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物理学
地理学
天文学
第一节物理学的介入
目的有两个:
一是想了解传统的物理定律是否已足以阐明遗传学问题;
二是从分析遗传过程能否发现一些新的物理定律。
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无论高级或低级均由生物分子按一定层次形成一定高度的有序的系统
不断地与外界发生物质的交换,是一个远离平衡态的开放的耗散结构(dissipativestructure)
能精确地自我复制并发生遗传与变异
生命有机体
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代表性科学家(1)尼尔斯·波尔(NielsBohr)
●尼尔斯·波尔(NielsBohr,1885-1962)因原子结构和原子辐射的研究,获得了1922年的诺贝尔物理学奖。
●尼尔斯·波尔运用光谱分析来探索原子内部结构的第一次合理而又富有成效的尝试是在1913年进行的。为了解释原子吸收和发射,他力图把卢瑟福的有核原子模型和普朗克的量子论结合起来,提出了著名的“波尔理论”——原子的定态假设和频率法则,成功地解释了氢原子的光谱规律。
●1931年,发表了“光和生命”,《自然》“要是我们能像分析原子现象那样,深入分析生命有机体地机制,我们很难在有机体和无机物的性质上找到差别。”
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代表性科学家(2)欧文·薛定锷(ErwinSchrodinger)
▣他在1943年,于爱尔兰都柏林大學接连发表了有关生命与科學的演讲。讲稿在不久以后以“生命是什么?”(WhatisLife?)为名的小冊子印行发表世间。其中对于决定生物基本性质的遗传因子的结晶結构,以及遗传消息之编码定(GeneticCoding),有周祥而深睿之解说和預测。
▣他以預言家之口吻說:生物家眼前的基因(Gene)极类似于物理家手中的结晶,並且也指出量子效应在生物现象中所可能占有的重要地位。果然在十多年后,沃森(Watson)和克里克(Crick),受益于《生命是什么》”之熏陶,就核酸结晶之X光漫射资料,提出了轰动一时的基因双螺旋结构。克里克回忆说:“《生命是什么》使读者高兴地得悉,用分子学说来解释生命现象不仅至关重要,而且迫在眉睫”。由此說明了许多遗传学上一直难解的问题。
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代表性科学家(3)马克斯·德布吕克(MaxDelbruck)
▣德布呂克(Delbruck),也运用博拉格(Bragg)首创的X光漫射方法,历经几十载的苦干,终于确定了另一生物大分子──蛋白质(血紅素)的分子结晶結构。至此生物細胞中的基本組成,终于在物理、化学的原理上得到了阐明的解释。
▣这些基于物理方法的生物研究之伟大成就,促使了許多物理科学家对生物学作较公正的评价,而对各种生命現象也重新兴起研究的兴趣。随着核酸与蛋白质之后,被生物学家、化学家揭开面目的除主掌营养能源的线粒体(Mitochondria),更有高结层的组织,有如神经、肌肉纤维、细胞膜等等。
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现代物理学研究方法
物理世界
生命世界
鸿沟打破
→分子生物学研究锦上添花
X-射线晶体学全息分析技术
核磁共振技术
扫描隧道电子显微镜
分子激发显微镜
生命的物质基础自然科学的统一
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染色体
其它:如拟脂和无机物质少量
核糖核酸(RNA) 约占6%
脱氧核糖核酸(DNA) 约占27%
蛋白质存在于染色体上约占66%
核酸
或DNA?
蛋白质?
第二节遗传物质是DNA
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(1)肺炎双球菌的转化实验:
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炎双球菌特征抗原型(稳定)
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光滑型(S) 有荚膜、光滑、有毒
粗糙型(R)无荚膜、粗糙、无毒
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格里费斯()
1、DNA作为主要遗传物质的直接证据
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结论:
无毒有毒;R型S型􀃎
在加热杀死的S型肺炎双球菌中有较耐高温的转化物质能够进入R型
小鼠成活
②无毒R型�
重现R型
重现S型
小鼠死亡
①有毒S型
无病毒
小鼠成活
③有毒S型(65℃杀死)
④无毒R型╋有毒S型(65℃杀死)
小鼠死亡
重现S型
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①无毒R型
╋
有毒S型(杀死)
②无毒R型
╋
有毒S型(杀死)
╋
蛋白酶
③无毒R型
╋
有毒S型(杀死)
╋
DNA酶
重现S型
重现R型
重现S型
结论:
DNA是转化因子或遗传物质。
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