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对噬菌体侵染细菌实验的再认识

(2017-01-07 22:39:00)
标签:

教育

噬菌体

侵染细菌实验

分类: 疑难问题的解决

对噬菌体侵染细菌实验的再认识

教学反思:最近在进行遗传物质的证据实验教学,对噬菌体侵染细菌实验得到了重新认识,特别是学习了《生物学教学》(2016年9期)黄建华的文章《以“科学思维逻辑”组织“噬菌体侵染细菌实验”的教学建议》。

教学中比较关注噬菌体侵染细菌的过程,实验的设计思路,用到的技术手段等,也经常会提醒以下三点,此实验的难点是实验误差分析。

一、噬菌体侵染细菌实验的三点提醒(平时经常强调)

1.培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养,因为病毒必须寄生在活细胞内,所以应先培养细菌,再用细菌培养噬菌体。

2.因检测放射性时只能检测到部位,不能确定是何种元素的放射性,所以35S和32P不能同时标记在一组噬菌体上,应对两组分别标记。

3.实验的结果只能测定放射性强度,不能测定放射性有无。

二、曲线解读

赫尔希和蔡斯用35S和32P标记的噬菌体在吸附培养基中侵染细菌,离心除去未吸附的噬菌体,然后将菌体放在一定的溶液(MgSO41mM;CaCl20.1mM;明胶0.1g;水1000mL)中,在捣碎器中搅拌,每隔60S取样, 用抗噬菌体血清进行滴定,测出细菌产生的噬菌体数目,并离心测定同位素的比例及受侵染细菌的存活曲线,结果如下:

对噬菌体侵染细菌实验的再认识

搅拌中测定的同位素比例及受侵染细菌的存活曲线

实验结果可知:在不搅拌的情况下,就有部分35S和32P自发脱落下来;而搅拌可以把75%左右的35S剥落下来;在这些硫释放的同时,只有35%左右的噬菌体32P释放出来。表明,噬菌体在侵染细菌的过程中,所含的硫(蛋白质)大部分留在细菌的表面,所含的磷(DNA)大部分在吸附细菌后很快进入细菌。

三、实验误差分析

1.用35S标记的噬菌体侵染细菌,理论上沉淀物中不含放射性,但实际上含有少量放射性的原因是什么?

通常的分析:可能由于搅拌不充分或离心时间过短或转速过低等原因,有少量含35S的噬菌体外壳仍吸附在细菌表面,随细菌离心到沉淀物中,使沉淀物中出现了少量的放射性。

纠正:其实,不是搅拌不彻底,而是在保证细菌结构稳定的前提下, 搅拌不可能将吸附在细菌表面的噬菌体全部剥落下来 (大约剥落75%),导致部分吸附在细菌表面的噬菌体 外壳随细菌沉降,使沉淀物中也有较弱的放射性。

2.用32P标记的噬菌体侵染细菌,上清液中含有较放射性的原因是什么?

通常的分析:(1)保温时间过短,有一部分噬菌体未侵入细菌细胞内,经离心后分布于上清液中,使上清液出现放射性。(2)从噬菌体和细菌混合培养到用离心机分离,这一段保温时间过长,噬菌体在细菌内增殖后释放出的子代经离心后分布于上清液中,也会使上清液的放射性升高。

纠正:赫尔希和蔡斯实验的实际步骤是:标记→侵染→离心→培养→搅拌→离心→检测。侵染后离心的目的就是去除未吸附的噬菌体,所以上清液中的放射性不是未吸附细菌的噬菌体携带的。在噬菌体一步生长曲线的基础上,赫尔希和蔡斯严格控制实验时间在20min内。离心前细菌处于潜伏期,尚未裂解。所以,上清液中的放射性也不是细菌裂解后释放的子代噬菌体携带的,而是吸附细菌后自发脱落的完整噬菌体(未注入DNA)所携带的。

四、实验步骤

教材中的实验步骤:标记→侵染→搅拌→离心→检测。

根据科学史实将步骤完善为:标记→侵染→离心→培养→搅拌→离心→检测,侵染后离心的目的是去除未吸附的噬菌体,排除未吸附的噬菌体对实验结果的干扰。

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