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《噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)模型建構(gòu)理解應(yīng)選擇哪種元素的同位素對(duì)噬菌體進(jìn)行標(biāo)記

2.通過(guò)模型建構(gòu)理解噬菌體的標(biāo)記方式

3.通過(guò)模型建構(gòu)掌握兩組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程并能對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差作出分析

二、教學(xué)重難點(diǎn)

1.通過(guò)模型建構(gòu)理解噬菌體的標(biāo)記方式

2.通過(guò)模型建構(gòu)掌握兩組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程并能對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差作出分析

三、教學(xué)過(guò)程

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：赫爾希和蔡斯延用了艾弗里的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路將T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA徹底分開(kāi)單獨(dú)觀察他們的作用。他們以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料巧妙探究得出：DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)。

2、實(shí)驗(yàn)材料：從教材相關(guān)內(nèi)容中我們可以了解到T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，僅由蛋白質(zhì)和DNA組成。T2噬菌體的繁殖方式是將DNA注入大腸桿菌內(nèi)部，并在該DNA的指導(dǎo)下合成、組裝了子代T2噬菌體，很顯然DNA是它的遺傳物質(zhì)。赫爾希和蔡斯就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象探究得出究竟是DNA還是蛋白質(zhì)被注入到了大腸桿菌內(nèi)部。

3、實(shí)驗(yàn)方法：利用什么方法可以追蹤到DNA、蛋白質(zhì)的去向呢？聯(lián)系必修一的內(nèi)容我們不難猜測(cè)到兩位科學(xué)家所采用的實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法。

在組成T2噬菌體的6種元素中應(yīng)該選擇哪種元素放的同位素來(lái)進(jìn)行標(biāo)記呢？通過(guò)對(duì)T2噬菌體蛋白質(zhì)及DNA的組成元素進(jìn)行分析我們可以得出：若用C H O N的同位素，DNA及蛋白質(zhì)將同時(shí)被標(biāo)記，用P的同位素將只能標(biāo)記T2噬菌體的DNA，用S的同位素將只能標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。

利用同位素標(biāo)記法是為了通過(guò)檢測(cè)T2噬菌體侵染大腸桿菌的過(guò)程中放射性出現(xiàn)的位置來(lái)探究是哪種物質(zhì)被注入了大腸桿菌內(nèi)部。（模型1）通過(guò)模型不難看出，如果同時(shí)對(duì)DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記，被侵染后大腸桿菌內(nèi)外都具有放射性，無(wú)法追蹤哪種物質(zhì)指導(dǎo)了子代噬菌體的合成。因此，應(yīng)當(dāng)選擇T2噬菌體DNA及蛋白質(zhì)特有的P和S元素的同位素分別對(duì)大腸桿菌進(jìn)行標(biāo)記。

4、T2噬菌體標(biāo)記方法：能直接用含放射性元素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)T2噬菌體嗎？從病毒的繁殖方式來(lái)看，顯然不能。首先應(yīng)在分別含放射性同位素35S和32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養(yǎng)T2噬菌體，得到DNA含32P標(biāo)記或蛋白質(zhì)含有35S標(biāo)記的噬菌體。

5、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：首先我們來(lái)觀察被35S標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)：將蛋白質(zhì)被標(biāo)記的噬菌體與未標(biāo)記的大腸桿菌混合，保溫一段時(shí)間待噬菌體侵染大腸桿菌后，攪拌，將大腸桿菌與殘留在其表面的結(jié)構(gòu)分離，然后離心，離心后較重的大腸桿菌會(huì)與噬菌體出現(xiàn)分層現(xiàn)象，接下來(lái)檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：上清液中放射性很高。該組實(shí)驗(yàn)證明：蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入大腸桿菌內(nèi)部。（模型4演示）我們?cè)賮?lái)觀察被32P標(biāo)記的T2噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)：將DNA被標(biāo)記的噬菌體與未標(biāo)記的大腸桿菌混合，同上組實(shí)驗(yàn)一樣依次進(jìn)行：保溫、攪拌、離心以及放射性檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：沉淀物中放射性很高。該組實(shí)驗(yàn)證明：DNA進(jìn)入了大腸桿菌內(nèi)部。

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：赫爾希、蔡斯的該實(shí)驗(yàn)充分證明了DNA 進(jìn)入了大腸桿菌內(nèi)部，DNA才是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)。

7、誤差分析：就赫爾希、蔡斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果大家還應(yīng)注意這兩個(gè)細(xì)節(jié)：當(dāng)用35S標(biāo)記噬菌體時(shí)離心后檢測(cè)結(jié)果中沉淀物仍有較低放射性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程我們應(yīng)當(dāng)分析得出產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是：（1）攪拌不充分；（2）離心時(shí)間過(guò)短。當(dāng)用32P標(biāo)記噬菌體時(shí)離心后檢測(cè)結(jié)果中沉淀物仍有較低放射性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程我們應(yīng)當(dāng)分析得出產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是：（1）保溫時(shí)間過(guò)短，部分噬菌體沒(méi)有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)離心后分布于上清液中；（2）保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，噬菌體在大腸桿菌內(nèi)增殖后釋放出子代，經(jīng)離心后分布于上清液中。

8、小結(jié)：本節(jié)微課我們通過(guò)模型建構(gòu)的方式從噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的思路、材料、方法、過(guò)程、結(jié)論、誤差分析六個(gè)方面做了進(jìn)一步的解讀，希望能幫助同學(xué)們對(duì)本實(shí)驗(yàn)有更清晰的理解。謝謝大家！