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中学生物学 2008年3期
重温实验过程培养严谨周密的解题思路
作者:单林兰
摘要科学实验的严谨周密要求在解决实验问题时要循序渐进、细致周到,善于设疑,设计清晰、仔细、完整的思路。“肺炎双球菌转化实验”和“探究胰腺分泌活动的调节机制的实验”给了我们很好的启示和帮助,使我们获得运用实验的方法解决自然界和社会生活中的有关生物学问题的能力。
关键词实验过程分析思路
中图分类号 文献标识码 B

1 肺炎双球菌转化实验的启示

肺炎双球菌能引起人患肺炎和小鼠患败血症。肺炎双球菌有两种类型,一种是光滑型(S型)细菌,菌体外有多糖类的胶状荚膜,使它们可不被宿主正常的防护系统所破坏,具毒性,可使小鼠患败血症死亡,它们在培养基上形成光滑的菌落;另一种是粗糙型(R型),没有荚膜和毒性,不会使小鼠致死,形成的菌落边缘粗糙。

肺炎双球菌转化实验
1928年,格里菲斯将R型活菌和加热杀死的S型细菌分别注入小鼠体内,小鼠不患病。将加热杀死的S型细菌和活的R型细菌共同注射到小鼠体内,不仅很多小鼠因败血症死亡,且从它们体内分离出活的S型细菌。这说明,加热杀死的S型细菌把某些R型细菌转化为S型细菌,S型细菌有一种物质或转化因素进入了R型细菌,使之产生了荚膜,从而具备了毒性,成为S型细菌。
实验过程
(1) 将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内,小鼠不死亡。
(2) 将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内,小鼠患败血症死亡。
(3) 将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内,小鼠不死亡。
(4) 将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后,注射到小鼠体内,小鼠患败血症死亡。
转化原因及验证
1944年,艾弗里和他的同事经过10年努力,在离体条件下完成了转化过程,证明了引起R型细菌转化为S型细菌的转化因子是DNA。他们把DNA、蛋白质、荚膜从活的S型细菌中提取出来,分别与活的R型细菌混合,然后培养在培养液中,他们发现,只有DNA能够使R型活菌转变为S型活菌,且DNA纯度越高,转化越有效。如果DNA经过DNA酶处理,就不出现转化现象。

对肺炎双球菌转化实验的剖析
肺炎双球菌的结构
肺炎双球菌是一种细菌,属原核生物。由于拟核的DNA分子不与蛋白质结合,因此,用它作实验材料易于观察DNA在遗传中的作用。
肺炎双球菌的分类
肺炎双球菌有两种类型:一种是R型细菌,无多糖类的荚膜,是无毒性的;另一种是S型细菌,具有多糖类的荚膜,是有毒性的。荚膜是细菌细胞壁外围绕的一层较厚的粘性、胶冻样物质,其化学成分随细菌种类不同而有差异,多数细菌的荚膜成分为多糖,如肺炎双球菌。荚膜的形成受遗传物质(基因)的控制。
肺炎双球菌的致病性
荚膜与细菌的致病性有关,同时荚膜还能储留水分而抗干燥,对保护细菌有作用。荚膜本身无毒性,但在宿主机体内保护细菌抵抗吞噬细胞的吞噬及消化,并能抑制宿主体内杀菌物质(如溶菌酶)的杀菌作用,使细菌易在体内大量繁殖。细菌若失去荚膜,致病力也随之减弱或消失。当细菌进入人或动物体后,由于免疫效应,都要被吞噬细胞吞噬消化,加以消灭。由于S型细菌有荚膜,进入吞噬细胞后,受荚膜的保护,能抵抗吞噬细胞的吞噬