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【转载】噬菌体侵染细菌实验释疑  

2013-10-28 17:54:38|  分类: 2遗传定位验证 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在讲解噬菌体侵染细菌实验的时候,师生往往面临着如下几个疑问,试解答如下:

①在T2噬菌体侵染细菌实验中,经过短时间的保温后,用搅拌器搅拌,离心才会使混合溶液分层。其中“短时间”有何意义?

搅拌和离心的目的是为了将噬菌体蛋白质外壳同侵入大肠杆菌的噬菌体DNA分开,以便对放射性元素跟踪测试。离心会使质量较轻的噬菌体颗粒进入上清液,而被感染的细菌则形成沉淀,但这必须保证是在菌体裂解之前进行。噬菌体侵染细菌的速度很快,在37度的条件下大约40分钟就可以产生100到300个子代噬菌体。从感染到释放前的这段时间叫潜伏期,大约经历20到30分钟。短时间的保温可获得足够数量的子代噬菌体,但又必须避免超出潜伏期(确保溶液分层),所以离心要在“短时间”保温后及时进行。 

②在赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验中,在用35S标记的一组侵染实验,主要在上清液中检测到了放射性元素,那么沉淀物的少量放射性是如何产生的?而用32P标记的一组实验,却主要在试管的沉淀物中检测到了放射性同位素,那么上清液中的少量放射性又是如何产生的?

第一个实验是把35S标记的噬菌体与细菌混合,吸附几分钟后,离心除去没有吸附上的噬菌体,收集沉淀(噬菌体—细菌混合物),将沉淀悬浮后再一次离心,收集上清液和沉淀,分别测定放射性活性,发现80%的放射活性存在于上清液中,沉淀中只有20%的放射活性,这是由于在在这期间大部分吸附的噬菌体已经将其DNA注入细菌而蛋白质外壳与细菌解离进入上清液,但仍然有少部分留在细菌细胞壁上,后来证明沉淀中的20%放射活性确实是由于尾丝与细菌表面结合太紧,以至于不容易把它除去。用32P标记的噬菌体和细菌混合,用上述方法同样处理后实验结果差别很大,70%的放射活性在沉淀里,而30%的放射活性在上清液里。在上清液的30%的放射活性可能是由于搅拌细菌时破裂产生的。(几年后发现有些缺损噬菌体粒子不能将其DNA注入到细菌中去)。把这些沉淀悬浮在生长培养基中重新保温,发现能够产生子代噬菌体的细菌同时也具有从亲代噬菌体转移32P到细菌细胞中去的能力。

③噬菌体侵染细菌实验能否证明蛋白质不是遗传物质?

这个问题一直存在争论。我认为要解答这个问题,首先要了解当时科学研究的历史背景。从上文《格里菲斯和艾弗里的探索之路》中我们可以知道,当时倾向性的判断认为,蛋白质是遗传物质。但格里菲斯和艾弗里的实验却证明DNA是遗传物质,然而他们实验本身有不能令人信服的地方。所以,在艾弗里之后,急需有人通过一个实验证明DNA是生物的遗传物质,哪怕是一种生物的。赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验正是在这样的历史背景下出现的,他们的实验无可辩驳的证明了DNA是遗传物质。从实验的科学性讲,由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入菌体,单就本实验而言,不能证明,蛋白质不是噬菌体的遗传物质,更不能证明蛋白质不是其他生物的遗传物质。

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