肺炎双球菌转化实验

1、肺炎双球菌的转化实验教案【情境创设】 前面我们已经学习了孟德尔遗传规律、细胞有丝分裂、减数 分裂和受精作用，在学习过程中，我们知道生物的遗传和变异与细胞中的染色体 有关，也逐渐认识到染色体在生物的遗传中具有重要作用。同时也知道了染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。那么，这两种物质究竟哪一种是遗传物质呢？ 授课：目前，DNA是遗传物质早就众所周知，比如 DNA指纹法、亲子鉴 定利用的都是DNA是主要的遗传物质。可是在早期，是不是一开始人们都认为 DNA是主要的遗传物质？如果不是那之前人们认为的遗传物质是什么呢？问；20世纪二三十年代，人们当时认为哪种物质是遗传物质？为何会有这样 的观点？答：人们

2、当时对的DNA 了解很少，而且构成 DNA脱氧核苷酸只有4种, 把它和生物多样性很难联系在一起，反而是构成蛋白质的氨基酸种类众多，和生 物多样性联系在一起看似容易理解。所以人们就认为遗传物质是蛋白质。那人们什么时候开始认识到 DNA才是遗传物质？当然，这还要从肺炎双 球菌转化实验说起。肺炎双球菌转化实验（1）1928体内转化实验（格里菲思）看着这个题目，我们先来看一下什么肺炎双球菌？肺炎双球菌是一种什么样 的生物？答：肺炎双球菌称肺炎链球菌，属于原核微生物。根据菌落的特征分为两种 类型：光滑型（S型）和粗糙型（R型）,S和R分别是英语单词smooth（光滑） 和rough（粗糙）的第一个字母。

3、S型细菌的菌体有多糖构成的荚膜，菌落光滑, 当侵染人和动物时能使其患病死亡 ;R型细菌的菌体无多糖构成的荚膜，菌落粗 糙，不会使人和动物机体产生病变。通过以上讲解，我们知道肺炎双球菌分为 S型和R型，那为何S型细菌会 致病，而R型细菌不能致病？答：当细菌进入人或动物体后，由于免疫效应，都要被吞噬细胞吞噬消化， 加以消灭。由于S型细菌有荚膜，进入吞噬细胞后，受荚膜的保护，能抵抗吞噬 细胞的吞噬和消化，从而能迅速增殖、扩散，引起机体发生疾病。而R型细菌无荚膜，则能被吞噬细胞吞噬、消化，所以不能使机体患病。了解了肺炎双球菌，让我们来看一下格里菲思是怎样用小鼠来进行实验的？ 过程： 无毒性R型肺炎双球

4、菌感染小鼠，小鼠存活O 有毒性S型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠死亡 杀死的有毒性S型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠存活 杀死的有毒性S型肺炎双球菌+活的无毒性 R型肺炎双球菌感染小鼠, 小鼠死亡请一学生叙述各组实验的做法及现象： 无毒性的R型活细菌注射到鼠体内，鼠不死亡； 有毒性的S型活细菌注射到鼠体内，鼠死亡； 加热杀死的S型细菌注射到鼠体内，鼠不死亡； 无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到鼠体内，鼠死亡 好，接下来让我们分析一下这个实验。问：第一组和第二组对照说明了什么？答：活的R型细菌不具有致死性和活的 S型细菌具有致死性。问：第二组和第三组对照说明了什么？答：死亡的S型细菌不具有致死

5、性。问：第三组和第四组对照说明了什么？是死的 S型细菌复活还是活的R型 变成了 S型？支持死的S型细菌复活，讲一下理由？支持活的 R型变成了 S型 的，讲一下理由？答：蛋白质具有一定的空间结构才具有生理活性，加热会破坏蛋白质的空间结构（变性），且该过程不可逆。所以加热后蛋白质变性失活，不可能再恢复其 功能（可以高温下酶失活为例）。而蛋白质是生命活动的承担者，蛋白质失活了， 生命活动就不可能再恢复，也就是说热杀死的S型是不可能复活的。那就说明了 已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质一“转 化因子”，这种转化因子可以将无毒性的 R型活细菌转化为有毒性的S型活细 菌。那么这

6、种转化因子是什么呢？格里菲思并没有弄清楚，后来的科学家不断的 探究，因此，直至1944年，美国的科学家艾弗里和他的同事才进行了确定转化 因子的实验，并获得了成功。（2） 1944年体外转化实验（艾弗里）他们的做法是从S型活细菌中提取出了 DNA，蛋白质和多糖等物质，分别 将它们加入培养R型细菌的培养基中。（44页） 有毒性S型肺炎双球菌成分分离 将分离出的三种成分，分 A、B、C三组试验A.蛋白质+活的无毒性R型感染小鼠，小鼠存活O + n 一* B. DNA +活的无毒性R型感染小鼠，小鼠死亡C.多糖+活的无毒性R型感染小鼠，小鼠存活请一学生叙述各组实验的做法及现象：S型活细菌多糖】iJ蛋白

7、质j,1DNA D-J；NADNA水解物L分别与R型活细菌混合培养提问：艾弗里实验的结论是什么？（板书：结论）（引导：DNA是转化因子，是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，即 DNA是遗传物质）结论：DNA是遗传物质讲述：因为艾弗里的实验提取的 DNA夹杂有少量蛋白质，所以有人对实验 结论仍有怀疑，让我们下节课看看 DNA是遗传物质的另一个证明实验：噬菌体 侵染细菌的实验（44 -45页），课下先预习一下。【典型例题】肺炎双球菌转化实验中，在培养有 R型细菌的A、B、C、D四个试管，依次分别放入从S型活细菌中提取的DNA和DNA 酶、蛋白质、多糖，经过培养，课堂小结1.肺炎双球菌的转化实验证

8、明DNA是遗传物质。肺炎双球菌转化实验1.肺炎双球菌转化实验（1 ） . 1928体内转化实验过程和结论（2） . 1944体外转化实验过程和结论十一、课后作业2 . （2012 福州质检格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下： 将无毒的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡； 将有毒的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡； 将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡； 将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡。根据上述实验，下列说法正确的是 ( )。A 整个实验证明了 DNA是转化因子B.实验、实验可作为实验的对照C 实验中的死亡小鼠体内S型活细菌毒性不能稳定遗传D

9、 重复做实验与，得到同样的结果，说明 S型活细菌由R型活细菌突变而 来解析 格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验说明加热杀死的 S 型细菌可以使 R 型 细菌发生转化，但不能证明 DNA 是转化因子， A 错误；在体内转化实验中，每 一组既是实验组，又是其他组别的对照组， B正确；R型细菌转变成S型细菌是 因为其接受了 S 型细菌的 DNA ，属可遗传变异， C 错误；该实验所涉及的变异 为基因重组， D 错误。 答案 B4 （2012西咸阳模考）将勿热杀死的£型细菌与应型活细菌相混合后，注射到 小彊体内.在小誤体内5型和R型细菌含量变化脣况如图所示.下列有关叙述 中错逞的是（）0A.在

10、死亡的小護体内可分离出S型和R型两种活细菌曲线必段下降是因为部分R型细菌被小韻的免疫系统所涓灭U曲线加段上升.与S型细菌厦小霞发病后免疫力降低有关D. £型细菌数量从0开始增多是由于R型细菌基因突变的结果解析S型细菌的数量从0开始増多，是因为S型细葡中的转化因子促使R型细菌转化为£蛋级曹的结果.属于基因重纟0 答案D12* （15分）（2010宝鸡质检）叫市炎双球菌转化实验”是科学家在对生物遗传物质 的探究过程中所做的一个实验。（1）某人曾重夏了巴沛炎双球菌转化实验招,步骤如下： 将一熬分S型细菌加热杀死； 制备符合要求的培养基，并分为若干组将菌种分别接种到各组培养基上（接

11、种的菌种见團中文字所述）1 将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间F观察菌落生长情况,发现在第4组培养装置中有S埜菌落.im ml11.丸H 牛 I划本实验得出的结论是0艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过裡中.起转化作用的是DNA.请利用DNAg作试剂.选择适兰的材料用具.逮计实脸方案.验证“促进R型 细菌转化成S型细菌的初质是DMA”，井预测实验结臭，得出实验结论匸 材料甲具*氏型苗、DNAB.蒸脅水、制备培养基所需的原料 实验设计方案*第一步；从S型细菌中提取DKA;第二步；制备符合要求的培养基，将其均分为三组”标为A. B> G请将处理 方法填写在袁賂中；编号ABC处理

12、方法不加任何提取物第三步，将R型细茵分别按种到三组培养基上！第四步T将接种后的培养装置戏在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况a 预测实验结果上， 得岀结论：=（3）回答下列问题。3 “肺炎双球菌转化实验"以细菌为实验材料主要是由于细菌具有 等优点：（写出两点） 艾弗里实验最为关键的设计思賂是；0 写出艾弗里实验采用的主要技术手段，:（写出两种）答案（1）S型细菌中的某种物质（转化因子）能便R型细菌转化成S型细菌（2）1B组:加入提取的S笙细菌DNA C组;加入提取的S埜细菌DNA和DNA 酶 乩C两组培养装置中未出现S型菌蓿,B俎培养装置中出观S型菌落 使R型细菌转化成S型细菌

13、的物质是DNAG）结构简单r繁喳快 设法把DKA与蛋白质等物质分开单独地r直接地观 察它们的作甬 细菌的培养技术；物质的提取技术【例】肺炎双球菌有光滑型型和粗糙型（R 型）两种类型.其中$型细菌外面有爹糖类的荚膜，有致病性,其菌落恳光滑的去型细菌外面没 冇荚膜无致病性其菌落是粗糙的。诸分析下 列实验并回答问题。（DS型肺炎双球菌有不同的亚型，其主要 区别在于构成荚膜的多糖存在差异°格里菲思 将& m拥菌在特殊条件下进行休外培养，从中分 离出R7型菌"由此判断的出现是 的结果严炜）格里菲思又利用S型菌和R型菌做了如 下实验上压话甫反庚晅 转-川型洁詰即咼一砒|解側帆S

14、-III|加熬朵死前e口|価 啓历面TTfti丽|对上述现象的正确解释是R4型菌从 中获得了.导致细菌转 化,从而恢曩了形成荚膜的能力耳（3）在格里菲思所做实验基础上，艾弗里设 计r肺炎双球菌的休外转化实验（如图所示人 在艾弗里设计的实验中歩嚴关键的思路是，首先 从,然后，观察務炒厂脂类聲自MDKJA DNA-DNAB00 §R-ll ««R II !i«R- B 壁MR-II型博R II 利憎R-II 型菌 t i t 1 f tR-n n#r r-ii irjeii r r-hjp.«3艾弗里所做的实验中设代I5组实验 的曰的是，实验结果说

15、明4 5.6组实验结果说 明-"_)茯雅里非忠质俶腐英醴T火血3- 111 墩菌的加热温度是跖工防匸之河。在此溫度 条件下，DMA失活是因为DNA分子发生 但当温度恢燧至适宜温 度底皿分子又会，保持苴遗传特性乜【解题关键】清楚肺炎双球菌转化实验的设计思路.对比 体内转化实验和体外转化实验落实设计患路的 区别“【精讲精析】(1各皿型菌在特殊条件下进行体外培养后 分离出RI型菌，说明特殊条件引起了遗传物 质变化*发生了基因突变口（2）加热杀死的S III型菌与R II型繭混合 感染小椒后出现了能形成荚膜的S Q型菌说 明加热杀死的S 0型菌中存在转化闵子3）艾弗里设计了肺炎収球傭的休外转化实 验*其最关键的思路是把各种物质分开事独地起 作用甲以对照说明遗传物质的成分 分歼的操作 应是分离出各种成分以保证不相百诡响.4）用备种物质单独做实验！ （1的是相圧对 照，通过实验錯果相工对照说明遗传物质的 成分。<5）DNA之所以能成为转化冈斤原因就是 高温解旋后低温下能恢复，仍能保持其遗传特 性。而蛋白质高温变性后不能冉恢复级答案匸"基因突变（2）S 11型菌 某种物质（转化因f >（3）&am