师：同学们，今天我们复习人教版高中生物学必修2第三章基因的本质第一课时。首先，我们一起来复习DNA是主要的遗传物质，本节需要大家背诵的内容如图所示。1866年，孟德尔提出遗传因子，并总结遗传规律；1902年，萨顿提出遗传因子和染色体存在平行关系假说；1909年，约翰逊把遗传因子命名为基因；1910年，摩尔根用果蝇杂交实验提出基因的染色体理论；20世纪20年代，科学家发现染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质。那么，遗传物质到底是蛋白质还是DNA？今天，我们将跟随科学家的脚步重温历史。
请同学们阅读课本43页，格里菲斯肺炎链球菌的体内转化实验。该实验材料是两种肺炎链球菌和小鼠。左图是S型菌落，右图是R型菌落。S型菌落有荚膜，有毒性，菌落光滑；R型菌落无荚膜，无毒性，菌落粗糙。荚膜与致死有什么关系呢？荚膜是某些细菌的细胞壁外面包围的一层胶状物质。无荚膜的肺炎链球菌感染动物后易被吞噬细胞吞噬杀死；有荚膜的肺炎链球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在宿主体内生存繁殖。
现在，我们一起回顾实验过程。第一组，注射R型活菌到小鼠体内，一段时间后小鼠不死亡；第二组，注射S型活菌到小鼠体内，一段时间后小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌；第三组，注射加热杀死的S型菌到小鼠体内，小鼠不死亡；第四组，将R型活菌与加热致死的S型菌混合后注射到小鼠体内，小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活菌。
实验结果分析：第一组与第二组对比说明，R型细菌无毒性，S型细菌有毒性；第二组、第三组实验对比说明，被加热杀死的S型细菌无毒性；第二、三、四组实验对比说明，R型菌可转化为S型菌。实验结论：加热杀死的S型菌中含有某种转化因子，使R型活菌转化为S型活菌。这里需要提醒同学们，发生转化的只是少部分R型细菌。本实验仅能证明S型菌中含有某种转化因子，但转化因子本质不清楚。
为了弄清楚转化因子是什么，艾弗里和他的同事们做了肺炎链球菌的体外转化实验。该实验分为5组，每一组都有R型菌培养液和S型菌的细胞提取液。通过观察可以发现，实验的自变量是加入酶的种类，因变量是R型菌是否转化为S型活菌。实验结果为，只有加入DNA才转化，DNA越纯转化越有效；用DNA酶处理DNA的水解产物不能转化。
实验结论：DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。该实验的思路是，设法逐步去除S型菌的各组分后，分别与R型活菌混合培养，观察是否具有转化活性。实验中对自变量的控制属于减法原理。减法原理是指与常态相比，人为去除某种影响因素；若是人为增加某种影响因素，则属于加法原理。例如，在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，实验组分别做加温、滴加氯化铁溶液、滴加肝脏研磨液的处理。请同学们注意，艾弗里的实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等物质不是遗传物质。
被转化的R型菌只是少数，在后期培养既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数。请同学们观察图片，从图片可知，转化的实质是基因重组而非基因突变。肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得新的遗传信息，属于广义上的基因重组。
由于当时科学家们对于DNA的结构缺乏了解，大多数科学家深信蛋白质是遗传物质，因此他们质疑转化因子可能是某种吸附在DNA上难以检测到的微量物质。为了解决这个问题，赫尔希和蔡斯选用了T2噬菌体为实验材料，完成了另一个更有说服力的实验。
T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的外壳是蛋白质，头部含有DNA。噬菌体侵染细菌的过程是，先吸附在细菌表面，注入DNA，从而使蛋白质外壳与DNA分开，在宿主细胞体内合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳。合成蛋白质的原料是细菌的氨基酸，场所在细菌细胞质的核糖体；合成DNA的模板是噬菌体自身的DNA，原料是细菌内的四种脱氧核苷酸，然后在宿主细胞内完成子代噬菌体的组装，最后从大肠杆菌体内释放出来，大肠杆菌裂解死亡。
实验设计思路：把蛋白质和DNA区分开，直接单独观察各自作用。实验方法：放射性同位素标记法。蛋白质的组成元素是碳、氢、氧、氮、硫，DNA的组成元素是碳、氢、氧、氮、磷。观察这两种组成元素，发现蛋白质特有的是硫元素，可以用硫35标记蛋白质；DNA特有的元素是磷，可以用磷32来标记DNA。左图是硫35标记的噬菌体蛋白质外壳可以检测到放射性，里面的DNA没有放射性；右图是用磷32标记的噬菌体的DNA可以检测到放射性，蛋白质外壳没有放射性。请同学们思考，是否可以用硫35和磷32标记噬菌体呢？答案是否定的，因为噬菌体是病毒，需要寄生在宿主细胞体内，不能用培养基直接培养噬菌体。
现在，我们来回顾实验过程。第一步，标记细菌：在分别含有放射性同位素磷32和硫35的培养基中培养细菌，分别得到含有硫35和磷32的两组细菌。第二步，标记噬菌体：分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含磷32的噬菌体和含硫35的噬菌体。用磷32标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合，短时间保温，目的是为噬菌体侵染大肠杆菌提供条件。然后搅拌，目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，再离心，让上清液中吸出重量较轻的T2噬菌体颗粒。检测发现，子代噬菌体含有磷32；用硫35标记的噬菌体与普通大肠杆菌混合组也是同样的操作，检测发现子代噬菌体没有硫35。