肺炎双球菌转化实验

《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。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：

①无毒性R型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠存活

②有毒性S型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠死亡

③杀死的有毒性S型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠存活

④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：

①无毒性的R型活细菌注射到鼠体，鼠不死亡；

②有毒性的S型活细菌注射到鼠体，鼠死亡；

③加热杀死的S型细菌注射到鼠体，鼠不死亡；

④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，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—“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）

①有毒性S型肺炎双球菌成分分离

②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

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

荚膜多糖

请一学生叙述各组实验的做法及现象：

S 型活细菌

多糖蛋白质 DNA DNA DNA水解物

分别与 R 型活细菌混合培养

R R R S R

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，检查结果发现有R型细菌转化的是（）

课堂小结

1. 肺炎双球菌的转化实验――证明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·质检)格里菲思的肺炎双球菌转化实验如下：

①将无毒的R型活细菌注入小鼠体，小鼠不死亡；

②将有毒的S型活细菌注入小鼠体，小鼠患败血症死亡；

③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体，小鼠不死亡；

④将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注入小鼠体，小鼠患败血症死亡。

根据上述实验，下列说确的是( )。

A．整个实验证明了DNA是转化因子B．实验①、实验③可作为实验④的对照

C．实验④中的死亡小鼠体S型活细菌毒性不能稳定遗传

D．重复做实验①与④，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 B