巧用科学方法感知不可见的生命世界.doc

巧用科学方法感知不可见的生命世界 Written by zhangwanming Collected by martzeping December 19, 2012 1 显色法 1）葡萄糖、果糖、麦芽糖等还原糖类可与菲林试剂作用生成砖红色沉淀氧化亚铜。 2）直链（支链）淀粉可与碘液形成紫蓝色（紫红色）络合物。 3）脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色或苏丹Ⅳ染液染成红色。 4）蛋白质可与双缩脲试剂作用，产生紫色反应。 5）甲基绿可使DNA呈现绿色，吡罗红可使RNA呈现红色。 6）CO2可使溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄。 7）在酸性条件下，重铬酸钾可被酒精还原成灰绿色的硫酸铬。 8）染色体可被龙胆紫或醋酸洋红等强碱性阳离子染料染成深色。 9）线粒体中的细胞色素氧化酶可使健那绿染料保持氧化状态，呈现蓝绿色。 2 示踪元素法 1）分泌蛋白的合成和运输。帕拉德用3H标记亮氨酸，注入豚鼠的胰腺腺泡细胞中，展现分泌蛋白合成、运输和分泌的动态过程——放射性先后出现在附着于内质网的核糖体、内质网、高尔基体，以及靠近细胞膜内侧运输蛋白质的囊泡中，最后出现在细胞外的分泌物中，即：核糖体—内质网—高尔基体—细胞膜，进而证明各种生物膜在结构和功能上的紧密联系。 2）光合作用过程。鲁宾和卡门用18O分别标记光合作用的2种原料H2O和CO2,并检验产物中的氧气，证明光合作用释放的氧气来自于水而不是CO2； 卡尔文往小球藻培养液中通入用14C标记的CO2,分别给予小球藻不同的光照时间后立即杀死小球藻，从培养液中提取产生的放射性物质进行分析，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转换成有机物中碳的途径，即卡尔文循环。 3）呼吸作用过程。利用18O作为示踪原子标记氧气（O2）或葡萄糖（C6H12O6），研究呼吸作用过程中物质的转变途径，揭示呼吸作用的机理。 4）噬菌体侵染细菌实验。赫尔希和蔡斯分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，用以感染大肠杆菌，然后通过放射性同位素在离心管中的分布情况（沉淀或上清液）来判断侵入大肠杆菌体内的是DNA还是蛋白质，进而证明DNA是遗传物质。 5）DNA半保留复制。科学家用含15N标记的NH4CL培养液来培养大肠杆菌，让其繁殖若干代，结合离心技术分析试管中DNA的位置，以此证明了DNA的半保留复制。 3 荧光标记法 1）膜的流动性。L.D.Frye和H.Edidin用结合有绿色荧光染料的专一性抗体标记小鼠细胞表面，用结合有红色荧光染料的专一性抗体标记人体细胞表面，通过膜融合实验证明膜的流动性。 2）基因定位。用特定分子结合染色体上的某一基因，再用荧光标记的方法显示基因在染色体上的位置，直观证明基因在染色体上的线性排列。 3）有丝分裂。荧光标记染色体以研究细胞有丝分裂的过程。 4）胚胎发育。荧光分别标记原肠胚阶段的外、中、内三胚层细胞，记录细胞的动态迁移路径，以探究个胚层的发育情况。 4 仪器检测法 1）显微镜。（略） 2）电表仪。在研究神经兴奋传导中，将电表仪的两极连到动物神经纤维的外（或内）表面，以检测静息状态下的静息电位（外正内负）和兴奋状态下的动作电位（外负内正）。 3）射线仪。X射线照射晶体时，会在特定方向衍射，因此只要测定出了衍射的方向和强度的数据，就可以得到被照射晶体的结构信息，从而测出化合物的结构。沃森和克里克就是根据富兰克林提供的X-RAY穿过DNA晶体后的衍射图象——一种特殊的明暗交替的图形，从而推算出DNA分子的双螺旋结构。 4）色谱仪。依据分配层析的原理，可用于生物化学实验中对脂肪酸、氨基酸、生物碱、糖类、色素等有机物的离析。其中纸层析法可分离叶绿体色素。 5 关联法 遗传规律的发现绝对是个经典实例。在孟德尔生活的年代，科学技术的发展还不足以支持直接证明遗传基因的遗传规律，而孟德尔巧妙地借助生物性状和遗传因子（基因）的平行关系——基因虽然是不可见的，但其控制的生物性状却是可见的，孟德尔正是循着生物性状在亲子代之间的传递规律，在宏观层面上分析并解决了微观层面的问题，最终总结出了基因分离定律和自由组合定律两大遗传规律。 又如，基因工程中可以通过标记基因所控制性状的表达与否来判断目的基因是否顺利导入受体细胞；可以通过转基因生物性状的表达情况来判断目的基因是否在受体细胞中成功表达。 再如，动物细胞工程中，单一的B细胞和骨髓瘤细胞都因不能在HAT选择培养基中增殖而很快死亡，惟有具有大量繁殖特征的杂交瘤细胞才可被帅选保留下来。 6 分子杂交法 不同来源或不同种类生物的分子间，如核酸（DNA、RNA）之间、蛋白质分子之间、核酸与蛋白质分子之间，相互特异性识别而发生结合的过程。可以结合电泳法和放射自显影法，获得杂交图谱，对分子进行定性或定量分析。如基因探针，是一段带有同位素标记且顺序已知的，可与目的基因互补配对的核苷酸序