遗传物质的探索历程
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遗传物质的探索历程19世纪时,孟德尔连续8年得豌豆杂交实验发现了遗传规律。
他将能遗传给下一代并决定下一代性状的物质称作遗传因子。
然而遗传因子具体是什么物质呢?这成为接下来百多年间生物学家们研究的重点。
何为遗传物质呢?首先我们先来了解下。
遗传物质即亲代与子代之间传递遗传信息的物质。
具有以下几个特点:1在细胞的生长和繁殖过程中能够精确的复制自己;2能储存巨大的遗传信息;3能指导蛋白质的合成,从而控制新陈代谢和生物的性状;4能在后代之间传递遗传信息;5结构稳定,并能产生可遗传的变异。
下面我们来追随着科学家们对遗传物质的发现历程:19世纪末,科学家认为细胞功能与遗传性状的主控者为细胞核1871年,米歇尔发现脓的细胞核中有酸性物质,进而发现了核酸。
他从伤口的粘稠脓液中用酒精沉淀出了酸性物质。
1889年,阿曼特纯化了核酸,并确认核酸的组成物质为核苷酸。
科学家们得出了遗传物质为染色体,然而究竟是蛋白质还是DNA呢?这个问题又困扰了科学家们几十年。
直到1928年,格里菲斯所做的用肺炎双球菌感染小家鼠的实验。
肺炎双球菌基本上可以分为两个类型或品系。
一个是有毒的光滑类型,简称为S型。
一个是无毒的粗糙类型,简称为R型。
S型的细胞有相当发达的荚膜(或称为被囊)包裹着。
荚膜由多糖构成,其作用是保护细菌不受被感染的动物的正常抵抗机制所杀死,从而使人或小家鼠致病(对人,它能导致肺炎;对小家鼠,则导致败血症)。
但在加热到致死程度后,该类型的细菌便失去致病能力。
由于荚膜多糖的血清学特性不同、化学结构各异,S型又可分成许多不同的小类型,如SⅠ、SⅡ、SⅢ等。
而R型细胞没有合成荚膜的能力,所以不能使人或小家鼠致病。
它不能合成荚膜的原因在于一个控制UDPG一脱氢酶的基因发生了突变,R,S两型可以相互转化。
1928年,格里菲斯将肺炎球菌SⅡ在特殊条件下进行离体培养,从中分离出R型。
当他把这种R型的少量活细菌和大量已被杀死的SⅢ混合注射到小家鼠体内以后,出乎意外,小家鼠却被致死了。
《人类探索遗传物质的历程》讲义遗传,这个看似神秘却又无处不在的生命现象,一直以来都吸引着人类不断地探索和研究。
从最初对遗传现象的简单观察,到逐渐深入了解遗传物质的本质,人类走过了漫长而曲折的道路。
在早期,人们已经注意到生物的子代与亲代之间存在着相似性。
例如,农民们发现种植的农作物,其后代往往具有与亲本相似的性状;动物饲养者也观察到,动物的幼崽在很多方面继承了双亲的特征。
但那时,对于遗传的理解仅仅停留在表面,还无法解释其内在的机制。
19 世纪,孟德尔通过豌豆杂交实验,为遗传学的发展奠定了重要的基础。
他精心挑选了具有不同性状的豌豆进行杂交,然后对后代的性状表现进行了细致的观察和统计分析。
孟德尔发现,生物的遗传并不是简单的混合,而是遵循着一定的规律。
他提出了遗传因子(即基因)的概念,并总结出了分离定律和自由组合定律。
然而,孟德尔的研究成果在当时并未引起足够的重视。
直到 20 世纪初,随着更多科学家的重复实验和进一步研究,孟德尔的遗传定律才重新被发现和认可。
20 世纪初,摩尔根以果蝇为实验材料,进一步研究了遗传规律。
他发现基因位于染色体上,并且通过染色体的行为来解释遗传现象。
这一发现使得遗传学与细胞学紧密地结合起来,为深入理解遗传机制提供了重要的线索。
随着科学技术的不断进步,人们开始思考遗传物质究竟是什么。
当时,有两种主要的观点:一种认为蛋白质是遗传物质,因为蛋白质的结构和功能非常复杂多样;另一种则认为是 DNA(脱氧核糖核酸)。
在 20 世纪 20 年代,科学家发现染色体主要由蛋白质和 DNA 组成。
但由于蛋白质的复杂性,很多人倾向于认为蛋白质是遗传物质。
直到 1944 年,艾弗里等人通过肺炎双球菌的转化实验,有力地证明了 DNA 才是遗传物质。
他们从有荚膜的肺炎双球菌中提取出各种成分,分别与无荚膜的肺炎双球菌混合培养,结果发现只有 DNA 能使无荚膜的肺炎双球菌转化为有荚膜的肺炎双球菌。
这一实验首次证明了DNA 是遗传物质,但由于当时实验技术的限制,这一结论仍然受到一些质疑。
2025年高考生物遗传学知识点遗传学作为高中生物的重要组成部分,在高考中占据着相当重要的地位。
以下为您梳理 2025 年高考可能涉及的生物遗传学知识点。
一、遗传物质的探索历程1、格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验他通过将活的 S 型菌、加热杀死的 S 型菌、活的 R 型菌分别注入小鼠体内,得出了加热杀死的 S 型菌中存在某种“转化因子”,能使 R 型菌转化为 S 型菌的结论。
2、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验艾弗里从 S 型活细菌中提取出了 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 时,R 型细菌才能转化为 S 型细菌,从而证明了 DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验他们用放射性同位素标记法,分别用35S 标记噬菌体的蛋白质外壳,用32P 标记噬菌体的DNA,然后让标记的噬菌体去侵染未标记的细菌,结果表明噬菌体的 DNA 进入了细菌细胞,而蛋白质外壳留在了外面,进一步证明了 DNA 是遗传物质。
二、DNA 的结构和功能1、 DNA 的双螺旋结构DNA 由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架,内侧是碱基通过氢键连接形成碱基对,碱基配对遵循碱基互补配对原则(A 与 T 配对,G 与 C 配对)。
2、 DNA 的复制DNA 的复制是半保留复制,发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
复制需要模板、原料、能量和酶等条件。
复制过程是边解旋边复制,保证了遗传信息的准确传递。
3、 DNA 的功能DNA 具有储存遗传信息、传递遗传信息和表达遗传信息的功能。
基因是有遗传效应的 DNA 片段,基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
三、基因的表达1、转录转录是以 DNA 的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA 的过程。
转录主要在细胞核中进行,需要 RNA 聚合酶等参与。
《人类探索遗传物质的历程》讲义遗传,这个看似神秘却又与我们的生命息息相关的现象,一直以来都吸引着无数科学家的目光。
人类对于遗传物质的探索历程,就像是一场充满挑战与惊喜的冒险之旅。
早在古代,人们就已经注意到了生物的遗传现象。
例如,农民们通过选择优良的种子进行播种,希望能收获更好的作物。
但那个时候,人们对于遗传的理解还非常模糊,只是基于经验和观察。
到了 19 世纪,孟德尔通过豌豆杂交实验,为遗传学的发展奠定了基础。
他精心选择了不同性状的豌豆进行杂交,经过多年的耐心观察和统计分析,发现了遗传的基本规律——分离定律和自由组合定律。
然而,在当时,孟德尔的研究成果并没有引起太多的关注,直到多年后才被重新发现和重视。
进入 20 世纪,随着科学技术的不断进步,科学家们对于遗传物质的探索更加深入。
当时,有两种观点争论不休,一种认为蛋白质是遗传物质,另一种则认为是 DNA。
在 20 世纪 20 年代,科学家发现染色体在遗传中起着重要作用。
染色体主要由蛋白质和 DNA 组成,这让人们开始思考到底是哪一种成分承担着遗传的重任。
1928 年,英国科学家格里菲思进行了肺炎双球菌的转化实验。
他将无毒的 R 型活细菌和有毒的 S 型活细菌分别注射到小鼠体内,发现 R型细菌不会使小鼠患病,而 S 型细菌会导致小鼠死亡。
但当他将加热杀死的 S 型细菌和活的 R 型细菌混合后注射到小鼠体内时,小鼠却患病死亡,并且在死亡小鼠体内检测到了活的S 型细菌。
这一实验表明,加热杀死的 S 型细菌中可能存在某种“转化因子”,能使 R 型细菌转化为 S 型细菌。
格里菲思的实验虽然意义重大,但他并没有确定这种“转化因子”到底是什么。
后来,艾弗里及其同事对格里菲思的实验进行了进一步的研究。
他们将 S 型细菌中的各种成分分别提取出来,然后分别与 R 型细菌混合培养。
最终发现,只有 DNA 能使 R 型细菌发生转化,从而证明了DNA 是遗传物质。
然而,艾弗里的实验结果当时也受到了一些质疑,部分科学家认为实验中提取的 DNA 纯度不够,可能还含有少量的蛋白质杂质,从而影响了实验结果的可信度。
《人类探索遗传物质的历程》讲义在漫长的岁月里,人类对于生命的奥秘始终充满了好奇与探索的热情。
而遗传物质,作为生命传承和个体差异的关键所在,更是吸引了无数科学家的目光。
从最初的模糊猜测,到逐步清晰的认识,这是一段充满曲折与惊喜的科学之旅。
早在古希腊时期,哲学家们就对遗传现象有所思考。
亚里士多德提出了“泛生论”,认为生物的各个部分都能产生微小的“芽体”,这些“芽体”汇集到生殖器官中,传递给下一代,从而形成了后代的性状。
然而,这种理论缺乏实证依据,只是一种基于观察和推测的假说。
随着时间的推移,到了 18 世纪末 19 世纪初,拉马克提出了“用进废退”和“获得性遗传”的学说。
他认为生物在环境的影响下,经常使用的器官会变得发达,不使用的器官会逐渐退化,并且这些获得的性状可以遗传给后代。
但这一学说也存在诸多局限性,后来的实验和观察并没有完全支持他的观点。
真正为现代遗传学奠定基础的是孟德尔。
孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了遗传的基本规律。
他提出了遗传因子(即基因)的概念,并总结出了分离定律和自由组合定律。
孟德尔的工作在当时并没有引起足够的重视,直到 20 世纪初,他的研究成果才被重新发现和认可。
进入 20 世纪,科学家们开始从细胞水平探索遗传物质。
1902 年,萨顿和鲍维里提出了染色体遗传学说,认为染色体是基因的载体。
1910 年,摩尔根通过果蝇杂交实验,进一步证实了基因位于染色体上,并建立了遗传学的连锁与互换定律。
那么,遗传物质到底是什么呢?在 20 世纪 20 年代,科学家们普遍认为蛋白质是遗传物质,因为蛋白质的结构和功能更为复杂多样。
然而,一系列的实验逐渐改变了这一观点。
格里菲斯的肺炎双球菌转化实验是一个重要的转折点。
他发现,将无毒性的 R 型肺炎双球菌和加热杀死的有毒性的 S 型肺炎双球菌混合后,注入小鼠体内,小鼠会死亡,并且在死亡小鼠体内能分离出有毒性的 S 型肺炎双球菌。
这表明,加热杀死的 S 型菌中存在某种“转化因子”,能使 R 型菌转化为 S 型菌。
《人类探索遗传物质的历程》讲义在漫长的岁月里,人类对于生命的奥秘一直充满着好奇与探索的欲望。
其中,遗传物质的本质和作用机制一直是生命科学领域的核心问题之一。
从最初的模糊猜测到如今的清晰认识,人类在探索遗传物质的道路上经历了无数的曲折和突破。
早在古希腊时期,哲学家们就开始思考生命的本质和遗传现象。
亚里士多德提出了“泛生论”,认为生物的各个部分都能产生微小的“芽体”,这些芽体在生殖过程中会传递给后代,从而实现遗传。
然而,这种观点仅仅是基于观察和推理,缺乏科学的实验证据。
随着显微镜的发明和发展,人们得以更深入地观察细胞的结构。
19 世纪,德国生物学家施莱登和施旺提出了细胞学说,指出细胞是生物体的基本结构和功能单位。
这一学说为后来对遗传物质的研究奠定了基础。
19 世纪 60 年代,奥地利神父孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了遗传的基本规律。
他提出了遗传因子的概念,认为生物的性状是由遗传因子决定的,并且遗传因子在遗传过程中遵循分离和自由组合定律。
孟德尔的工作具有开创性意义,但在当时并没有引起足够的重视,直到 20 世纪初,他的研究成果才被重新发现和认可。
进入 20 世纪,科学家们开始从分子水平上探索遗传物质。
丹麦生物学家约翰逊首先提出了“基因”这个术语,用来代替孟德尔所说的遗传因子。
在 20 世纪初,科学家们对于遗传物质的本质存在着激烈的争论。
一些科学家认为蛋白质是遗传物质,因为蛋白质的结构和功能更为复杂多样。
而另一些科学家则认为核酸(包括 DNA 和 RNA)可能是遗传物质。
1928 年,英国科学家格里菲斯进行了肺炎双球菌的转化实验。
他发现,将无毒的 R 型肺炎双球菌和加热杀死的有毒 S 型肺炎双球菌混合注射到小鼠体内,小鼠会死亡,并且在死亡小鼠体内能够分离出有毒的 S 型肺炎双球菌。
这一实验表明,在加热杀死的 S 型肺炎双球菌中存在一种能够使 R 型细菌转化为 S 型细菌的“转化因子”。
1944 年,美国科学家艾弗里及其同事通过一系列实验,证明了DNA 才是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质,即 DNA 是遗传物质。