IB生物考试也是会出实验相关题目的,而且往往课堂越不强调的古早实验,出卷人越喜欢考。本文就来分享一些和DNA相关的IB生物实验,考前记得和它们熟悉起来。
IB生物的学习内容分为理论知识与实验课题两个部分。总的来说,SL课程难度并不大,学习的是一些比较基础的理论知识。
但是SL与HL的课程跨度很大,HL相对而言就比较难了,如果对生物很感兴趣,或者大学想申请生物相关专业的同学建议选择HL课程。
【IB生物考试形式】
一共考查3张试卷。试卷1为选择题卷,SL为30道选择题,HL是40道选择题。SL考试时间为45分钟,占总成绩的20%;HL考试时间为60分钟,占总成绩20%。考试过程中不允许使用计算器。
试卷2考查的是简答题和 extended-response问题。SL考试时间为1小时15分钟,占总成绩32%;HL考试时间为2小时15分钟,占总成绩36%。考试期间允许使用计算器。
试卷3分为两部分, Section A考的是数据分析题和两到三道简答题, Section B考的是简答题和 extended-response问题。SL考试时间为1个小时,占总成绩的24%;HL考试时间为1个小时15分钟,占总成绩的20%。考试期间允许使用计算器。
01 Griffith’s transformation experiment (1928)
故事的开始还要从1928年开始说起,一位叫做Griffith的科学家正在研究肺炎(Pneumonia),在此过程中他发现了两种不同的肺炎 球菌。
因为在显微镜下的形态有差异,一种称为R cells,另一种称为S cells,R代表rough,S代表smooth,S cells 因为能够分泌g lycoprotein将自己包裹起来因此能够逃脱宿主免疫系统的侦查,进而感染宿主造成死亡。
实验是在老鼠身上完成的,基本实验过程 如下: 由图中可见,前三个实验平淡无奇,分别证明了,活的S cells 可以致病,活的Rcells不致病,heat-killed S cells 也不致病,这第三 个实验也就说明了并非S cells 产生的某种化学物质导致肺炎,而必须是活的S cells 的存在才能导致肺炎。
实验进行到这里就是普通
科学研究者和伟大科学家的分水岭了,第四个实验中Griffith将heat-killed S cells 和R cells 混合,从实验一三可知,两者都不导致
疾病,但是见证奇迹的时刻来临了,当这两者被混合后注入老鼠体内,老鼠还是得了肺炎死了,并且从死的老鼠的体内提取出了活
的S cells!
好了,这个时候下结论的时候来了,有两种可能的事件在老鼠体内发生了 种可能:living R cells 让heat-killed S cells 起死回生 第二种可能:Heat-killed S cells 让livingR cells 变成living S cells.
但凡还具备一定科学素养的同学都会选择第二种可能,那么问题来了,是什么进入到living Rcells 体内使其发生了根本性的变化 呢?现在看来这个答案很简单,S cells的DNA进入到Rcells 使其具备了合成glycoprotein 保护膜的技能。这个过程叫做transforma tion(uptake of naked DNA by prokaryotes), 因此这个实验被称为Griffith’s transformation experiment.
2. IB生物实验:Hershey Chase experiment (1952)
当时科学界依然在争论DNA和protein谁才是遗传信息的携带者,是时候把DNA和protein放一起来一场对决了!如你所料,科学家把目标锁定在了bacteriophage上。
bacteriophage,顾名思义,phage为吞的意思(想想phagocytes),bacteriophage即吃细菌的,这是一种只会感染特定细菌的 病毒,全身上下除了DNA只有protein。 当bacteriophage要感染bacteria的时候,需要把遗传物质注射进入bacteria,以操纵bacteria合成和组装更多新的viruses,那么如 何知道是DNA还是protein被注射进入bacteria里呢?
hershey和chase用同位素分别标记了DNA 和protein,由于phosphorus是D NA有protein没有的元素,而sulfur又恰恰是protein有DNA没有的元素,那么就分别做成了有S35标记和有P32标记的virus,让两 种virus分别感染bacteria,然后震荡导致virus没有进入到bacteria的部分和bacteria分离,离心收集bacteria,发现只有在P32标记 virus感染的细菌中能检测到同位素信号,不过当年hershey chase并没有言之 凿凿说DNA就是遗传物质,而是非常谨慎地排除了protein作为遗传物质的可能性。
3. IB生物实验:Chargaff’s rule and Franklin’s x-ray diffraction photo (1950-1952)
正当证明DNA为遗传物质的实验开展的如火如荼的同时,研究DNA结构的科学家们也在英勇奋战着,Chargaff就是当中的一位,从 战火连天的奥匈帝国背起行囊来到美国,在分析了多个来源的DNA样本后得出了两条结论,对DNA结构起重要影响作用的是Charg aff’s 定律,即A和T的含量,C和G的含量在所有双链DNA中大致相当。
与此几乎同时RosalindFranklin 利用x光衍射实验得到 了一系列质量极高的照片,当中最著名的莫过于photo 51 这张照片被Franklin的猪一样的队友Wilkins拿给了Waston and Crick,这张照片为DNA double helix的结构提供了直接的证据并 且直接导致Waston and Crick 建造了目前广泛接受的DNA 双螺旋模型。
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