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“肺炎双球菌的转化”与“T2噬菌体侵染细菌”实验疑点分析

来源：转载点击数：183 次更新时间：2020-01-28

　　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：①防止细菌变干；②吸附离子；③防止被吞噬细胞轻易吞噬消灭；④防止噬菌体侵染。

　　Ｓ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Ｒ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Ｓ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Ｓ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Ｓ型肺炎双球菌加热处理后注射给小鼠为什么不死亡？对Ｓ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，Ｓ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Ｓ型细菌DNA，加热使Ｓ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Ｓ型细菌经冷却与活的Ｒ型细菌混合，能转化为有毒性的Ｓ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Ｓ型活细菌的DNA，就不能使R型DNA发生转化。

5.一个Ｓ型肺炎双球菌与一个Ｒ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Ｒ型肺炎双球菌的DNA和Ｓ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Ｒ型菌转化为Ｓ型菌。通过转化形成的Ｓ型菌机率其实较小，并不是只一个Ｓ型菌与一个Ｒ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Ｒ型细菌可以转化成为Ｓ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Ｓ，而DNA中没有Ｓ。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。

⒉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。

⒊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。

4.3这两组实验结果可以得出什么结论？T2噬菌体DNA是遗传物质。应该说这两组实验并不能说明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质没有进入细菌，所以无法知道蛋白质对遗传是否有作用。（但艾弗里的实验可以说明蛋白质不是遗传物质）

来源：http://blog.163.com/liwenxiangxiang@126/blog/static/166400141201151735267/

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