第2講病毒的繁殖（1）——T2噬菌體的繁殖及其遺傳物質的探索

最新 07-03

上一講我們講到，之所以說病毒是生物，根本原因是病毒具有繁殖這一生物所共有的特性。

病毒是如何繁殖的呢？

不同的病毒繁殖的方式是不同的，我將用三講來介紹。

今天，我們先來看看T2噬菌體是如何繁殖的。

這講內容屬於必修二第3章第1節，考綱要求為：人類對遺傳物質的探索過程（Ⅱ），要求會綜合應用。

我們先來看幾道高考真題，看看高考是如何考查這部分內容的。

1.(2016·全國卷III，2）在前人進行的下列研究中，採用的核心技術相同（或相似）的一組是

證明光合作用所釋放的氧氣來自於水

用紫外線等處理青黴菌選育高產青黴素菌株

用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質

用甲基綠和吡羅紅對細胞染色，觀察核酸的分布

A.B.C.D.

2.（2013年·海南，13）關於T2噬菌體的敘述，正確的是

A．T2噬菌體的核酸和蛋白質中含硫元素

B．T2噬菌體寄生於酵母菌和大腸桿菌中

C．RNA和DNA都是T2噬菌體的遺傳物質

D．T2噬菌體可利用寄主體內的物質大量增殖

3.（2012年·上海，11）赫爾希(A．Hershey)和蔡斯(M．Chase)於1952年所做的噬菌體侵染細菌的著名實驗進一步證實了DNA是遺傳物質。這項實驗獲得成功的原因之一是噬菌體

A．侵染大腸桿菌後會裂解宿主細胞

B．只將其DNA注入大腸桿菌細胞中

C．DNA可用15N放射性同位素標記

D．蛋白質可用32P放射性同位素標記

從這些題可以看出：高考主要圍繞一個關鍵詞從噬菌體侵染細菌實驗的實驗方法、實驗過程、實驗結果分析和實驗結論。

（因為高考往往圍繞某一關鍵詞綜合考查相關內容，所以對一輪複習我採用了打亂教材順序，通過微專題進行複習，使大家在備考狀態下複習，在戰鬥中學會打仗。）

2017年廣東省高考理科前10名的深圳中學王旭陽同學，在介紹學習經驗時說：生物教材要看10遍（詳見「2017年廣東省高考學霸的學習『秘籍』")。可見在高考備高中認真閱讀課本是十分重要的。下面先來看看課本對T2噬菌體的介紹。

T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒，它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質構成的，頭部內含有DNA。

有哪一種細胞結構只由DNA和蛋白質兩種物質組成？

對，染色質（體）。

侵染大腸桿菌後，T2噬菌體（以下簡稱噬菌體）就會在自身遺傳物質的作用下，利用大腸桿菌體內的物質來合成自身的組成成分，進行大量增殖。當噬菌體增殖到一定數量後，大腸桿菌裂解，釋放出大量的噬菌體。

如圖所示，經過「吸附註入合成組裝釋放」這一過程，噬菌體就完成了繁殖。

繁殖產生的子代噬菌體與親代一樣，這叫遺傳，那麼T2噬菌體的遺傳物質是誰呢？

下面我們通過實驗來探究這一問題。

根據上述噬菌體的繁殖過程，我們可以提出假設：DNA是噬菌體的遺傳物質。

如何進行實驗操作呢？

先看看實驗思路：組成噬菌體物質只有蛋白質和DNA，我們要研究誰是遺傳物質，就要設法將DNA與蛋白質分開，單獨地、直接地研究它們各自不同的作用。

如何使噬菌體的DNA和蛋白質分開呢，分離提純是一種方法，但難以達到100%，赫爾希和蔡斯想到了放射性同位素標記法。

如何標記噬菌體呢？

它們首先在分別含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養基中培養大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養噬菌體，得到DNA含有32P標記或蛋白質含35S標記的噬菌體。

然後，按下圖進行操作。

攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。

離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的噬菌體顆粒，而沉澱物中留下被感染的大腸桿菌。

實驗結果分析：

標記蛋白質的一組，上清液中放射性很高，因為噬菌體蛋白質外殼沒有進入大腸桿菌；但沉澱物中仍有很低的放射性，說明沉澱物中還有蛋白質外殼吸附在大腸桿菌上，沒有分離，這與攪拌有關，因為攪拌的作用是使它們分離。

標記DNA的一組，沉澱物中放射性很高，說明親代噬菌體的DNA進入到了大腸桿菌中，而且子代噬菌體中能檢測到32P，說明能夠傳給了子代，上清液中也有很低的放射性，說明其中有親代的DNA，這些DNA要麼培養時間短，親代少量DNA還沒有注入到大腸桿菌，要麼是培養時間過長，大腸桿菌破裂，子代噬菌體從大腸桿菌中釋放出來，進入到了上清液中。

實驗結論：DNA是噬菌體的遺傳物質。

因親代的蛋白質在繁殖過程中沒有進入大腸桿菌，沒有傳給子代，不確定它對遺傳有沒有作用。

練習：

4.（2017·江淮十校聯考）下面是噬菌體侵染細菌實驗的部分實驗步驟示意圖，有關敘述正確的是（）