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罗军辉的微课《艾弗里实验》
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艾弗里实验
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艾弗里为何没得诺贝尔奖(1)
诺贝尔文学奖和和平奖的权威性历来有争议，而物理、化学、生理学或医学这三个科学类的奖项的崇高地位却是公认的。即便如此，科学类诺贝尔奖授予了不配获奖的人，错过了应该获奖的人，也是屡见不鲜的。生物的遗传物质被证明是脱氧核糖核酸（DNA），这称得上是20世纪最重大的科学发现之一，但是其发现者美国生物化学家奥斯瓦尔德&#8226;艾弗里（Osvald T. Avery）却没有因此获得诺贝尔生理学或医学奖。从艾弗里在1944年宣布其重大发现，到1955年以78岁高龄逝世，诺贝尔颁奖委员会有十年的时间可以考虑，为什么没有选择艾弗里？诺贝尔颁奖委员会当年的提名和评审情况现在已解密，我们也得以知道这个诺贝尔奖历史上最大的遗憾之一是如何造成的。
艾弗里的实验材料是肺炎双球菌，这是一种引起肺炎的细菌，在抗生素发明之前，一直是人类的主要杀手。它对小鼠的危害更严重，往小鼠体内注入一个肺炎球菌，就能导致小鼠死亡。但是并不是所有的肺炎球菌都能引起感染。有的肺炎球菌缺乏一层外膜，不能引起感染，它们看上去比较粗糙，被叫做粗糙（R）品系。那些看上去比较光滑的光滑（S）品系细菌包着一层多糖外膜，能抑制体内白细胞的吞噬作用，因此能够引起感染。当然，如果加热杀死S品系的病菌，它们也失去了感染能力。但是1928年，在英国卫生部任职的医生弗雷德里克&#8226;格里菲斯（Frederick Griffith）发现了一个奇怪的现象，将被杀死的S品系细菌和活的R品系细菌混合在一起后，注入小鼠体内，却导致了小鼠死亡。从小鼠的尸体中，找到了活的S品系的细菌。看来，S品系细菌虽然已被杀死，却含有一种物质，能指导R品系细菌合成多糖外膜，将之转化成有感染能力的R品系。这种“转化因子”就是遗传物质，它究竟是什么呢？
1935年，美国洛克菲勒学院的艾弗里、柯林&#8226;麦克劳德（Colin M.MacLeod）和麦克林&#8226;麦卡提（Maclyn McCarty）开始试图纯化这种能把R品系转化成S品系的转化因子并鉴定其化学成分。他们用了近10年的时间从事这项研究，在1944年发表报告说，他们已经将转化因子从S品系细菌的抽取物分离、纯化出来，它的活性极强，六百万分之一就能导致转化。化学分析表明转化因子是一种分子量至少高达50万的大分子，由DNA组成，蛋白质杂质的含量少于百分之一（后来又进一步减少到少于万分之二。这些杂质实际上是核苷酸的降解产物，而不是蛋白质杂质）。用蛋白水解酶（能将蛋白质降解）或核糖核酸酶（能将核糖核酸即RNA降解）处理转化因子，都不影响其转化能力，但是如果用脱氧核糖核酸酶（能将DNA降解）处理，其转化能力就消失了。这就证明了转化因子是DNA。
这个结果完全是意想不到的，在此之前人们甚至不知道细菌也有DNA，而以为那是真核生物的特征。当时人们普遍相信只有结构非常复杂的蛋白质才可能是遗传物质。人们猜想，既然基因能够控制那么多、那么复杂的生物性状，那么构成基因的遗传物质也一定是一种非常复杂、非常多样的化学物质，才能承担做为基因的艰巨任务。蛋白质恰好是结构最复杂、最多样的分子，相比之下，DNA则太简单了。因此很多人都不愿承认艾弗里的实验结果。艾弗里又是个非常谦逊、低调、内向的人，不热衷于介绍自己的工作，即使受学术会议邀请去做演讲，也往往让年轻的同事代劳。1945年英国皇家学会授予他在科学界有着很高荣誉的科普利奖章（Copley Medal），他却懒得前往英国接受，而由学会会长把奖章送到他在纽约的实验室。难以想象这样的人会去斯德哥尔摩做演讲介绍自己的研究结果。
诺贝尔生理学或医学奖获奖者是由斯德哥尔摩的卡罗林斯卡医学院全体教授投票决定的。当时卡罗林斯卡医学院只有二十几位教授，由其中的三位组成诺贝尔奖委员会，由他们对被提名者进行讨论、确定最后候选人的名单提交表决。每年世界各地的科学家都会向诺贝尔奖委员会提名许多人竞争当年的诺贝尔奖，委员会从中挑出一部分被提名者，分别由一名委员或医学院的其他教授做出书面评价，据此委员会把被提名者分成三类：一、不值得获奖；二、目前不值得获奖；三、值得获奖。只有最后一类的人选（只剩几个）才提交给全体教授讨论、表决。当时卡罗林斯卡医学院的教授大部分都不做基础研究，对生物医学的进展实际上很不熟悉，少数从事基础研究的教授的意见就很受重视。
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艾弗里的实验
“艾弗里的肺炎双球菌转化的实验证明遗传物质是DNA”这句话对吗？为什么？
错，他的实验证明了DNA是遗传物质，但不能证明遗传物质就是DNA
对。分别考虑了各自的作用
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艾弗里等人通过实验证实了在肺炎双球菌转化实验中，起转化作用的是DNA。该实验最为关键的设计思路是：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。以细菌为实验材料主要是由于细菌具有&&&&&&&&&&&&&&&&&&、&&&&&&&&&&&&&&&&&&等优点（写出两点即可）请利用DNA酶做试剂，设计实验方案，验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”。 材料用具：R型菌、S型菌、DNA酶、蒸馏水、制备培养基所需的原料。实验设计方案：第一步：从S型细菌中提取DNA；第二步：制备符合要求的培养基，将其均分成三组，标号为A、B、C，请将处理方法填写在表格中：组合编号& ?& e+ e5 c( Q6 i6 _( K! OA0 Q6 P, d5 S5 g1 eB9 M# A( A. h7 V8 eC( e& A1 G& W" R处理方法( R, A0 `9 E6 ^9 i0 _不加任何提取物0 A" N5 F) P
i- e3 f7 C, \; O& b- W&! ]; R# F- R/ Z* E4 J9 L&5 H0 H+ b! h: Y. H第三步：将R型细菌分别接种到三组培养基上。第四步：将接种后的培养基装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况。预测实验结果&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。
答案设法把DNA与蛋白质分开实验结构简单&繁殖快组合编号ABC处理方法不加任何提取物B 加入提取出的S型细菌DNAC加入提取出的S型细菌DNA和DNA酶&预期结果：A、C组中未出现S型细菌，B组中出现S型细菌。（A、C组中只出现R型细菌，B组中出现S型、R细菌}