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1、噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验赫尔希赫尔希蔡斯蔡斯德尔布吕克德尔布吕克重庆市垫江中学重庆市垫江中学 付静付静 德尔布吕克曾经是丹麦著名物理学家、诺贝尔奖获德尔布吕克曾经是丹麦著名物理学家、诺贝尔奖获得者玻尔（得者玻尔（NBohr）的研究生。）的研究生。1932年，玻尔在哥本年，玻尔在哥本哈根举行的国际光疗会议上发表了光和生命的著哈根举行的国际光疗会议上发表了光和生命的著名演讲，应用物理学的概念来解释生命现象。在当时，名演讲，应用物理学的概念来解释生命现象。在当时，人们很难理解玻尔这些科学思想的意义，一些听讲的人们很难理解玻尔这些科学思想的意义，一些听讲的生物学家甚至不知所云。然而，玻
2、尔以一种天才的直生物学家甚至不知所云。然而，玻尔以一种天才的直觉能力，借助于量子力学的范例，预感到在生物学中觉能力，借助于量子力学的范例，预感到在生物学中将有某些新的发现。这无疑给人们一种深刻的启示，将有某些新的发现。这无疑给人们一种深刻的启示，并向当时的物理学家和生物学家提出了挑战。德尔布并向当时的物理学家和生物学家提出了挑战。德尔布吕克受到这个著名演讲的启发，使他吕克受到这个著名演讲的启发，使他“对于广阔的生物对于广阔的生物学领域将揭示的前景充满了热忱，并准备迎接挑战学领域将揭示的前景充满了热忱，并准备迎接挑战”，转而研究生物学，转而研究生物学，“选择了一条把遗传学与物理学结合选择了一条把
3、遗传学与物理学结合在一起的道路在一起的道路。 德尔布吕克德尔布吕克德尔布吕克想采用最简单的生物来探讨德尔布吕克想采用最简单的生物来探讨“基因的化学本质是什么基因的化学本质是什么”的问题。然的问题。然而，而， 摩尔根研究的果蝇使他感到一筹莫展，果蝇过于复杂而不适应于物理学摩尔根研究的果蝇使他感到一筹莫展，果蝇过于复杂而不适应于物理学家惯有的简单性思维。家惯有的简单性思维。1938年，年，一种寄生于大肠杆菌（生活在人体或动物大一种寄生于大肠杆菌（生活在人体或动物大肠中的一种细菌）中的小小病毒肠中的一种细菌）中的小小病毒噬菌体噬菌体，闯入了德尔布吕克的生活。德，闯入了德尔布吕克的生活。德尔布吕克与噬
4、菌体可谓尔布吕克与噬菌体可谓“一见钟情一见钟情”，噬菌体碰上了德尔布吕克经过长期物理，噬菌体碰上了德尔布吕克经过长期物理学方法论训练的有准备的头脑。噬菌体在分子生物学中的地位，犹如氢原子学方法论训练的有准备的头脑。噬菌体在分子生物学中的地位，犹如氢原子在玻尔量子力学模型中的地位，氢原子只有一个核外电子和一个核内质子。在玻尔量子力学模型中的地位，氢原子只有一个核外电子和一个核内质子。噬菌体只含有蛋白质外壳和噬菌体只含有蛋白质外壳和DNA两种生物大分子，结构异常简单两种生物大分子，结构异常简单。噬菌体的结构模式图噬菌体的结构模式图T T2 2噬菌体噬菌体侵入细菌的物质到底是什么？侵入细菌的物质到底
5、是什么？T2 2噬菌体中噬菌体中60%60%是蛋白质是蛋白质, ,40%40%是是DNA.DNA.蛋白质蛋白质外壳外壳DNAT T2 2噬菌体噬菌体侵入细菌的物质到底是什么？侵入细菌的物质到底是什么？用什么方法进行检测？用什么方法进行检测？（1 1）追踪物质的去向，用什么方法？能同）追踪物质的去向，用什么方法？能同时标记噬菌体的蛋白质和时标记噬菌体的蛋白质和DNADNA吗？吗？（2 2）如何把蛋白质和）如何把蛋白质和DNADNA分开研究？分开研究？（3 3）怎样把）怎样把被侵染的大肠杆菌与未注入细菌内的被侵染的大肠杆菌与未注入细菌内的噬菌体物质分开？噬菌体物质分开？实验方案：实验方案：分别用放
6、射性元素分别用放射性元素35S标记标记噬菌体的蛋白质、用噬菌体的蛋白质、用32P标标记噬菌体的记噬菌体的DNA然后用被标记的噬菌体分别然后用被标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌侵染未被标记的大肠杆菌搅拌，再通过离搅拌，再通过离心的方法得到沉心的方法得到沉淀物和上清液淀物和上清液注入到细菌内的物质随细菌沉淀注入到细菌内的物质随细菌沉淀在沉淀物中，未注入细菌内的噬在沉淀物中，未注入细菌内的噬菌体物质则留在上清液中，分别菌体物质则留在上清液中，分别检测沉淀物和上清液的放射性检测沉淀物和上清液的放射性离心离心离心离心预期实验现象预期实验现象? ?预期实验现象：预期实验现象：注入的注入的物质物质用用
7、3535S S的噬菌体的噬菌体侵染大肠杆菌侵染大肠杆菌 用用3232P P的噬菌体的噬菌体侵染大肠杆菌侵染大肠杆菌 只注入只注入蛋白质蛋白质 只注入只注入DNADNA 同时注同时注入蛋白入蛋白质和质和DNADNA 上清液无放射性上清液无放射性沉淀物沉淀物有有放射性放射性上清液上清液有有放射性放射性沉淀物无放射性沉淀物无放射性上清液上清液有有放射性放射性沉淀物无放射性沉淀物无放射性上清液无放射性上清液无放射性沉淀物沉淀物有有放射性放射性上清液无放射性上清液无放射性沉淀物沉淀物有有放射性放射性上清液无放射性上清液无放射性沉淀物沉淀物有有放射性放射性实验结果究竟是怎样的呢？实验结果究竟是怎样的呢？离
8、心离心离心离心噬菌体侵染细菌的实验噬菌体侵染细菌的实验新形成的噬菌体新形成的噬菌体-未检测到未检测到35S新形成的噬菌新形成的噬菌体中检测到体中检测到32P噬菌体侵染细菌的动态过程：噬菌体侵染细菌的动态过程：侵入别的细菌侵入别的细菌注入注入合成合成吸附吸附组装组装释放释放吸附吸附注入注入合成合成组装组装释放释放噬菌体侵染细菌的实验表明噬菌体侵染细菌的实验表明: 在噬菌体中在噬菌体中, ,亲代和子代之间具有连续性的物亲代和子代之间具有连续性的物质是质是DNA, ,而不是蛋白质而不是蛋白质, ,也就是说也就是说, ,子代噬菌体的子代噬菌体的各种性状是通过各种性状是通过亲代的亲代的DNADNA遗传给
9、后代的遗传给后代的, ,因此因此DNADNA才是真正的遗传物质。才是真正的遗传物质。 怎样得到被怎样得到被 35S标记的噬菌体、被标记的噬菌体、被32P标记的噬标记的噬菌体？菌体？ 实验误差分析？实验误差分析？19281928年年 格里菲思格里菲思 肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验存在转化因子存在转化因子19441944年年 艾弗里艾弗里 肺炎双球菌的转化因子实验肺炎双球菌的转化因子实验DNADNA是遗传物质是遗传物质19521952年年 赫尔希和蔡斯赫尔希和蔡斯 T T2 2噬菌体侵染大肠杆菌的实验噬菌体侵染大肠杆菌的实验DNADNA才是真正的遗传物质才是真正的遗传物质下一个“诺贝尔奖”获得者就是你！
