肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗

1、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗,轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化是指受體細胞直接攝取供體細胞的遺傳物質(zhì)（DNA片段），將其同源部分進行堿基配對，組合到自己的基因中，從而獲得供體細胞的某些遺傳性狀，這種變異現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化。,細菌和病毒作為實驗材料的優(yōu)點,個體很小，結(jié)構(gòu)簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。 細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。 繁殖快。細菌2030 min就可繁殖一代，病毒短時間內(nèi)可大量繁殖。,肺炎雙球菌,肺炎雙球菌是一種病原菌，存在著光滑型(Smooth簡稱S型)和粗糙型(Rough簡稱R型) 兩種不同類型。 光滑型的菌株產(chǎn)生莢膜，有毒，在人體內(nèi)它導(dǎo)致肺炎，在小鼠體中它導(dǎo)致敗

2、血癥，并使小鼠患病死亡，其菌落是光滑的 粗糙型的菌株不產(chǎn)生莢膜，無毒，在人或動物體內(nèi)不會導(dǎo)致病害，其菌落是粗糙的。,時間：1928 實驗者：英國科學(xué)家艾弗里 實驗材料：小鼠、 R型和S型菌株 研究目的：肺炎雙球菌是如何是人患肺炎的,S型菌,R型菌,前三組實驗互為對照實驗,肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實驗過程,實驗步驟1：將無毒性的R型活細菌注射到小鼠體內(nèi) 實驗結(jié)果1：小鼠不死亡。,二、 實驗步驟2： 將有毒性的S型活細菌注射到小鼠體內(nèi) 實驗結(jié)果2： 小鼠患敗血癥死亡。,三、實驗步驟3：將加熱殺死后的S型細菌注射到小鼠體內(nèi)實驗結(jié)果3：小鼠不死亡。,四、實驗步驟4：將無毒性的R型活細菌與加熱殺死后的S型細菌混

3、合后，注射到小鼠體內(nèi)， 實驗結(jié)果4:小鼠患敗血癥死亡。,過程回顧,無毒性的R型活細菌在與被加熱殺死的S型細菌混合后，轉(zhuǎn)化成了有毒性的S型活細菌。 這些轉(zhuǎn)化成的S型細菌的后代也是有毒性的S型細菌，可見這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以遺傳的。,實驗結(jié)論,實驗表明，S型死菌體內(nèi)有一種物質(zhì)能引起R型活菌轉(zhuǎn)化產(chǎn)生S型菌，這種轉(zhuǎn)化的物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）是什么?,如果請你設(shè)計一個實驗來確定轉(zhuǎn)化因子是什么，你覺得關(guān)鍵的設(shè)計思路是什么？,實驗表明，S型死菌體內(nèi)有一種物質(zhì)能引起R型活菌轉(zhuǎn)化產(chǎn)生S型菌，這種轉(zhuǎn)化的物質(zhì)（轉(zhuǎn)化因子）是什么?格里菲斯對此并未做出回答。,格里菲思實驗結(jié)論：,肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的實質(zhì),遺傳轉(zhuǎn)化是指同源或異源

4、的游離DNA分子（質(zhì)?；蛉旧wDNA）被細菌的細胞攝取，并得以表達的基因轉(zhuǎn)移過程。遺傳轉(zhuǎn)化可以分為自然轉(zhuǎn)化和人工轉(zhuǎn)化，前者是細胞在一定生長階段出現(xiàn)容易接受外源DNA的生理特性；后者則是通過人為誘導(dǎo)的方法，使細胞具有攝取DNA的能力，或人為地將DNA導(dǎo)入細胞內(nèi)。,自然轉(zhuǎn)化現(xiàn)象首先是在肺炎雙球菌中發(fā)現(xiàn)的。近幾十年來，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多細菌屬中的某些種類或某些特殊的菌株有自然轉(zhuǎn)化能力。在肺炎雙球菌中，自然轉(zhuǎn)化的第一步是R型受體細胞處于感受態(tài)，即能從周圍環(huán)境中吸取DNA的一種生理狀態(tài)，然后是DNA在細胞表面的結(jié)合和進入。進入細胞的DNA分子一般以單鏈形式整合進宿主的染色體DNA，并獲得遺傳特性的表達。這一系

5、列的過程涉及細菌染色體上10多個基因編碼的功能。,R型細菌在生長到一定階段時，就會分泌一種小分子的蛋白質(zhì)，稱為感受態(tài)因子。這種因子又與細胞表面受體相互作用，誘導(dǎo)感受態(tài)特異蛋白質(zhì)（如自溶素）的表達，它的表達使細胞表面的DNA結(jié)合蛋白及核酸酶裸露出來，使其具有與DNA結(jié)合的活性。加熱滅活的S型細菌遺留下了完整的細菌染色體DNA的各個片段，其中包括控制莢膜形成的基因，即S基因（smooth gene）。,這一片段從S細菌中釋放出來，并且在后繼的培養(yǎng)中被一些R型細菌所攝取，S基因的DNA以雙鏈的形式在R型細菌細胞的幾個位點上結(jié)合并被切割。核酸內(nèi)切酶首先切斷DNA雙鏈中的一條鏈，被切割的鏈在核酸酶的作用

6、下降解，成為寡核苷酸釋放到培養(yǎng)基中，另一條鏈與R感受態(tài)細菌的特異蛋白質(zhì)結(jié)合，以這種形式進入細胞，并通過同源的重組以置換的方式整合進入R細菌的基因組中，使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。,課后習(xí)題答案,拓展題 2.提示：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體感染大腸桿菌的實驗證明，作為遺傳物質(zhì)至少要具備以下幾個條件：能夠精確地復(fù)制自己；能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝；具有貯存遺傳信息的能力；結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等。,例題,例1.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，將加熱殺死的S型細菌與R型活細菌相混合后，注射到小鼠體內(nèi)，在小鼠體內(nèi)S型和R型細菌含量變化情況如圖所示。下列有關(guān)敘述中錯誤是的（ ） A在死亡的小鼠體內(nèi)存在著

7、S型和R型兩種細菌 B曲線ab段下降的原因是R型細菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所消滅 C曲線bc段上升，與S型細菌在小鼠體內(nèi)增殖導(dǎo)致小鼠免疫力降低有關(guān) DS型細菌數(shù)量從0開始是由于R型細菌突變的結(jié)果,解析：本題以經(jīng)典實驗為素材，綜合考查R型和S型細菌的特點及細菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因，引導(dǎo)學(xué)生對教材實驗作進一步思考。R型細菌的數(shù)量與小鼠免疫力有關(guān)，S型細菌的產(chǎn)生是由于R型細菌轉(zhuǎn)化的結(jié)果，而非基因突變所致。答案為D。,例2（原創(chuàng)） 證明DNA是遺傳物質(zhì)的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗中，設(shè)置了以下幾組：下列有關(guān)敘述中，錯誤的是,A該實驗設(shè)計的關(guān)鍵是將細菌的各組分分離開來分別進行實驗 B組之間形成條件對照，其中組為對照組，組為實驗組 C和組之間形成空白對照，其中組為實驗組，為對照組 D實驗成功證明了DNA是遺傳物質(zhì)，但不能證明蛋白質(zhì)和多糖不是,解析：該實驗所研究的實驗因素為DNA，故用DNA處理的組為實驗組，而蛋白質(zhì)或多糖雖然是實驗所實施的處理因素，但與實驗因素