Цель — раскрыть историю учения о нуклеиновых кислотах как носителях наследственной информации, показать роль биологического эксперимента в формировании теории гена, раскрыть химизм образования нуклеотидов, полинуклеотидной нити, двойной спирали ДНК.

 

Занятие начинается с восстановления знаний учащихся о механизме действия гена, о генетических и биохимических методах исследования функций гена. Из предшествующих дисциплин и курса общей биологии обучающиеся знают, что ферменты имеют белковую природу. На занятиях они узнали, что синтез ферментов контролируется генами. Гены контролируют синтез всех других белков. Можно напомнить, что первые исследователи механизма действия гена Дж. Бидл и Е. Татум полагали, что ген обязательно контролирует синтез ферментов. Они выдвинули гипотезу «Один ген — один фермент».

 

Однако не все белки — ферменты, а синтез всех белков осуществляется под контролем генов. Поэтому правильнее сказать: «Один ген — один белок». Затем необходимо сформулировать проблему: какова природа гена? Что это за вещество, которое управляет синтезом ферментов, белков, влияет на проявление признаков?

Учащиеся получили некоторые представления из основных биологических курсов о химическом составе клетки и могут высказать предположения. На данном занятии необходимо обратиться к истории поиска вещества наследственности», показать борьбу мнений по этому вопросу.

Привлекаются знания учащихся о том, что белок и нуклеиновые кислоты — важнейшие компоненты клетки, выполняющие ее основные функции. Нуклеиновые кислоты были обнаружены в 1868 г. швейцарским химиком Ф. Мишером.

В 1889 г. Альтману удалось разделить нуклеин Фишера на белок и нуклеиновую кислоту, показать, что в ядрах содержатся соединения нуклеиновой кислоты с белком — нуклеопротеид.

В начале XX в. начинает интенсивно развиваться генетика (учащиеся вспоминают о переоткрытии законов наследования тремя учеными: К. Чермак, К. Корренс, Г. Де Фриз). Обучающимся становится понятно, почему возрос интерес к природе гена. На основании того, что нуклеиновые кислоты были обнаружены лишь в ядре, а белки во всех структурах клетки, высказывались предположения о ведущей роли нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации.

Однако это мнение было не единственным. Существовала иная точка зрения — функцию гена приписывали белку. Педагог рассказывает о взглядах химика Левина, который считал нуклеиновые кислоты периодическими полимерами, а белки — непериодическими полимерами. Отсюда он делает вывод о том, что наследственная информация заключена в молекулах белка. Это мнение Левина по­лучило широкое признание и господствовало в науке до 50-х годов XX в., несмотря на то, что появились факты, противоречащие этому положению.

Можно поручить учащимся подготовить сообщение, составить схемы, самодельные рисунки, поясняющие суть опытов Ф. Гриффита, МакЛеода, Эвери, Мак Карти, предложив им на предыдущих занятиях проработать научно-популярную литературу.

Обучающиеся в состоянии самостоятельно рассказать об опытах Ф. Гриффита (1928 г.) с введением мышам смеси живых бескапсульных безвредных и убитых капсульных вирулентных бактерий, которые, будучи живыми, вызывают заболевание — воспаление легких. Если рассказ ведет педагог, то следует спросить учащихся о результатах опыта. Обычно они считают, что введение указанной смеси не сопровождается заболеванием животных. Однако в опыте мыши заболели и погибли. Раздельное введение одной партии мышей бескапсульных бактерий, а другой капсульных убитых не сопровождалось заболеванием ни той, ни другой группы мышей. В то же время из крови погибших мышей были выделены капсульные формы бактерий. Целесообразно проанализировать гипотезу, выдвинутую Гриффитом. Он предположил, что какое-то неизвестное вещество из убитых капсульных бактерий проникло в бескапсульные живые бактерии и обусловило появление нового капсульного потомства, которое вызвало заболевание и гибель мышей. Однако природа этого загадочного вещества Гриффиту не была известна.

Лишь в начале 40-х годов О. Эвери, МакЛеод и МакКарти провели опыты, которые позволили получить ответ на эту проблему. Они выделили из капсульных бактерий ДНК и вместе с живыми бескапсульными формами ввели их мышам, которые погибли. Это позволило им сделать вы­вод об активной роли ДНК в становлении капсульных форм.

Еще одним доказательством ведущей роли ДНК в наследственности служат опыты А. Херши и М. Чейз, которые использовали радиоактивные изотопы фосфора и серы. Учащиеся раскрывают значение опытов и делают вывод, что внутрь клетки проникает не весь фаг, а лишь его ДНК, а белок остается снаружи.

Целесообразно спросить учащихся: о чем свидетельствуют опыты Ф. Гриффита, Эвери, МакЛеода, МакКарти, Херши и Чейз?

Обучающиеся в состоянии сделать вывод, что опыты ученых показали ведущую роль ДНК в передаче наследственной информации, о хранении в молекулах ДНК информации о строении фага, бактерии.

Педагог подтверждает их вывод сведениями об опытах Гирера и Шрамма (1956 г.), разделивших вирус табачной мозаики (ВТМ) на белок и нуклеиновую кислоту и заразивших листья табака одной лишь нуклеиновой кислотой (РНК).

Следовательно, прямые биологические опыты показали, что нуклеиновые кислоты служат носителями наследственной информации.

 

Для закрепления знаний учащимся можно задать следующие вопросы:

  • Каковы взгляды Левина на химическую природу наследственного материала?
  • Какое значение имели опыты Гриффита для разгадки вещества — носителя наследственной информации?
  • На примере опытов Эвери, МакЛеода, МакКарти и других ученых докажите значение биологического эксперимента для создания теории.
  • Докажите ведущую роль ДНК в хранении и передаче наследственной информации.

Читайте также по данной теме

Яндекс.Метрика