山 彬

在教學(xué)中,經(jīng)常遇到學(xué)生為以下問題爭(zhēng)議:

1.基因中脫氧核苷酸順序的改變一定會(huì)導(dǎo)致哪些改變?

例1(多選)如果基因中4種脫氧核苷酸順序發(fā)生改變,這一變化一定會(huì)導(dǎo)致

A.遺傳性狀改變 B.密碼子改變

C.遺傳信息改變 D.遺傳規(guī)律改變

給出答案:B、C。爭(zhēng)議答案:只選C。

理由:基因在結(jié)構(gòu)上分為非編碼區(qū)和編碼區(qū),真核基因的編碼區(qū)包括內(nèi)含子和外顯子,其中非編碼區(qū)和內(nèi)含子都不編碼蛋白質(zhì)。所以基因中脫氧核苷酸順序的改變發(fā)生在非編碼區(qū)和內(nèi)含子,這不會(huì)導(dǎo)致遺傳性狀改變。還有,即使是基因的內(nèi)含子部分脫氧核苷酸順序改變,由于密碼子的簡(jiǎn)并性,也不一定導(dǎo)致遺傳性狀改變,所以A不能選。密碼子是指在mRNA上決定氨基酸種類的三個(gè)相鄰堿基,基因的脫氧核苷酸順序改變有三種情況:堿基對(duì)的增添、缺失和改變。如果在基因中增添或缺失一個(gè)堿基對(duì),必然會(huì)使增添或缺失點(diǎn)之后的密碼子發(fā)生改變,如果僅基因某一位點(diǎn)上的一個(gè)堿基種類的改變,則只使轉(zhuǎn)錄的mRNA上一個(gè)密碼子改變;但基因的非編碼區(qū)和內(nèi)含子是不轉(zhuǎn)錄為成熟mRNA,故基因中脫氧核苷酸順序的改變發(fā)生在非編碼區(qū)和內(nèi)含子,密碼子不改變,所以不能選B。遺傳信息是指基因中特定的脫氧核苷酸順序,所以基因中脫氧核苷酸順序的改變一定會(huì)導(dǎo)致遺傳信息的改變。應(yīng)選C。遺傳規(guī)律是指基因在生物前后代中傳遞的規(guī)律,它不會(huì)因?yàn)榛蛲蛔兌淖?所以D不能選。

2.噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明哪些問題?

例2噬菌體是一類細(xì)菌病毒,下列關(guān)于噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)的相關(guān)敘述中不正確的是

A.該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)

B.侵染過程的原料、ATP、酶、場(chǎng)所等條件均由細(xì)菌提供

C.為確認(rèn)何種物質(zhì)注入細(xì)菌體內(nèi),可用35S和32P共同標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA

D.連續(xù)培養(yǎng)噬菌體n代,則含母鏈的DNA數(shù)應(yīng)占DNA總數(shù)的1/2n-1

給出答案:C。爭(zhēng)議答案:應(yīng)選A、C。

例3病毒只由核酸(核心)和蛋白質(zhì)(外殼)兩種物質(zhì)組成。用病毒侵染相應(yīng)的生物細(xì)胞發(fā)現(xiàn),病毒的蛋白質(zhì)外殼都沒有進(jìn)入相應(yīng)的被侵染的細(xì)胞,只有核酸被注入到受侵染的細(xì)胞內(nèi),被侵染的細(xì)胞最后裂解能釋放出很多新的病毒。關(guān)于材料,下列說法正確的是

A.該實(shí)驗(yàn)證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)

B.該實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)

C.該實(shí)驗(yàn)說明病毒復(fù)制過程中蛋白質(zhì)不起任何作用

D.該實(shí)驗(yàn)證明核酸是遺傳物質(zhì)

給出答案:B。爭(zhēng)議答案:D。

這里例題2和例題3爭(zhēng)議的焦點(diǎn)是:噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)到底能不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)?如果該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),則例題2應(yīng)選C,例題3應(yīng)選A、D(因題中并未說明試驗(yàn)病毒是DNA病毒還是RNA病毒,故不能選B)。如果該實(shí)驗(yàn)不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),則例題2應(yīng)選A、C,例題3應(yīng)選D。

那么究竟噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)到底能不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)?我們可以從肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化試驗(yàn)中得到提示:科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)思路及探究方法是將肺炎雙球菌的DNA與其他成分(特別是蛋白質(zhì))分離,然后用各種成分分別單獨(dú)用于轉(zhuǎn)化試驗(yàn)直接觀察各自的遺傳功能。噬菌體侵染細(xì)菌使其蛋白質(zhì)并未進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),故不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。添加怎樣的步驟即可證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)?應(yīng)將噬菌體外殼注入細(xì)菌細(xì)胞中,然后觀察細(xì)菌體內(nèi)是否出現(xiàn)噬菌體復(fù)制即可。

反思:從爭(zhēng)議中可以總結(jié)出噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論①DNA是遺傳物質(zhì);②噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的是噬菌體的DNA而不是蛋白質(zhì)(用放射性元素35S和32P分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA,在細(xì)菌體內(nèi)只能檢測(cè)到32P,而檢測(cè)不到35S由此證明);③DNA復(fù)制的特點(diǎn)是半保留復(fù)制;④細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的噬菌體DNA復(fù)制及噬菌體蛋白質(zhì)的合成所需的原料、能量、場(chǎng)所等條件均由細(xì)菌提供,這時(shí)細(xì)菌細(xì)胞的一切變化是為噬菌體服務(wù)的;⑤噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)還說明了噬菌體特有的增殖方式,這種方式不同于無性生殖和有性生殖,稱為復(fù)制式繁殖。⑥科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)思路及探究方法是將肺炎雙球菌或噬菌體的DNA與其他成分(特別是蛋白質(zhì))分離,然后用各種成分分別單獨(dú)用于轉(zhuǎn)化試驗(yàn)或侵染試驗(yàn),直接觀察各自的遺傳功能。