肺炎链球菌转化实验-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

情境启思

陪审团任务简报：寻找遗传物质的真身

各位陪审员，你们将共同审理一桩科学史上的关键悬案：【核心争议】

染色体中的蛋白质与DNA，谁才是真正的遗传物质？【任务派发】1.审查三位关键证人提交的实验证据2.分析每项证据的逻辑链与证明力3.做出最终裁决并理解裁决的全部含义【时间线】

1928→1944→19523.1DNA是主要的遗传物质Which

one

do

you

want?课标要求素养目标1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。1.生命观念：理解DNA作为遗传物质的分子基础，认识遗传物质在生命延续中的核心作用，形成遗传信息观和分子进化观。2.科学思维：通过分析经典实验的设计思路，培养批判性思维和逻辑推理能力；能够运用对照原则和变量控制原理分析实验。3.科学探究：能够分析格里菲思、艾弗里、赫尔希等科学家的实验设计；能够设计简单实验验证某种物质是否为遗传物质。4.社会责任:认识科学研究的曲折性和严谨性，培养实事求是的科学态度；理解DNA研究对医学、农业等领域的重要价值。难点重点学习目标1格里菲思的体内转化实验3目录烟草花叶病毒感染实验2艾弗里的体外转化实验

4

对遗传物质的早期推测5噬菌体侵染细菌实验11866年孟德尔发现遗传定律21891年科学家描述减数分裂全过程31903年萨顿假说：基因和染色体存在平行关系520世纪中叶染色体主要由蛋白质和DNA组成1909年4摩尔根证明：基因在染色体上遗传物质究竟是蛋白质还是DNA?大多数科学家认为——蛋白质是遗传物质“我们表示怀疑！”艾弗里赫尔希格里菲思蔡斯20世纪20年代20世纪30年代氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息蛋白质DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子DNA（少数支持）合作探究：请同学们自主阅读教材P43，梳理下列问题，并做相应勾画标注。1.肺炎链球菌的体内转化实验所用实验材料有哪些？2.S型细菌和R型细菌有什么区别？3.对比第一组和第二组、第三组和第四组的实验现象，你能得到什么结论？4.第四组活的S型细菌是如何出现的？5.本实验能得出什么结论？1.实验材料肺炎链球菌

类型

菌落表面特点

菌体表面特点致病性S型细菌R型细菌有致病性能使人患肺炎，使小鼠并发败血症死亡无致病性光滑Smooth粗糙Rough

荚膜是一些细菌细胞壁外的一层胶状物质，主要成分是多糖。有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。2.实验过程注射R型活细菌小鼠不死亡第一组注射S型活细菌小鼠死亡,从体内分离出S型活细菌第二组注射加热致死的S型细菌小鼠不死亡第三组小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌第四组将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射①对比第一、二组和第二、三组的实验现象，这说明了什么？④什么使活R型细菌转变成活的S型细菌？由于体内有活的S型细菌的作用。活的R型细菌转变成了活的S型细菌。加热杀死的S型细菌使活的R型细菌发生了转化。②第四组小鼠为什么会死亡呢？③第四组活的S型细菌如何出现？S型活细菌会使小鼠死亡。S型死细菌无毒

你能从该实验中学习到哪些实验方法？实验要控制单一变量和设置对照组。推断：加热致死的S型细菌中含有“转化因子”，能将活的R型细菌转化成S型细菌。陪审团疑惑：“转化因子”是什么？要确定“转化因子”是什么，关键思路是什么？关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。含R型细菌的培养基分别加入R型细菌？S型细菌？观察菌落产生情况加法原理含R型细菌的培养基提取液全部加入R型细菌？S型细菌？观察菌落产生情况分别加入酶除去特定物质减法原理由于当时的技术有限，并不能彻底提纯这些物质。因此用酶解法，将物质单个排除，观察剩余提取物的转化活性来寻找转化因子。有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+S型细菌R型细菌混合混合有R型细菌的培养液S型细菌的细胞提取液+混合只长R型细菌DNA酶蛋白酶（或RNA酶、酯酶）第一组第二-四组第五组S型细菌的细胞提取物分别与R型细菌混合培养蛋白酶RNA酶酯酶DNA酶R型、S型R型、S型R型、S型R型、S型R型“转化因子”是DNA，DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。结论艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现这些特性都与DNA的极为相似，于是得出结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质有的人获得诺贝尔奖，是为自己增辉，有的人获奖却是为诺贝尔奖增辉。艾弗里没有获得诺贝尔奖，是诺贝尔奖的遗憾，不是艾弗里的遗憾。最大的困难是：如何彻底去除细胞中含有的某种物质（糖类、脂质、蛋白质等）

该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？遵循单一变量原则和对照原则。其巧妙之处在于：运用“减法原理”，即在每个实验组人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。p46页【科学方法】——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”加法原理减法原理含义：与常态比较，人为增加某种影响因

素的称为“加法原理”。举例：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”。实验组对照组实验组实验组

含义：与常态比较，人为去除某种影响因

素的称为“减法原理”。

举例：“艾弗里的肺炎链球菌转化实验”每个实验组特异性去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质。对照组实验组实验组拓展延伸---转化的实质：

蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。基因重组项目格里菲思体内转化实验艾弗里体外转化实验培养细菌

体内培养

体外培养巧妙构思用加热杀死的

和

活细菌混合注入小鼠体内，与用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验，说明确实发生了转化每个实验组用

特异性地去除S型细菌细胞提取物中的一种物质，然后培养R型活菌，看能否发生转化观察指标实验结论已经被加热杀死的S型细菌体内含有某种促使R型活菌转化为S型活菌的活性物质——“

”

是S型细菌的遗传物质蛋白质等其他物质不是遗传物质联系①所用材料相同，都是

；②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有

，体外转化实验进一步说明

；③实验设计都遵循

原则小鼠培养基转化因子DNA某种“转化因子”“转化因子”是DNAR型和S型肺炎双球菌对照原则、单一变量S型细菌R型酶解法小鼠是否死亡及体内是否有活的S菌培养基中菌落类型1.在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是(

)A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞影响蛋白质的合成C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混