噬菌体侵染细菌实验的教学建议

噬菌体侵染细菌实验的教学建议 台州市书生中学 钱先武 噬菌体侵染细菌的实验是证明DNA是遗传物质的经典实验。从1982年2月第1版的生物课本，到现行的高中生物新教材，都用该实验为例来证明DNA是遗传物质。2004年9月第2版的教材与2000年11月第2版的教材相比，实验内容的编写又作了修改。从2004年9月第2版的教材来看，噬菌体侵染细菌的实验是教学中的一个难点。虽然教材采用了图文并举的编写，但是，过于“简练”的文字和图解，对学生的学习产生了一定的困难。如何帮助学生理解文字内容，读懂课本中的图解，根据本人的教学实践，对该实验的教学提出如下建议，供同行参考。 1、明确一个思路 在介绍噬菌体侵染细菌实验之前，课本上已经介绍了肺炎双球菌的转化实验。在肺炎双球菌的转化实验中，已经提到把S型活细菌中的DNA、蛋白质、多糖进行提取、分离和鉴定。通过实验得出S型细菌中的转化因子是DNA。在这个实验的基础上，课本中给出了科学家的设想:最好把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。其实，把S型细菌中的蛋白质、DNA、多糖等成分进行分离和提取，是一种直接“分开”的方法。而在噬菌体侵染细菌的实验中，用的是一种间接的“分开”方法，即同位素标记法，把噬菌体的蛋白质标记而DNA不标记;把噬菌体的DNA标记而蛋白质不标记。通过放射性同位素标记间接地把DNA和蛋白质分开，单独地追踪观察它们在前后代之间的遗传作用。 2、补充一个过程 1 课本上没有介绍噬菌体侵染细菌的具体过程，这对于学生理解课本中实验原理、过程和结论，特别是读懂图6-4是有较大难度的。为了解决这一困难，本人认为，在讲解完噬菌体的基本内容之后，在介绍课本实验和图解之前，应该利用1990年版的高中生物课本，包括文字和图解内容，补充讲解噬菌体侵染细菌的五个基本步骤:吸附?注入?合成?组装?释放。先让学生了解噬菌体侵染细菌的过程。这对理解实验和读懂图解是非常重要的。 3、增加一个简图 35课本中有这样一段文字:“赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素S 32和放射性同位素P的培养基中培养细菌。然后，分别用上述细菌培养T噬菌体，2 3235从而制备出DNA中含有P或蛋白质中含有S的噬菌体。” 学生对这段文字是比较难理解的，对培养细菌和培养噬菌体的过程不太清楚，特别是培养噬菌体的原理和过程。(从这一点来看，补充噬菌体侵染细菌的过程也是十分必要的。)为了让学生更直观的理解这段文字内容，应该增加一个简图，并作必要的解释。让学生理解，含有放射性标记的噬菌体是怎样来的,简图表示如下: 2 4、解释五个概念 第一、噬菌体是什么,先复习病毒的结构和生活特性。指出病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒，噬菌体就是指细菌病毒。噬菌体有很多种类，T2噬菌体是其中的一种。然后，介绍噬菌体的结构和化学元素组成特点，即噬菌体的蛋白质中有S无P，噬菌体的DNA中有P无S。这种元素组成上的差异，是同位素标记的关键，也是把DNA和蛋白质间接分开，直接地、单独地观察它们的作用的实验设计基础。 第二、短时间保温是什么意思,“短时间”应理解为，在亲代噬菌体侵染细菌的过程中，子代噬菌体的DNA和蛋白质在大肠杆菌中正处于合成阶段，子代噬菌体还没有组装好，或虽已经组装但子代噬菌体并没有使细菌发生裂解。如果时间过长，子代噬菌体就会释放到细菌外面来，这时，就会对离心的结果产生影响。“保温”是为噬菌体培养提供适宜的恒定的温度。 第三、搅拌的作用是什么,将培养液放入搅拌器中搅拌，其目的是使细菌外吸附着的噬菌体外壳与细菌分离，而不是把细菌搅碎让子代噬菌体释放出来。 第四、离心分离有什么作用,离心分离是一种混合物的分离方法，在离心运动过程中，质量大的颗粒在下层，质量小的颗粒在上层，从而达到分离的目的。在该实验中，被感染的细菌(含有子代噬菌体的细菌)在下层的沉淀物中，噬菌体颗粒的质量较小，在上层的上清液中。 第五、噬菌体颗粒是指什么,噬菌体颗粒是指内部的DNA已经不存在了的噬菌体外壳。 5、读懂一个图解 读懂课本图6-4是该实验教学的重点。结合上述内容的讲解，在指导学生读 3 图6-4时，要注意以下几点:第一、亲代噬菌体被标记的部位是在哪里,是外壳蛋白质还是内部的DNA,第二、图中不同颜色分别代表什么,?粉红色表示噬菌 3535体的蛋白质外壳用S标记，有粉红色的地方，有放射性S的存在。?蓝色是表 3232示噬菌体的DNA用P标记，有蓝色的地方，有放射性P的存在。?箭头只表示实验进行的过程，它的颜色可以不予考虑。第三、注意区别新形成的子代噬菌体中有没有放射性。第四、噬菌体侵染细菌的时候，不是一个两个噬菌体吸附在一个细菌的表面，而是很多噬菌体同时去侵染一个细菌(依据是2000年版高中生物课本)，并不是像课本中所画的二个噬菌体。噬菌体侵染细菌后，得到的子代噬菌体的数量也是很多的。 4 5