第10讲 肺炎双球菌的转化实验

第10讲肺炎双球菌的转化实验

本讲的考纲要求：

1.人类对遗传物质的探索历程（Ⅱ）

肺炎球菌是一种可以引起人类肺炎和小鼠败血症的病原微生物。

1928年，格里菲思以小鼠为实验材料，研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎

的，同时想研制出抗肺炎双球菌的疫苗。他选用了两种肺炎双球菌进行实验。

这两种肺炎双球菌的菌落不同。

菌落是在固体培养基上（内）以微生物母细胞为中心的一团肉眼可见的、

有一定形态、构造等特征的子细胞的集团。菌落特征与微生物的菌体形态结构

特征密切相关。可用于微生物的鉴别分类和计数。

一种细菌的菌落的表面smooth(光滑)，用显微镜观察菌体有多糖类的荚膜，

荚膜是一种胶状的物质，称为S型细菌。另一种没有荚膜，菌落表面rough(粗

糙)，称为R型。

格里菲思就用这两种细菌做了四组实验：

请分析这四组实验结果，得出实验结论，并加以分析。

第一组：R型活菌注入到小鼠体内，小鼠没有患败血症而死亡，说明R型菌是无毒的。

第一组：R型活菌注入到小鼠体内，小鼠患败血症而死亡，从死鼠的体内可分离出活的S型菌，说明S 型菌是有毒的，并能在小鼠内繁殖。

为什么S型菌会使小鼠死亡，而R型菌不会呢？

S型菌有荚膜，可使它不被小鼠吞噬细胞吞噬，逃过了免疫系统，使小鼠感染得败血症而亡。而R型没有荚膜保护，被小鼠的免疫系统消失了。

第三组：加热杀死的S型菌不能使小鼠死亡，说明加热杀死的S型菌是无毒的。

第四组：无毒的活的R型菌与加热杀死的S型菌混合注射，小鼠得败血症而死亡，并从其体内能分离出活的S型菌。

难道S型菌死而复活了？

这不可能。

格里菲思认为S型菌是活的R型菌转化而来的，并给出了这样的推论：加热杀死的S型菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”。

由于转化发生在小鼠体内，所以把这一实验称为肺炎双球菌的体内转化实验。

这种转化因子究竟是S型菌体内的哪种物质呢？

艾弗里及其同事，将S型菌的组成物质进行分离提纯，进行了如下的实验：

这一实验转化发生在培养基中，称为肺炎双球菌的体外转化实验。

转化发生要有两个条件：1.S型菌的DNA，2.感受态的活R型菌。所以发现转化的R型菌是少数。

根据这个实验可以得出什么结论？

说明转化因子是DNA。而且通过进一步实验发现DNA纯度越高，转化效果越好。

把转化得到的S型菌培养，其后代还是S型菌，说明肺炎双球菌的遗传物质是DNA。

这里用到了探究生物的遗传物质的实验方法中的分离提纯法。（见参考

可见肺炎双球菌的转化实验不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，这可以说是基因工程的先导。

肺炎双球菌转化的实质：

感受态的R型菌，从环境中吸收到S型菌有荚膜基因的DNA片段，并整合到了DNA上，表现出了有荚膜这一性状。

如下图所示：

转化是某一基因型的细胞从周围介质中吸收来自另一基因型的细胞的DNA而使它的基因型和表型发生相应变化的现象。是原核生物基因重组的一种方式。

请写出转化过程中遗传信息传递的规律：

中心法则图示（略）

这是细胞生物共有的中心法则。

真核生物的基因重组有哪些方式呢？

交叉互换和自由组合。

转化这个概念在选修三有出现。

目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。

可见，基因工程其实是一种人工基因重组。

【例1】（2017·江苏，2）下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是

A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

B．艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡

C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中

D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记

【例2】（2016·江苏，1)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是

A.格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果

B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质

C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的

D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T

噬菌体的遗传物质

2

【例3】（2017·全国Ⅰ卷，38）[选修3：现代生物科技专题]（15分）

真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A（有内含子）可以表达出某种特定蛋白（简称蛋白A）。回答下列问题：

（1）某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是

_____________________。

（2）若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用____________________作为载体，其原因是____________________。

（3）若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体，因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_________________（答出两点即可）等优点。

（4）若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是_________（填“蛋白A的基因”或“蛋白A 的抗体”）。

（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_______。

【本讲答案】1.C

2.D

3.（1）基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A

（2）噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕

（3）繁殖快、容易培养

（4）蛋白A的抗体

（5）DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体