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“噬菌体侵染细菌的实验”分析

作者:王为海 来源:本站原创 发布时间:2014年11月18日
 

“噬菌体侵染细菌的实验”分析

王为海

实验目的:

这个实验的目的是要探究T2噬菌体的两大组分中谁是它的遗传物质,也就是要探究T2噬菌体的两大组分中是谁进入了大肠杆菌指导噬菌体的增殖。(当然也可能是都进入了,如果真是这样的话,这个实验就不能得出到底谁是遗传物质的结论了。)

实验原理:

赫尔希和蔡斯在做噬菌体侵染细菌的实验之前对T2噬菌体和大肠杆菌是有一些了解的,比如

T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒;

T2噬菌体能够在自身遗传物质的作用下借助于大肠杆菌完成他的增殖过程;

T2噬菌体的组成成分有DNA和蛋白质两种,和染色体的组成类似;

他们还知道

④在T2噬菌体的化学组成中金蛋白质分子含有SP几乎都存在于DNA分子中,借助于放射性同位素示踪的方法可以显示在噬菌体侵然细菌的过程中DNA、蛋白质所处的位置;

另外我觉得他们至少还应该知道

⑤相比较而言,T2噬菌体的密度小,大肠杆菌的密度大,以某转速离心分离时T2噬菌体和大肠杆菌分别存在于上清液和沉淀中;

T2噬菌体借助于大肠杆菌增殖一代所用的时间;

……(可能还不够全面,大家再补充)

上面列举的这些应该就是他们进行这个实验所依据的实验原理。

方法和步骤:

①在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培养基中培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体,得到DNA含有32P标记或者蛋白质含有35S标记的噬菌体;

②用32P或者35S标记的T2噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌,经过短时间的保温后,用搅拌器搅拌、离心;

③离心后,检查离心试管中上清液和沉淀放射性的情况并作记录。

预测结果及结论:

按照教材罗列的实验步骤正确的操作下来,特别是保温的时间控制在噬菌体侵入之后细菌裂解之前的话,应该有哪些可能的结果呢?

不妨从结论入手来逆向思考:

 

   

   

第一组:噬菌体DNA32P标记

第二组:噬菌体蛋白质含35S标记

T2噬菌体的两大组分均进入大肠杆菌

A上清液无放射性,沉淀有放射性

B上清液无放射性,沉淀有放射性

②只是T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌

C上清液无放射性,沉淀有放射性

D上清液有放射性,沉淀无放射性

③只是T2噬菌体的蛋白质进入大肠杆菌

E上清液有放射性,沉淀无放射性

F上清液无放射性,沉淀有放射性

若出现了AB的实验结果,则说明①,进一步说明不能判断T2噬菌体的两大组分中谁是遗传物质;

若出现了CD的实验结果,则说明,进一步说明T2噬菌体的两大组分中DNA是遗传物质;

若出现了EF的实验结果,则说明,进一步说明T2噬菌体的两大组分中蛋白质是遗传物质。

实验结果及结论:

结果:用35S标记的一组感染实验,放射性同位素主要分布在上清液中;用32P标记的一组实验,放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中。

结论:T2噬菌体的两大组分中是DNA进入大肠杆菌并指导噬菌体的增殖,对于T2噬菌体而言DNA是它的遗传物质。

误差分析:

①用35S标记的一组感染实验,放射性同位素主要分布在上清液中,沉淀物中也有较低的放射性,可能是由于搅拌不充分,有少量被35S标记的噬菌体(或者仅仅只是其蛋白质外壳)仍然还吸附在细菌的表面,随细菌一起沉淀下去了,这样沉淀物中也出现放射性了。

②用32P标记的一组实验,放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中,上清液中也有较低的放射性,可能是由于保温时间过短,有一部分噬菌体还没有侵染大肠杆菌,也有可能是保温时间过长,部分大肠杆菌裂解释放出了子代噬菌体,这两种情况都有可能导致本不该出现放射性的上清液中也有放射性了。

 

番茄培养一段时间后,为什么钙离子浓度比初始浓度要低?

——教学片段

王为海

必修①在讲完“细胞的吸水和失水”之后展示了上述资料,期望同学们通过分析得出“物质跨膜运输的特点”,这个柱状图是教材中难得的几个数学模型之一,也是一个教学的一个难点,对于这个资料我是这样和学生一起分析的:

老师:我们先来看培养番茄的结果,经过一段时间的培养,相比于各离子各自的初始浓度,有的离子浓度上升,有的离子浓度下降,比如培养液中镁离子的浓度就降低了,这是为什么呢?

学生:因为番茄吸收了镁离子。

老师:在培养的过程中难道番茄就没有吸收水分吗?应该也是吸收了的啊,大家如果仔细观察的话就会发现整个培养液的体积减少了,说明番茄也吸收了水分,那么培养液中镁离子的浓度还是降低了,这究竟是为什么呢?

学生:(思考……

老师:我们可以这样假设,培养液中镁离子的初始浓度换算成镁离子的个数与水分子的个数比为101000,假如在培养的过程中番茄是按照这个比例吸收镁离子和水分子,就像用注射器从培养液中抽吸培养液的话,也就是说番茄吸收镁离子和水分是同一个过程的话,培养液中镁离子的浓度就应该不变,不会是最后镁离子浓度下降,现在大家再思考一下……

学生:(再思考……这时候可能会有同学想到,也可能没有,没关系,老师可以加以点拨)

老师:假如番茄在吸收镁离子和水分子的时候不是按101000这个比例在吸收,而是……比如……

学生:吸收10个镁离子的同时只吸收了不到1000个水分子的话,就会导致最后培养液中镁离子的浓度下降。

老师:也就是说番茄对镁离子和水分的吸收并非是按初始的微粒比例关系在进行,相对而言,番茄对镁离子的吸收大于对水分的吸收,所以最终导致了镁离子的浓度下降,说明番茄对镁离子的吸收和对水分的吸收不是同一个过程而是两个相对独立的过程。(这是第一个结论)

老师:那么,我们又应该怎样来理解培养番茄后硅离子浓度的上升呢?

学生:(七嘴八舌,然后老师加以整理。)

老师:以上实验数据说明,同一种植物对不同离子的吸收存在着差异。(这是第二个结论)

老师:下面请大家比较番茄和水稻对镁离子的吸收,看实验的结果又能够说明什么?

学生:不同植物对同一离子的吸收存在着差异。(这是第三个结论)

 

巩固练习:将水稻和番茄分别培养在相同的培养液中一段时间,实验结束后测定培养液中各离子的浓度,下图表示实验结束后培养液中各种离子浓度占开始时的浓度的百分比。分析此图,不能得出的结论是(A

A.植物以主动运输的方式吸收矿质离子     B.同一种植物对不同离子的吸收存在着差异

C.不同植物对同一离子的吸收存在着差异   D.植物对对水分和矿质离子的吸收是两个相对独立的过程

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