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对噬菌体侵染细菌实验的再认识

2017-01-07 22:39阅读：

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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35
S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，上清液中含有较弱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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