kk肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

1、高一九班0913轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化是指受體化是指受體細(xì)細(xì)胞直接胞直接攝攝取供體取供體細(xì)細(xì)胞的胞的遺遺傳傳物物質(zhì)質(zhì)（DNA片段），片段），將將其同源部分其同源部分進(jìn)進(jìn)行行堿堿基配基配對(duì)對(duì)，組組合到自己的基因中，合到自己的基因中，從從而而獲獲得供體得供體細(xì)細(xì)胞的某些胞的某些遺傳遺傳性性狀狀，這種變異現(xiàn)這種變異現(xiàn)象，象，稱為轉(zhuǎn)稱為轉(zhuǎn)化?；?。 細(xì)菌和病毒作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn) 個(gè)體很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易看出因遺傳物個(gè)體很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。質(zhì)改變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)和功能的變化。 細(xì)菌是單細(xì)胞生物，病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只有核酸和蛋白質(zhì)外殼。 繁殖快。繁殖快。細(xì)菌2030 min就可繁殖一

2、代，病毒短時(shí)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(jiǎn)稱S型)和粗糙型(Rough簡(jiǎn)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(wú)毒，在人或動(dòng)物體內(nèi)不會(huì)導(dǎo)致病害，其菌落是粗糙的。 時(shí)間：1928 實(shí)驗(yàn)者：英國(guó)科學(xué)家艾弗里 實(shí)驗(yàn)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 S型菌型菌R R型菌型菌實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)象結(jié)論 分析將無(wú)毒性的R型活細(xì)菌注射到小白鼠體內(nèi) 將有毒性的S型活細(xì)菌注射到小白鼠體內(nèi) 將加熱殺死后的S型注射到小白鼠

3、體內(nèi) 將無(wú)毒性的R型細(xì)菌與加熱殺死后的S型細(xì)菌混合，注封到小白鼠體內(nèi) 前三組實(shí)驗(yàn)互為對(duì)照實(shí)驗(yàn)前三組實(shí)驗(yàn)互為對(duì)照實(shí)驗(yàn)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)過(guò)程肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)過(guò)程 實(shí)驗(yàn)步驟1：將無(wú)毒性的R型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1：小鼠不死亡。 二、 實(shí)驗(yàn)步驟2： 將有毒性的S型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果2： 小鼠患敗血癥死亡。 三、實(shí)驗(yàn)步驟3：將加熱殺死后的S型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果3：小鼠不死亡。 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟4 4：將無(wú)毒性的：將無(wú)毒性的R R型活細(xì)菌與加熱殺死后的型活細(xì)菌與加熱殺死后的S S型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果4:4

4、:小鼠患敗血癥死亡。小鼠患敗血癥死亡。過(guò)程回顧過(guò)程回顧 無(wú)毒性的R型活細(xì)菌在與被加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，轉(zhuǎn)化成了有毒性的S型活細(xì)菌。 這些轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌的后代也是有毒性的S型細(xì)菌，可見(jiàn)這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以遺傳的。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)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(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定轉(zhuǎn)化因子是什么，你覺(jué)得關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是什么？ 實(shí)驗(yàn)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(duì)此并未做出回答。 格里菲思實(shí)驗(yàn)結(jié)論：格里菲思實(shí)驗(yàn)結(jié)論：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì) 遺傳轉(zhuǎn)化是指同

5、源或異源的游離DNA分子（質(zhì)?；蛉旧wDNA）被細(xì)菌的細(xì)胞攝取，并得以表達(dá)的基因轉(zhuǎn)移過(guò)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(xì)胞在一定生長(zhǎng)階段出現(xiàn)容易接受外源DNA的生理特性；后者則是通過(guò)人為誘導(dǎo)的方法，使細(xì)胞具有攝取DNA的能力，或人為地將DNA導(dǎo)入細(xì)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(lái)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多細(xì)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(xì)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(xì)胞表面的結(jié)合和進(jìn)入。進(jìn)入細(xì)胞的DNA分子一般以單鏈形式整合進(jìn)宿主的染色體DNA，并獲得遺傳特性的表達(dá)

6、。這一系列的過(guò)程涉及細(xì)菌染色體上10多個(gè)基因編碼的功能。 R型細(xì)菌在生長(zhǎng)到一定階段時(shí)，就會(huì)分泌一型細(xì)菌在生長(zhǎng)到一定階段時(shí)，就會(huì)分泌一種小分子的蛋白質(zhì)，稱為種小分子的蛋白質(zhì)，稱為感受態(tài)因子感受態(tài)因子。這。這種因子又與細(xì)胞表面受體相互作用，誘導(dǎo)種因子又與細(xì)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(dá)，感受態(tài)特異蛋白質(zhì)（如自溶素）的表達(dá)，它的表達(dá)使細(xì)胞表面的它的表達(dá)使細(xì)胞表面的DNA結(jié)合蛋白及核結(jié)合蛋白及核酸酶裸露出來(lái)，使其具有與酸酶裸露出來(lái)，使其具有與DNA結(jié)合的活結(jié)合的活性。加熱滅活的性。加熱滅活的S型細(xì)菌遺留下了完整的細(xì)型細(xì)菌遺留下了完整的細(xì)菌染色體菌染色體DNA的各個(gè)片段，其中

7、包括控制的各個(gè)片段，其中包括控制莢膜形成的基因，即莢膜形成的基因，即S基因基因 。 這一片段從這一片段從S細(xì)菌中釋放出來(lái)，并且在后繼細(xì)菌中釋放出來(lái)，并且在后繼的培養(yǎng)中被一些的培養(yǎng)中被一些R型細(xì)菌所攝取，型細(xì)菌所攝取，S基因的基因的DNA以雙鏈的形式在以雙鏈的形式在R型細(xì)菌細(xì)胞的幾個(gè)型細(xì)菌細(xì)胞的幾個(gè)位點(diǎn)上結(jié)合并被切割。核酸內(nèi)切酶首先切位點(diǎn)上結(jié)合并被切割。核酸內(nèi)切酶首先切斷斷DNA雙鏈中的一條鏈，被切割的鏈在核雙鏈中的一條鏈，被切割的鏈在核酸酶的作用下降解，成為寡核苷酸釋放到酸酶的作用下降解，成為寡核苷酸釋放到培養(yǎng)基中，另一條鏈與培養(yǎng)基中，另一條鏈與R感受態(tài)細(xì)菌的特異感受態(tài)細(xì)菌的特異蛋白質(zhì)結(jié)合，以

8、這種形式進(jìn)入細(xì)胞，并通蛋白質(zhì)結(jié)合，以這種形式進(jìn)入細(xì)胞，并通過(guò)同源的重組以置換的方式整合進(jìn)入過(guò)同源的重組以置換的方式整合進(jìn)入R細(xì)菌細(xì)菌的基因組中，使的基因組中，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。型細(xì)菌。 拓展題 2.提示：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體感染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)證明，作為遺傳物質(zhì)至少要具備以下幾個(gè)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。 例例1.肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，將加熱殺死的S型細(xì)菌與R型活細(xì)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(xì)菌含量變化情況如圖所示。下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤是的（ ） A在死亡的小鼠

9、體內(nèi)存在著S型和R型兩種細(xì)菌 B曲線ab段下降的原因是R型細(xì)菌被小鼠的免疫系統(tǒng)所消滅 C曲線bc段上升，與S型細(xì)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(xì)菌數(shù)量從0開(kāi)始是由于R型細(xì)菌突變的結(jié)果 解析：本題以經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為素材，綜合考查R型和S型細(xì)菌的特點(diǎn)及細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教材實(shí)驗(yàn)作進(jìn)一步思考。R型細(xì)菌的數(shù)量與小鼠免疫力有關(guān)，S型細(xì)菌的產(chǎn)生是由于R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的結(jié)果，而非基因突變所致。答案為D。 例例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(shí)驗(yàn)中，設(shè)置了以下幾組： 下列有關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是 A該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是將細(xì)菌的各組分分離開(kāi)來(lái)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn) B組之間形成條件對(duì)照，其中組為對(duì)照組，組為實(shí)驗(yàn)組 C和組之間形成空白對(duì)照，其中組為實(shí)驗(yàn)組，為對(duì)照組 D實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)所研究的實(shí)驗(yàn)因素為DNA，故用D