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。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内，鼠不死亡；

②有毒性的S型活细菌注射到鼠体内，鼠死亡；

③加热杀死的S型细菌注射到鼠体内，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

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 DNADNA 水解物

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：

①将无毒的R型活细菌注入小鼠体内，小鼠不死亡；

②将有毒的S型活细菌注入小鼠体内，小鼠患败血症死亡；

③将加热杀死的S型细菌注入小鼠体内，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①、实验③可作为实验④的对照

C．实验④中的死亡小鼠体内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 B