格里菲斯肺炎双球菌转化实验

形成杂合细菌，通过分裂生殖 R 型直接变成S 型）；
★★首先，DNA 分子有变性和复性的特点.变性通俗点说就是性质改变，跟蛋白质 的变性意思差不多•但是DNA 不同,它又可以复性，就是恢复原本性质• 而变性复性主要通过加热，使双链解开，再温度恢复，使原本解开的双链又重新聚 合.
所以，你看书上说,"加热杀死的S 型细菌".当然细菌的其他成分比如蛋白质就不 可逆地变性了 .但是DNA 也通过将双链解开变性.
再将其和R 型细菌混合，那么，在细菌进行裂殖时,R 型细菌的DNA 也会解开，那么,再降温的时候,就有可能R 型细菌和S 型细菌的DNA 聚合,这样的话形成 的新的子代细菌就会表示出双链 DNA 就会有一条链是S 型的,另一条链是R 型 的.
因此新的子代细菌就会表达出致病基因.
是的，可以发生。

如S 型菌是获得了 R 型菌的DNA ，并且整合到了自己的DNA 上，这就是一个重组的过程啊。

不要以为重组就只是减数分裂时发生的。

无荚膜的R 型细菌有非常重要的 感受态因子”位点，保证了 S 型细菌的DNA 可
以进入。

S 型细菌有荚膜，无 感受态因子”位点，不能作为受体菌直接培养而 发生转化。

那么S 型细菌有可能变成R 型细菌吗？当然有！
转化之所以会发生:
一、因为R 型与S 型的DNA 可以同源区段配对, 形成R 型和S 型两种后代，不象许多人认为的（ 二、无荚膜的R 型有非常重要的感受态，保证了 S 型的DNA
可以进入。

反之则 不会发生：S 型有荚膜，无感受态，不能作为受体菌，若人为除去荚膜，培养出 无荚膜的后代，它就同时丧失了毒性，变成 R 型，当然就会有了感受态。

三、真核生物的细胞膜表面结构与原核生物的大不相同， 不会发生转化（转化本 身只发生在同种菌株间或近缘菌株间）。

我们可以放心去吃想吃的东西，包括被 加热杀死的S 型肺炎双球菌。

四、S 型可以变成R 型吗？当然可以！产荚膜细菌由于有黏液物质，菌落表面 湿润、有光泽、黏液状，称光滑型 一S 型（smooth ）;无荚膜细菌由于无黏液 物质，菌落表面干燥、粗糙，称粗糙型 一R 型（rough ）。

自然状态下通过基因
突变来完成，不是转化。

人工方法是诱变，物理、化学方法都行，变过来的还能再变回•
关于"一个细菌只能诱导机体产生一种抗体•这种说法正确吗？为什么?"的问题：抗原与抗体的关系正如一把钥匙开一把锁，一个细菌只能诱导机体产生一种抗体，但如果细菌变异了，那机体也会相应产生对应的抗体。

.从微生物学角度
(1)肺炎双球菌的结构肺炎双球菌
是一种细菌，属原核生物。

由于核区中的DNA分子
不与蛋白质结合，因此，用它作实验材料易于单独观察DNA在遗传中的作用。

(2)何为荚膜？其作用怎样？
荚膜是细菌细胞壁外围绕一层较厚的粘性、胶冻样物质。

其化学成分随细菌种类不同而有差
异，多数细菌的荚膜成分为多糖，如肺炎双球菌。

荚膜的形成受遗传物质(基因)控制。

荚膜与细菌的致病性有关，同时荚膜还能储留水分能抗干燥，对保护细菌有作用。

荚膜本身
无毒性，但在机体内保护细菌抵抗吞噬细胞的吞噬及消化，并能抑制体内杀菌物质(如溶菌
酶)的杀菌作用，使细菌易在体内大量繁殖致病。

细菌若失去荚膜，致病力也随之减弱或消
失。

(3)何为菌落？菌落是单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，形成的一种肉眼可
见的、具有一定形态结构的子细胞群。

每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种
鉴定的重要依据。

2.从分类学角度
肺炎双球菌有两种类型：一种是R型细菌，无多糖类的荚膜，是无毒性的；另一种是S型
细菌，具有多糖类的荚膜，是有毒性的。

R型实际上是S型肺炎双球菌的突变类型，二者属
于同一个物种。

3.从免疫学角度
(1)为何S型细菌会致病，而R型细菌不能致病？
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。

(2 )同是一种S型的肺炎双球菌，为何使人患肺炎，而小鼠患白血病？
肺炎双球菌都会使人或小鼠患肺炎，由于小鼠抵抗力差而细菌毒力较强，可并发败血症。

(3)何谓加热杀死”？
这里加热的温度一般为60 C左右，目的使蛋白质变性，细菌的感染力和致病性降低，但抗原的特性仍然存在。

(4)加热杀死”后的S型细菌，其细胞中的DNA是否变性？
由于DNA具有相对稳定性，当DNA溶液加热到沸点时，其氢键断裂，双螺旋解体，但若将其缓慢冷却，分离的单链就可部分得以重聚，恢复双螺旋结构。

4.从遗传学角度
(1)何为转化？其实质是什么？影响转化的因素有哪些?
转化作用是指一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（DNA或RNA ）,而表现出后者
的某些遗传性状或发生遗传性状改变的现象。

转化的实质是外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息。

因此，转化作用可以看成广义上的基因重组。

影响转化的因素有：①供体细胞DNA的纯度。

DNA越纯，转化率就越高。

②两种细菌的亲缘关系。

亲缘关系越近，转化越容易。

③受体菌状态。

只有处于感受态的受体菌才能被转化。

（2）R型肺炎双球菌如何转化为S型肺炎双球菌？
加热灭活的S型细菌遗留下各个DNA片段，其中包括控制荚膜形成的基因，这些片段从S 细菌中释放出来，并且在后继的培养中被一些R型细菌所摄取，进入R型细菌的细胞中，
以同源重组的置换方式，整合进入R型细菌的基因组中，使R型细菌转化成S型细菌。

可
见，转化后形成的S型细菌内含有两种DNA （R型和S型）。

5.从实验学角度
（1 ）实验构思该实验设计中最关键的思路是什么？
从活的S型细菌中提取、分离和鉴定出各种成分，分别与R型细菌混合培养，并观察其后
代是否有S型细菌出现。

（2 ）实验过程
（3）实验对照分析
在体内转化实验中，①②③之间形成相互对照，每一组既是实验组，又是其他组别的对照组。

在体外转化实验中，该实验所研究的实验因素为DNA，故用DNA处理的①组为实验组，
而蛋白质或多糖虽然是实验所实施的处理因素，但与实验因素（DNA ）无关，故①②③组
之间形成条件对照，其中①组为实验组，②③组为对照组；而①组和④组之间形成空白对照，其中①组为实验组，④为对照组。

（4）实验结论利用该实验能否证明蛋白质不是遗传物质？
该实验能证明蛋白质不是遗传物质，因为在体外转化实验中，用S型的蛋白质与R型细菌
混合后，培养基中未出现S型菌落，说明蛋白质不是转化因子。

例1.（原创）肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后，注
射到小鼠体内，在小鼠体内S型和R型细菌含量变化情况如图所示。

下列有关叙述中错误
是的（）
A .在死亡的小鼠体内存在着S型和R型两种细菌
B •曲线ab段下降的原因是R型细菌被小鼠的免疫系统所消灭
C.曲线be段上升，与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关
D.S型细菌数量从0开始是由于R型细菌突变的结果
解析：本题以经典实验为素材，综合考查R型和S型细菌的特点及细菌发生转化的原因，
引导学生对教材实验作进一步思考。

R型细菌的数量与小鼠免疫力有关，S型细菌的产生是
由于R型细菌转化的结果，而非基因突变所致。

答案为D。

例2 （原创）证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌体外转化实验中，设置了以下几组:
下列有关叙述中，错误的是
A •该实验设计的关键是将细菌的各组分分离开来分别进行实验
B •①②③组之间形成条件对照，其中①②组为对照组，③组为实验组
C.③和④组之间形成空白对照，其中③组为实验组，④为对照组
D •实验成功证明了DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质和多糖不是
解析：该实验所研究的实验因素为DNA，故用DNA处理的③组为实验组，而蛋白质或多
糖虽然是实验所实施的处理因素，但与实验因素（DNA ）无关，故①②③组之间形成条件
对照，①、②组均为③组的对照组；而③组（实验组）和④组（对照组）之间形成空白对照。

该实验也为蛋白质或多糖创造了参与转化的机会，但由于它们未能实现转化，故能证明蛋白
质和多糖不是遗传物质。

答案为D。