物质，基因是DNA的功能片段。还有一点很重要，基因与性状的关系是基因控制蛋白质的合成，进而控制性状。这就是我们常说的中心法则的简化版DNARNA蛋白质性状。好了，到这里我们今天的内容就讲完了。好，让我们来回顾一下今天学到的内容。第一，DNA是主要的遗传物质，这是通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验证明的。第二，DNA成双螺旋结构，有两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，碱基配对规则是A等于TGC。第三，DNA复制是半保留复制，经过N次复制后，DNA分子数是二的N次方。第四，基因是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列。这些就是第三章的核心知识点，大家记住了吗？希望今天的节目能帮助大家更好的理解基因的本质这一章。如果有任何问题，欢迎在评论区留言。好，今天的博客就到这里，感谢大家的收听。我们下期再见。拜拜。