“肺炎双球菌的转化”与“T2噬菌体侵染细菌”实验疑点分析

“肺炎双球菌的转化”与“T2噬菌体侵染细菌”实验疑点分析一、肺炎双球菌的转化实验1.S型肺炎双球菌为什么有毒性，而R型肺炎双球菌没有毒性？S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌的差别在于，S型肺炎双球菌细胞壁外有荚膜，而R型肺炎双球菌外没有。细菌的荚膜包围在细菌细胞壁外，主要是多糖和多肽，有以下作用：防止细菌变干；吸附离子；防止被吞噬细胞轻易吞噬消灭；防止噬菌体侵染。型肺炎双球菌有荚膜，进入小鼠体内，受荚膜的保护，抵抗吞噬和消化作用，不容易被消灭，从而迅速繁殖、扩散，引起机体发生疾病，严重时引起死亡，即是有毒性。而型肺炎双球菌无荚膜，容易被吞噬细胞吞噬消化，所以不能使机体患病，即是无毒性。2.仅型肺炎双球菌DNA注射入小鼠，会不会使小鼠死亡？细菌自身繁殖需完整的细胞结构，如果仅将型肺炎双球菌DNA注射到小鼠体内，不能再形成细菌，不能繁殖，不会使小鼠死亡。3.对型肺炎双球菌加热处理后注射给小鼠为什么不死亡？对型肺炎双球菌加热处理后为什么仍能使R型肺炎双球菌发生转化？加热破坏了荚膜、细胞膜等结构，型细菌死亡，注射入小鼠，不会使小鼠死亡。但加热不足以完全破坏型细菌DNA，加热使型细菌DNA断裂成多个片段、同时也会使氢键断开但冷却后可恢复双螺旋结构，控制荚膜形成的基因仍有活性。加热处理后的型细菌经冷却与活的型细菌混合，能转化为有毒性的型活细菌。4.用什么条件可以彻底破坏S型肺炎双球菌的DNA？如果用DNA酶、强酸、强碱或高压蒸汽处理型活细菌的DNA，就不能使R型DNA发生转化。5.一个型肺炎双球菌与一个型肺炎双球菌混和就会发生转化？转化是游离DNA片段的转移和重组，当型肺炎双球菌的DNA和型肺炎双球菌的含有荚膜形成的基因的DNA片段结合，形成杂合的DNA后，控制荚膜形成的基因在R型菌体内得到表达，从而控制了荚膜的合成和出现，导致型菌转化为型菌。通过转化形成的型菌机率其实较小，并不是只一个型菌与一个型菌混和就会发生转化。6.怎样可以使小鼠在注射了活的S型肺炎双球菌后不死亡？可以事先对该小鼠进行人工免疫。7.格里菲思实验与艾弗里实验的实验结果分别说明了什么？有什么关系？格里菲思实验说明型细菌可以转化成为型细菌，但并没有说明具体哪一种物质是转化因子，即遗传物质。格里菲思实验为后来的人提出了细菌转化这一问题。艾弗里实验是在格里菲思研究的基础上，对肺炎双球菌转化的各种可能原因作了分析，肺炎双球菌DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。二、T2噬菌体侵染细菌赫尔希和蔡斯的实验中用到了三个技术手段：同位素标记技术、细菌和噬菌体的培养技术、物质的提取分离技术。1.同位素标记是怎么进行的？用同位素标记法区分DNA和蛋白质，利用DNA和蛋白质中所元素的区别：DNA中的P多，蛋白质中P含量少；蛋白质中一般有，而DNA中没有。用放射性同位素35S标记一部分T2噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分T2噬菌体（被32P标记的主要是DNA，蛋白质也有被标记），这两组实验构成相互对照。标记噬菌体是在培养噬菌体时进行的。细菌和噬菌体的培养有什么区别？用人工培养培养大肠杆菌，用大肠杆菌培养T2噬菌体，因为T2噬菌体同其它病毒一样必须寄生在活体细胞中才能进行繁殖。要标记T2噬菌体，其实是用含标记元素的人工培养基培养大肠杆菌，用T2噬菌体对大肠杆菌进行感染。具体实验过程中用T2噬菌体侵染未标记的细菌。物质的提取分离技术怎么运用？该实验中物质的提取分离具体用的是离心技术，可将溶液中比重不同的成分分为上清液和沉淀。T2噬菌体外壳和T2噬菌体比重较小，细菌和被侵染的细菌比重较大。实验中细菌中混入T2噬菌体后保温短时间后，进行离心分析。之所以保温较短时间，是因为实验中尽量不让子代噬菌体从细菌中释放这样这两组对照实验才有明显不同结果。也就是说实验中得到的上清液中应是重量较轻的T2噬菌体外壳，沉淀物中则应是被侵染的细菌。4.该实验实验结果如何分析？4.1用带35S的T2噬菌体侵染细菌，实验预测是，上清液中有放射性而沉淀中无放射性。而实验的实际最终结果显示：在离心沉淀中，也具有一定的放射性（有一些亲代噬菌体的外壳仍吸附在细菌表面，没有分离开来）。分离出的新的T2噬菌体都不带标记，单这一组实验可以说明亲代噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内。4.2用带32P的T2噬菌体侵染细菌，实验预测，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心上清液中，也具有一定的放射性。这是什么原因？4.2.1在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上层液的放射性含量升高，其原因是噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布点于上清液。4.2.2在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是否是误差的来源呢？是。理由呢？没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性。4.