师：同学们好，今天我们开始学习必修2第三章第一节“DNA是主要的遗传物质”。孟德尔的杂交实验告诉我们，生物的性状由遗传因子控制，也就是我们所说的基因。后来，通过萨顿假说和摩尔根的果蝇实验，我们知道了基因在染色体上。20世纪中叶，科学家发现染色体由DNA和蛋白质组成，那么，这两种物质究竟哪一种是遗传物质呢？生物学界为此展开了激烈争论。我们先来看看科学家对遗传物质的早期推测。
20世纪20年代，人们认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子，氨基酸排列顺序不同，蛋白质结构就不同。这很自然地让人想到，氨基酸多种多样的排列顺序可能蕴藏着遗传信息。而且当时对其他生物大分子的研究，都未发现类似蛋白质的结构特点，所以当时大多数科学家认为蛋白质是遗传物质。
到了20世纪30年代，人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，DNA的脱氧核糖核酸有四种，每种有一个特定碱基。但当时人们对DNA分子的结构仍不清晰，因此，蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
科学的进步与生活息息相关，生物是一门实验科学。科学家研究肺炎双球菌时发现疑点，对蛋白质是遗传物质的观点提出挑战。这个经典实验包含两部分：一、格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验；二、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验。我们先来看格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验。请同学们阅读课本43页和图3 - 2，回答以下两个问题：一、格里菲斯选用的实验材料是什么？二、描述格里菲斯体内转化实验的实验过程。请同学们阅读课本，思考这两个问题。
生：（阅读课本思考）
师：好，通过阅读教材，同学们知道了格里菲斯选用的实验材料是小鼠和两种肺炎双球菌。其中，菌体没有多糖类荚膜，菌落表面粗糙的为r型菌，没有毒性，这张图片就是培养皿中的r型菌。而菌体有多糖类荚膜，菌落表面光滑的是s型菌，有毒性，可使人患肺炎，使小鼠患败血症死亡。这张图片是培养皿中的s型菌，大家对比一下，r型菌表面粗糙，s型菌表面光滑。格里菲斯用这两种肺炎双球菌做了4组实验，我们一起来看实验过程及现象。格里菲斯第一组将r型活细菌注射到小鼠体内，结果小鼠不死亡。第二组将s型活细菌注射到小鼠体内，结果小鼠患败血症死亡，并且在体内分离出s型活细菌。第三组将加热杀死后的s型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。第四组将活的r型菌与加热杀死后的s型细菌同时注射到小鼠体内，结果小鼠患败血症死亡，并且在小鼠体内分离出s型活细菌。通过这4组实验，请同学们思考三个问题：一、对比分析，第一、二组说明了什么？二、第3组和哪一组形成对照，说明了什么？三、第四组的实验结果说明了什么？请同学们认真思考。
生：（思考问题）
师：好，第一组和第二组实验结果很明显。第一组注射r型活细菌，小鼠不死亡，说明r型细菌无毒。第二组注射s型活细菌，小鼠死亡，说明s型细菌具有致病性，有毒性。第二个问题，第三组实验主要和第二组实验形成对照，说明加热杀死后的s型细菌已不能使小鼠死亡。第4组的实验结果说明了什么呢？我们需参照第一组和第3组的实验结论分析。r型活细菌或加热杀死后的s型细菌均不能使小鼠死亡，但同时注射小鼠却死亡，并且在死亡小鼠体内分离出s型活细菌。由此我们得到结论，加热杀死后的s型细菌中含有某种促使r型活细菌转化为s型活细菌的活性物质，即转化因子。
那么转化因子到底是什么呢？格里菲斯和他的团队想继续研究，但受科学水平限制无法进行。随着时间推移，人们对化学物质的认识越来越深入。1944年，艾弗里和他的同事继续格里菲斯的研究，进行了肺炎双球菌的体外转化实验。请同学们阅读课本44页和图3 - 3，回答以下两个问题：一、艾弗里的实验思路是什么？尝试描述实验过程。二、该实验的结论是什么？请同学们阅读课本思考。
生：（阅读课本思考）
师：好，同学们通过阅读教材知道，艾弗里和他的同事通过分离提纯s型肺炎双球菌的各种组成成分，然后将各种成分分别加入到r型菌中。这个实验大致分为三组：一、将分离出的s型菌的蛋白质或荚膜多糖加入r型菌中，结果发现只有r型菌生长。二、加入分离出的s型菌的DNA，发现在培养皿中既有r型菌生长，也有s型菌生长。第三组加入DNA酶处理过后的s型菌的DNA，结果发现只有r型菌生长。通过这三组实验分析，我们很容易得到结论，转化因子是什么？对，转化因子是DNA，它才是使r型细菌产生稳定遗传变化的物质。但科学探究过程总会遭遇质疑。艾弗里使用分离提纯技术，因当时技术限制，实验中提取出的DNA纯度最高时，也含有0.02%的蛋白质。艾弗里无法否定这少量蛋白质的作用，所以当时仍有人对实验结论提出质疑。
那能否将DNA和蛋白质彻底分开，单独、直接地观察它们各自的作用呢？接下来我们学习一个更具说服力的实验——赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验。请同学们阅读课本44 - 45页和图3 - 6，回答以下问题：一、本实验的实验材料是什么？它有什么特点？二、噬菌体是如何侵染大肠杆菌的？三、该实验使用的技术方法是什么？四、该实验的实验过程及结果是怎样的？请同学们快速阅读课本，思考并尝试回答这四个问题。
生：（阅读课本思考回答）
师：好，通过阅读教材，我们知道赫尔希和蔡斯选用的实验材料是T2噬菌体，它结构简单，仅由蛋白质外壳和DNA组成，这幅图是噬菌体的模式图。第二个问题，噬菌体如何侵染大肠杆菌？课本44页最后一段提到，噬菌体先吸附在大肠杆菌表面，然后将遗传物质注入大肠杆菌体内，利用大肠杆菌体内物质合成自身组成成分，大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量，大肠杆菌裂解释放出大量噬菌体。大致分为5个步骤：吸附、注入、合成、组装和释放。通过这个过程，我们只要知道噬菌体注入大肠杆菌的物质是DNA还是蛋白质，就能确定谁是遗传物质，这就依赖科学技术进步，也就是我们要解决的第三个问题。赫尔希和蔡斯使用的技术方法是同位素标记法，用放射性同位素标记DNA和蛋白质，通过检测放射性追踪它们。之前我们学过蛋白质和DNA的组成元素，蛋白质主要由碳、氢、氧、氮、硫组成，DNA由碳、氢、氧、氮、磷组成。赫尔希和蔡斯选择硫35和磷32分别标记蛋白质和DNA。同学们思考一下，为什么选择这两种元素的同位素标记噬菌体，其他元素行不行？又是如何标记噬菌体的呢？