模拟自然选择条件下细菌抗药性的探究实验.pdfVIP

2014年第49卷第6期 生物学通报 47 模拟自然选择条件下细菌抗药性的探究实验 钟 廷 赵冉冉 王钰钦 张文华+ (华东师范大学生命科学学院 上海200062) 摘要 基于细菌在抗生素培养基中抗药性逐渐增强的原理，通过模拟自然选择条件，将自 然选择在较短的时间内还原出来．进而探究在自然选择条件下大肠杆茵和金黄色葡萄球茵的 抗药性，以及培养条件改变时，细菌由抗药型转变为野生型的情况。本实验为沪科版高中《生命 科学》必修3中“生物进化”人为创设选择情境提供了可操作的实验支持，也丰富了自然选择等 相关内容的教学。 关键词 模拟自然选择 细菌 抗药性 中国图书分类号：G633．91文献标识码：B 由于自然选择具有微变性和长期性rlj，任生 下细菌抗药性是否可逆。将产生的抗药性细菌放 活中很难直接观察到，虽然国内现有的生物学教 置在无三氯生培养基中，经过若干代培养，观察抗 材中都有与自然选择相关的知识点，但并没有与 药性细菌后代是否恢复为野生型。 之对应的拓展实验，这使得学生对这一概念的理 2 实验材料 解往往流于表面。本实验选用生命周期相对较短 大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、恒温培养箱、培 的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为实验对象，将 养皿、量筒、电子天平、三角瓶、圆纸片(直径 上述2种细菌放置在三氯生培养基中使其产生抗 13mm)、琼脂、蒸馏水、蛋白胨、酵母粉、氯化钠、 药性，并验证这种抗药性是否可逆。此实验克服了 70％乙醇。 自然选择的长期性，同时该活动可以作为学生学 3 方法步骤 3．1 000 习自然选择的探究性实验被引入生物学课堂。 准备工作 每1 mL水中加入蛋白胨 1 设计原理 10 g，pH值 g、氯化钠10g、酵母粉5g、琼脂18 三氯生。化学名称为2，4，4’一三氯一2’一羟基 调至7．4～7．6，高压湿热灭菌。在超净台内制成平 二苯醚，是一种广谱抗菌剂，被广泛应用于肥皂、 板备用：接着用无菌棉分别蘸取校正过的大肠杆 牙膏和洗手液等日用化学品之中。作为一种高效 菌和金黄色葡萄球菌菌液。均匀涂布在平板表面， 的抗菌消毒剂。三氯生主要通过抑制细菌脂肪酸 每种细菌(亲本)各移植到10个培养基中待用。 合成系统中烯酰还原酶(ENR)的活性来阻止细菌 合成脂肪酸．从而抑制细菌细胞膜的形成和细菌 培养皿 片、 的繁殖【2]。许多细菌，如大肠杆菌、金黄色葡萄球 光环 菌，使用FABI基因编码ENR，当这些细菌接触三菌落 菌圈 氯生时．FABI就有可能发生基因突变，突变后的 细菌对三氯生的抵抗作用明显增强．抗药性细菌 图1 模拟目然选择培养基装置 的产生就是选择的结果。 3．2模拟自然选择实验步骤按K—B纸片扩散 mL 细菌的抗药性存在着差异，有的抗药性强，有 法操作。准备2组10070％的乙醇，一组为实 的抗药性弱。实验时，将抗药性细菌在三氯生中培 验组：加入0．1g粉状三氯生(若实验室中无三氯 养，抗药性弱的细菌被杀死，抗药性强的细菌得以