“肺炎双球菌及其转化”的几个疑难问题

“肺炎双球菌及其转化”的几个疑难问题问题一。：肺炎双球菌的知识在经典转化实验中有呈现，在科学史中也起到了重要的作用。由于是微生物，所以也会有许多疑问在学生中产生，如光滑和粗糙是指菌落，不是细菌，R菌能不能转化为S菌？

肺炎双球菌又称肺炎链球菌，属于原核生物，有R型和S型，它们是肺炎双球菌两个稳定的品系。是一种人畜共患的病原菌，其中S型在人体内引起肺炎，在小白鼠体内导致败血症，使小白鼠死亡。

一、菌种分类

荚膜多糖抗原与致病力有密切关系，且成分复杂。根据荚膜多糖抗原的不同，可将其分为若干血清型，其中～型致病力较强，型最强，且具有厚的荚膜，可作为鉴别此菌的依据。

二、形态特点

肺炎双球菌直径0.5～1.5微米。革兰氏染色阳性，但老龄菌常呈阴性反应。在机体内形成荚膜，经人工培养后荚膜逐渐消失，菌落由光滑型变为粗糙型，肺炎双球菌属双球杆菌属，为化脓性革兰氏阳性菌，呈圆形或披针形、无芽孢，无鞭毛。

三、R菌转化为S菌的机理

被加热杀死的S型肺炎双球菌（供体菌）自溶，释放出自身的DNA 片段，当DNA片段遇到感受态的R型活肺炎双球菌（受体菌）时，R 型活肺炎双球菌（受体菌）细胞膜上的结合位点相结合，随后其中一条链被细胞膜上的核酸酶降解，降解产生的能量协助把另一条单链推进受体细胞（该过程称为DNA的结合和摄取）。

当单链进入受体菌细胞后，便与受体菌DNA上的同源区段发生交换重组。再通过受体菌DNA复制、细胞分裂，而表现出转化的性状，于是就由R型肺炎双球菌产生出S型肺炎双球菌的后代。

四、S菌不能转化为R菌的原因

S型肺炎双球菌有荚膜，无感受态，不能作为受体菌，所以在S菌的培养基中加入R菌的DNA，S菌不能被转化为R型。当然S型菌在自然状态下或人工的诱变下发生基因突变，S型菌可能突变为R型，但不是转化。

问题二. 肺炎双球菌S型细菌转化为R型细菌，转化因子是拟核中的DNA还是质粒DNA？

要搞清楚这个问题，首先要搞清楚细菌的变异类型和变异的机制。

一、菌落变异

细菌的菌落主要有光滑（smooth，S）型和粗糙（rough，R）型两种。刚从标本中分离的细菌菌落多为光滑型（S型），长期人工培养后菌落可逐渐变为粗糙型（R型）。S型菌落表面光滑、湿润，边缘整

齐。R型菌落表面粗糙、干皱，边缘不整齐。细菌菌落由光滑型变为粗糙型的变异，称为S-R变异。S-R变异多见于肠道杆菌，细菌发生菌落变异时，其理化性状、免疫原性、耐药性及毒力等也会发生改变。一般S型菌致病性强。但结核分枝杆菌、炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌其毒力菌株就是R型。

二、细菌变异的发生机制

细菌的遗传性变异是由于基因结构发生改变所致，主要通过基因突变、基因转移与重组两种方式实现。

基因突变的方式学生比较熟悉，这里就不叙说了，基因转移与重组这种方式高中没有具体的叙说，下面把这种方式简单总结如下。

遗传物质由供体菌进入受体菌体内的过程称为基因转移。

转移的基因与受体菌DNA整合在一起，称为重组。外源性遗传物质包括细菌染色体DNA片段，质粒DNA及噬菌体基因等。细菌通过某种方式获得外源基因并与自身基因重组，导致自身遗传性状改变是细菌遗传性变异的另一种方式。

基因转移与重组的方式有转化、接合、转导和转换四种。

1、转化

受体菌直接从周围摄取供体菌游离的DNA片段，与自身基因重组后获得新遗传性状的过程。例如，活的无荚膜肺炎双球菌（R）摄取死的有荚膜肺炎双球菌的DNA片段（S）与自身基因重组后获得了形成荚膜的能力，转变成有荚膜的肺炎双球菌（S）。由R型菌转化为S型菌。

2、接合

指遗传物质（如质粒）通过性菌毛由供菌体传递给受体菌，使受体菌遗传性状发生改变的过程。

（1）F质粒接合

带有F质粒的雄性菌，通过性菌毛将F质粒的一条DNA链传递给无性菌毛的雌性菌，质粒DNA复制后，雌性菌获得了F质粒，也具有了形成性菌毛的能力,转变为雄性菌。

（2）R质粒接合

R质粒是由耐药传递因子（RTF）和耐药决定因子（r决定因子）两部分组成。耐药传递因子编码性菌毛，功能与F质粒相似。耐药决定因子编码对抗菌药物的耐药性。这两部分可以单独存在，也可以结合在一起成为复合物，但必须两部分结合在一起时，才能将耐药性转移给其它细菌。

细菌携带的多重耐药质粒也可通过性菌毛转移给其它细菌，从而导致细菌耐药性的扩散，这也是近年来耐药菌株日益增多的一个重要原因。

3、转导

转导是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新性状的过程。

4、溶原性转换

某些温和噬菌体感染敏感菌后，其基因可整合于宿主菌染色体中，此状态下的细菌称为溶原性细菌。溶原性细菌因DNA结构改变获得噬菌体基因赋予的新性状称为溶原性转换。如无毒性的白喉棒状杆菌、产气荚膜梭菌、肉毒梭菌、A族溶血性链球菌均可因噬菌体感染呈溶原状态时产生外毒素。

综上所述，无荚膜的R型细菌转化为S型细菌，属于转化，据资料认为，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。这是广义上的基因重组，然后在R型细菌内再得到表达，形成荚膜，使R型细菌转化为S型细菌。

问题三：什么是感受态？S型肺炎双球菌能不能变成R型菌？人工方法如何让细菌产生感受态？

细胞能够从周围环境中摄取DNA分子，并且不易被细胞内的限制性核酸内切酶分解时所处的一种特殊生理状态称感受态。

细菌的感受态有两种类型：一种是自然感受态，自然感受态细菌可以自由地吸收DNA，通过它来进行遗传转化；另一种是人工感受态，在这种转化中，细菌发生改变使得它们能摄入外源DNA。枯草芽孢杆菌属于能够发展为自然感受态的细胞，大肠杆菌就属于需要人工处理的细胞。

转化示意图

1．自然感受态—R型活菌

R型肺炎双球菌存在控制荚膜不能形成的基因，S型肺炎双球菌存在控制荚膜合成的基因。将加热杀死的S型菌与R型活菌混合后，注入小鼠体内，发生了R型菌向S型菌的转化。并非任意两株R型菌与S 型菌之间的接触都可发生转化。据研究，凡能发生转化的，其R型菌必须处于感受态。

（1）R型菌的特点

据资料,作为受体菌的R型活肺炎双球菌在其生长后期，即对数期后期大约40分钟内处于“感受态”。

R型活肺炎双球菌细胞膜表面有30-80个“感受态因子”位点。感受态因子是一种胞外蛋白，可诱导与感受态有关蛋白的表达，其中包括自溶素，它使细胞表面的DNA结合蛋白和核酸酶裸露出来。正是因为

感受态因子的作用，使得R菌在对数期后期吸收外源DNA的能力比其他时期大1000倍。

（2）R型活菌转化成S型活菌的实质过程

由于加热后的S型肺炎双球菌的蛋白质外壳结构被破坏，从有秩序而紧密的构造，变为无秩序而松散的构造，导致出现外壳自溶现象，释放出自身的DNA片段（双链结构尚存在，分子量小于1×107，约含15个基因），称为“转化因子”。

①当“转化因子”遇到处于感受态的R型肺炎双球菌时，就有10个左右这样的双链片段被R型肺炎双球菌细胞膜表面的“感受态因子”位点结合。

②在位点上进一步发生酶促分解，形成平均分子量为4-5×106的DNA片段，然后双链拆开，其中一条降解，另一条单链逐步进入细胞。

③进入细胞的单链DNA片段与R型肺炎双球菌DNA的同源区段配对，并使受体DNA的相应单链片段被切除，从而将其替换，于是形成一个杂种DNA区段（它们间不一定互补，故可呈杂合状态）。

④随着R型肺炎双球菌的分裂生殖，DNA进行复制，杂合区段分离成两个，其中之一类似供体菌（S型肺炎双球菌），另一类似受体菌（R型肺炎双球菌）。当细胞分裂后，此DNA发生分离，于是就由R 型肺炎双球菌产生出了S型肺炎双球菌的后代。这个过程称为原核生物的转化，其实质是基因重组。

如图所示：

（3）R型活菌转化成S型活菌的相关解释

①因为R型与S型的DNA可以同源区段配对，形成杂合细菌，通过分裂生殖形成R型和S型两种后代，不是R型直接变成S型。

②无荚膜的R型有非常重要的感受态和感受态时期，保证了S型的DNA在特定的时期可以进入R型菌中。

③S型有荚膜，无感受态，因此不能作为受体菌，如果人为除去荚膜，培养出无荚膜的后代，它就同时丧失了毒性，变成R型，同样会有感受态。自然状态下两者可以通过基因突变来完成相互转变，人工方法是利用理化方法诱发突变完成相互转变。

④发生转化需要有亲缘关系，转化本身只发生在同种菌株间或近缘菌株间。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。

2．人工感受态—大肠杆菌

野生型大肠杆菌并不容易转化，这是由于DNA无法进入野生型大肠杆菌的细胞。经过多年的努力，科学家们发现了一种方法可以增加细胞吸收外源DNA的效率。那就是用化学方法处理细胞，使其改变膜对DNA的通透性。这种细胞就称为感受态细胞，即细胞处于能摄入核酸分子时的生理状态。

大肠杆菌需要诱导才能变成感受态细胞，而有些细菌细胞则在自然条件下，或是在改变培养基和其他培养条件下就可变成感受态细胞。

大肠杆菌的转化常用化学法（CaCl2法），该法最先是由Cohen 于1972年发现的。其原理是细菌处于0℃，CaCl2的低渗溶液中，菌细胞膨胀成球形，转化混合物中的DNA形成抗DNase的羟基-钙磷酸复合物粘附于细胞表面，经42℃短时间热冲击处理，促使细胞吸收DNA 复合物，在丰富培养基上生长数小时后，球状细胞复原并分裂增值，被转化的细菌中，重组子中基因得到表达，在选择性培养基平板上，可选出所需的转化子。

目前CaCl2转化方法的机制尚不清楚，可能是细胞壁被打了一些孔，DNA分子从这些孔洞中进入细胞，而这些孔洞随后又可以被宿主细胞修复。可以接受DNA的细胞称为感受态细胞。

另外，CaCl2化学试剂处理细菌后，是增加细胞膜的通透性还是细胞壁的通透性，不同的教材有不同的观点，浙科版认为增加细胞壁通透性。

这种方法已经成为基因工程的常规技术，它对于我们利用体外DNA 重组技术来了解真核和原核生物的基因功能特别重要。

问题四：肺炎双球菌的荚膜作用和控制合成的基因在哪里？

试题：如图为科研人员将S型肺炎双球菌的DNA分子切成片段导入R型菌的过程．相关叙述错误的是（）

A．S型菌表面多糖类荚膜的形成受DNA（基因）控制

B．实验室中过程②的实现可用Ca2+处理

C．过程⑥需要限制酶和DNA聚合酶催化

D．肺炎双球菌转化的实质是游离DNA片段的转移和重组

答案：C

解析：由图可知，导入S型菌DNA分子片段后形成的S型菌表面有多糖类荚膜，所以多糖类荚膜的形成受DNA（基因）控制，A正确；使微生物（R型菌）成为感受态细胞时需要用Ca2+处理，B正确；过程⑥是重组细菌的增殖，该过程需要DNA聚合酶催化，不需要限制酶，C错误；肺炎双球菌转化的实质是基因重组，既游离DNA片段的转移和重组，D正确。

那么,荚膜有关的基因在哪里？在拟核还是质粒？

荚膜是某些细菌在一定条件下或生长发育到某一阶段时，在细胞壁外一层厚度不均的胶状物。是一种毒力因子，本身没有毒性，具有抗吞噬作用，所以致病性。

产生荚膜与否是细菌的一种遗传特性，遗传物质在哪里呢？是在质粒上，还是在拟核中？

荚膜多糖合成相关的基因主要包含3类，即荚膜多糖合成调节基因，糖基转移酶基因和转运基因。

也就是说，荚膜多糖的合成是一个多基因参与的过程，目前研究已知，所有型的肺炎双球菌控制合成荚膜多糖的有关基因都在染色体上，并且位于dexB 和 aliA 基因的之间（专一论文表述）。

具体的控制合成途径略。

“肺炎双球菌及其转化”的几个疑难问题

“肺炎双球菌及其转化”的几个疑难问题问题一。：肺炎双球菌的知识在经典转化实验中有呈现，在科学史中也起到了重要的作用。由于是微生物，所以也会有许多疑问在学生中产生，如光滑和粗糙是指菌落，不是细菌，R菌能不能转化为S菌？ 肺炎双球菌又称肺炎链球菌，属于原核生物，有R型和S型，它们是肺炎双球菌两个稳定的品系。是一种人畜共患的病原菌，其中S型在人体内引起肺炎，在小白鼠体内导致败血症，使小白鼠死亡。 一、菌种分类 荚膜多糖抗原与致病力有密切关系，且成分复杂。根据荚膜多糖抗原的不同，可将其分为若干血清型，其中～型致病力较强，型最强，且具有厚的荚膜，可作为鉴别此菌的依据。 二、形态特点 肺炎双球菌直径0.5～1.5微米。革兰氏染色阳性，但老龄菌常呈阴性反应。在机体内形成荚膜，经人工培养后荚膜逐渐消失，菌落由光滑型变为粗糙型，肺炎双球菌属双球杆菌属，为化脓性革兰氏阳性菌，呈圆形或披针形、无芽孢，无鞭毛。

三、R菌转化为S菌的机理 被加热杀死的S型肺炎双球菌（供体菌）自溶，释放出自身的DNA 片段，当DNA片段遇到感受态的R型活肺炎双球菌（受体菌）时，R 型活肺炎双球菌（受体菌）细胞膜上的结合位点相结合，随后其中一条链被细胞膜上的核酸酶降解，降解产生的能量协助把另一条单链推进受体细胞（该过程称为DNA的结合和摄取）。 当单链进入受体菌细胞后，便与受体菌DNA上的同源区段发生交换重组。再通过受体菌DNA复制、细胞分裂，而表现出转化的性状，于是就由R型肺炎双球菌产生出S型肺炎双球菌的后代。 四、S菌不能转化为R菌的原因 S型肺炎双球菌有荚膜，无感受态，不能作为受体菌，所以在S菌的培养基中加入R菌的DNA，S菌不能被转化为R型。当然S型菌在自然状态下或人工的诱变下发生基因突变，S型菌可能突变为R型，但不是转化。 问题二. 肺炎双球菌S型细菌转化为R型细菌，转化因子是拟核中的DNA还是质粒DNA？ 要搞清楚这个问题，首先要搞清楚细菌的变异类型和变异的机制。 一、菌落变异 细菌的菌落主要有光滑（smooth，S）型和粗糙（rough，R）型两种。刚从标本中分离的细菌菌落多为光滑型（S型），长期人工培养后菌落可逐渐变为粗糙型（R型）。S型菌落表面光滑、湿润，边缘整

肺炎双球菌转化实验

肺炎双球菌转化实验 1转化是指受体细胞直接摄取供体细胞的遗传物质（DNA片段），将其同源部分进行碱基配对，组合到自己的基因中，从而获得供体细胞的某些遗传性状，这种变异现象，称为转化。主要问题:转化的实质是什么，DNA是不是主要遗传物质？ 2 假设：转化是DNA遗传的结果。DNA是主要遗传物质。 3 证据：通过肺炎双球菌实验，验证DNA是遗传物质。研究转化的实质。 过程：肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae)是一种病原菌，存在着光滑型(Smooth简称S型)和粗糙型(Rough简称R型) 两种不同类型。其中光滑型的菌株产生荚膜，有毒，在人体内它导致肺炎，在小鼠体中它导致败血症，并使小鼠患病死亡，其菌落是光滑的；粗糙型的菌株不产生荚膜，无毒，在人或动物体内不会导致病害，其菌落是粗糙的。 实验过程及现象 格里菲斯以R型和S型菌株作为实验材料进行遗传物质的实验，他将活的、无毒的RⅡ型（无荚膜，菌落粗糙型）肺炎双球菌或加热杀死的有毒的SⅢ型肺炎双球菌注入小白鼠体内，结果小白鼠安然无恙；将活的、有毒的SⅢ型（有荚膜，菌落光滑型）肺炎双球菌或将大量经加热杀死的有毒的SⅢ型肺炎双球菌和少量无毒、活的RⅡ型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体内，结果小白鼠患病死亡，并从小白鼠体内分离出活的SⅢ型菌。格里菲斯称这一现象为转化作用，实验表明，SⅢ型死菌体内有一种物质能引起RⅡ型活菌转化产生SⅢ型菌，这种转化的物质（转化因子）是什么?格里菲斯对此并未做出回答。 1944年美国的埃弗雷(O．Avery)、麦克利奥特(C. Macleod)及麦克卡蒂(M．Mccarty)等人在格里菲斯工作的基础上，对转化的本质进行了深入的研究（体外转化实验）。他们从SⅢ型活菌体内提取DNA、RNA、蛋白质和荚膜多糖，将它们分别和RⅡ型活菌混合均匀后注射人小白鼠体内，结果只有注射SⅢ型菌DNA和RⅡ型活菌的混合液的小白鼠才死亡，这是一部分RⅡ型菌转化产生有毒的、有荚膜的SⅢ型菌所致，并且它们的后代都是有毒、有荚膜的。 实验结论 由此说明RNA、蛋白质和荚膜多糖均不引起转化，而DNA却能引起转化。如果用DNA酶处理DNA后，则转化作用丧失。 加热温度是60度 实质是S型的DNA或基因与R型活细菌DNA之间重组,使后者获得了新的遗传信息。 外源DNA分子一旦找到它的内源同源体，这两个分子就可进行遗传交换了。交换的结果是使外源DNA被整合，而使同源的内源DNA分子从R型细菌的DNA中排斥出去，从而产生由R型细菌变为S型细菌的遗传转化。 4 评价：本实验证明了S型细菌是致病菌，转化的实质是DNA遗传的结果，是一种变异现象。虽然证明了DNA能引起转化，但是未能从分子角度对DNA 进行细致分析，转化处理的DNA纯度尚未确定，所以确定DNA是主要遗传物质还有待考证。

2020届高中生物人教版必修2实验专练：(5)肺炎双球菌的转化实验 Word版含答案

2020届高中生物人教版必修2实验专练：（5）肺炎双球菌的转化实验 1、某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下4个实验。4个实验中小鼠存活的情况依次是( ) ①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠 ②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠 ③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠 ④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠 A.存活、存活、存活、死亡 B.存活、死亡、存活、死亡 C.死亡、死亡、存活、存活 D.存活、死亡、存活、存活 2、细菌转化是指某一受体细菌通过直接吸收来自另一供体细菌的一些含有特定基因的DNA 片段,从而获得供体细菌的相应遗传性状的现象,如肺炎双球菌转化实验。S型肺炎双球菌有荚膜,菌落光滑,可致病,对青霉素敏感。在多代培养的S型细菌中分离出了两种突变型:R型,无荚膜,菌落粗糙,不致病;抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型细菌和R型细菌进行下列实验,对其结果的分析最合理的是( ) A.甲组中部分小鼠患败血症,注射青霉素治疗后均可康复 B.乙组中可观察到两种菌落,加青霉素后仍有两种菌落继续生长 C.丙组培养基中含有青霉素,所以生长的菌落是PenrS型细菌 D.丁组培养基中无菌落生长 3、下列关于肺炎双球菌转化实验的分析，错误的是( ) A.在体外转化实验中，DNA纯度越高转化越有效 B.体内转化实验证明了DNA是遗传物质 C.S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌 D.肺炎双球菌转化的实质是基因重组 4、肺炎双球菌的转化实验证明了( )

A.基因位于染色体上 B.染色体是遗传物质的主要载体 C. DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质 D.在不含DNA的生物体内, RNA就是该生物的遗传物质 5、艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌中何种物质是“转化因子”,进行了肺炎双球菌体外转化实验。下列叙述中有误的是( ) A.肺炎双球菌的细胞结构中没有核膜(无成形的细胞核) B.该实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质,而蛋白质不是 C.该实验的设计思路是单独观察S型细菌的DNA和蛋白质等成分的作用 D.在培养R型菌的培养基中添加S型菌的DNA后,观察发现只有S型菌落 6、艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后,一些科学家认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用,形成荚膜,而不是起遗传作用”。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎双球菌中分离出了一种抗青霉素的突变型(记为抗—S),提取出它的DNA,将DNA与对青霉素敏感的R型菌(记为非抗—R)共同培养。结果发现,某些非抗—R型菌已被转化为抗—S型菌并能稳定遗传。下列关于哈赤基斯实验的分析中,错误的是( ) A.可能只是在细胞表面起化学作用,形成荚膜,而不是起遗传作用"。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎双球菌中分离出了一种抗青霉素的突变型(记为抗-S),提取出它的DNA,将DNA与对青霉素敏感的R型菌(记为非抗-R)共同培养。结果发现,某些非抗-R型菌已被转化为抗-S型菌并能稳定遗传。下列关于哈赤基斯实验的分析中,错误的是A.实验证明:细菌中一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化 B.抗-S型菌的DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因 C.实验结果表明:上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的 D.非抗-R型菌转化为抗-S型菌是基因突变的结果 7、如图为肺炎双球菌转化实验中的基本步骤,下列有关说法正确的是( ) A.①要加热处理、②要将各提取物分别与R菌混合培养 B.培养基上的一个肺炎双球菌的菌落是一个群落

肺炎双球菌转化实验

培养基中的R型和S型细菌的区分 (1)制作装片，显微观察是否有荚膜结构。 (2)培养形成菌落——培养基中两种细菌不断增殖形成菌落，肉眼观察培养基上形成的菌落表面光滑的为S型细菌，表面粗糙的为R型细菌。 2．利用下表区分两个转化实验 体内转化实验体外转化实验 操作人格里菲思艾弗里及其同事 细菌培养场所小鼠体内培养基(体外) 实施的对照R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌各成分作用的相互对照 结果观察小鼠是否死亡培养基中菌落类型 实验结论S型细菌体内有“转化因子”S型细菌的DNA是遗传物质 3．体内转化实验与体外转化实验的关系 体内转化实验说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA。 易错警示有关肺炎双球菌转化实验的4个误区 (1)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌使小鼠致死。 (2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。 (3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (4)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 1．格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验，下列关于此实验的分析，错误的是() 第一组第二组第三组第四组 实验处理注射R型活细菌注射S型活细菌注射加热后杀死的S型细菌注射R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合液 实验结果小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌小鼠不死亡小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌 A．对实验结果的分析，四组实验必须相互对照 B．实验说明活R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化 C．该实验结论为“DNA是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子” D．获得该实验结论的关键步骤是第四组小鼠死亡并分离出S型活细菌 答案 C 解析四组实验必须相互对照，说明活R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化；该实验结论为加热杀的S型细菌必然含有某种促成R型细菌转化的“转化因子”，而获得该实验结论的关键步骤是第四组实验结果，即小鼠死亡并分离出S型活细菌。 2．肺炎双球菌有许多类型，有荚膜的有毒性，能使人患肺炎或使小鼠患败血症，无荚膜的无毒性。如图是所做的细菌转化实验，下列相关说法错误的是() A．能导致小鼠死亡的有a、d两组 B．通过d、e两组对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质 C．d组产生的有毒性的肺炎双球菌能将该性状遗传给后代

肺炎双球菌的转化实验的常见问题及解释

肺炎双球菌的转化实验的常见问题及解释 关于新课标人教版必修二第三章“基因的本质”中第一节“DNA是主要的遗传物质”这一内容涉及到“格里菲斯的肺炎双球菌的转化实验”，学生总是提出下列的疑问： （1）杀死的S型细菌为什么不会使小鼠死亡，而加入R型细菌之后小鼠就死亡了？ （2）为什么能发生转化，是将R型细菌杀死变成S型细菌的？还是两者的遗传物质进行融合后表现出S型细菌的特点？有没有可能是R型细菌突变而来？ （3）S型细菌的DNA非要用R型细菌当宿主细胞吗，它怎么不能用小鼠体内的细胞当宿主细胞来进行增殖吗？ 对于这些问题，很多教师在回答时也仍是底气不足的，以下是笔者查阅资料，并进行整理汇总后所得，以供同行参考。 1.背景介绍 肺炎链球菌有具多糖荚膜的致病菌S型细菌（smooth，因菌落外观光滑）和非致病菌R型细菌（Rou gh，因菌落外观粗糙）。细菌是否具有产生荚膜的能力以及产生荚膜的类型称为“遗传特性”。S型细菌经过突变可以产生R突变体，反之亦然，不过突变总是涉及丢失或获得产生一个特定类型荚膜的能力。 格里菲斯对肺炎球菌的致病情况做了研究。当他把热处理的S细菌（III-S型）与活的R细菌（II-R型）的混合物注射到小鼠体中时，尽管这两种细菌本身都不是致死的，但是小鼠还是死亡了。更重要的是，从注射了这类混合物而死亡的小鼠身上分离得到S型菌，是与加热杀死的S细菌（III-S型）相同的类型，因此这些S细菌不可能是通过这些特定的R细菌突变而来的。 2.相关问题解释 问题1的解释：1933年，阿洛维将II-R型细菌和III-S型细菌的无细胞提取液（所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉）混合，培养皿上仍长出了III-S型细菌。这否认了R 型细菌以某种方式使加热杀死的S型细菌“复活”。而是S型细菌细胞提取物中含有转化因子，并且它的化学本质还是未知的。人教版必修二里对于格里菲斯所做的实验的结论也是：加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成将R型细菌转化形成有毒性的s型活细菌的活性物质，而这一个活性物质命名叫做“转化因子”，后来被证实这个转化因子是S型细菌的遗传物质——DNA。虽然在加热过程中，s型细菌已经死了，但是它自身的遗传物质还没有失活，只是蛋白质失活了而已，它的DNA可以整合到R型细菌的遗传物质中，并且继续发挥自身的作用，利用R型细菌提供的材料，随着R型细菌的增殖而增殖，并指导S型细菌的蛋白质的合成，最终表现出S型细菌的毒性。也就是教材中所说的：产生产荚膜的S型肺炎双球菌，导致小鼠最终患败血症而死亡。而杀死的s型细菌由于蛋白质失活而失去感染性，不能使小鼠死亡。 问题2的解释：首先对转化这一名词进行解释：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细胞的DNA，而使它的基因型和表现型发生相应变化的现象。这现象首先发现于细菌，也是细菌间遗传物质转移的多种形式中最早发现的一种，它不同于通过噬菌体感染传递遗传物质的转导以及通过细菌细胞的接触而转移DNA的细菌接合。 细菌转化过程包括有转化能力的染色体DNA片段的吸附、吸收和整合3个阶段。外源DNA首先吸附在细菌细胞表面的一些接受位点上，能吸附的DNA主要是双链状态的，在通过细胞膜进入细胞的吸收过程中DNA分子转变为单链，并与R型细菌内的同源区段配对，形成杂合区段，接着发生错配碱基对的修复校正：如果是以s型细菌的DNA作为模板进行修复，那S型细菌的DNA就会以这种形式整合到细菌染色体上。外源基因整合后，通过基因表达使受体细菌的表型发生相应的变化，如果整合到R型细菌中的DNA正好含有控制荚膜形成的基因，则会表现出有荚膜的特性。 所以，格里菲思把不产荚膜的无毒的粗糙型肺炎双球菌和加热杀死后的产荚膜的有毒的光滑型肺炎双球菌混合注射小鼠，发现小鼠被感染致死，从小鼠的血液中分离出活的产荚膜的S型肺炎双球菌，而且是与加热杀死的S型细菌相同的Ⅲ-S型，因此这些S型细菌不可能是通过这些特定的R型细菌突变而来的。R型细菌之所以能产生S形的性状，是发生了“转化”，简单说，转化就是R型细菌接收了S型细菌的DNA，

肺炎双球菌

．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”？

肺炎双球菌1

课题：高中生物必修二（人教版）遗传与进化第三章第一节片段教学：肺炎双球菌的转化实验 讲课人：12组82号李清梅 教学目标知识目标： 1.肺炎双球菌转化实验原理和过程 能力目标： 1、分析肺炎双球菌转化实验设计思路 2、了解对照试验饿设置 情感、态度和价值观： 1.学习科学家科学研究的严谨态度和合作精神 重点、难点重点：1、肺炎双球菌转化实验原理和过程 难点：1、肺炎双球菌转化实验原理和过程 课前准备 板书设计 肺炎双球菌的转化实验 一、肺炎双球菌的转化实验 1.R型活细菌——不死——R型无毒 2.S型活细菌——死亡——S型有毒 3.加热杀死S型细菌——不死亡 4.R型活细菌与加热杀死S型细菌混合——死亡 转化因子——？？？ 二、艾弗里证明DNA是遗传物质的实验

教学环节 教学内容教学方法时间分配 我们知道，蛋白质是由20种氨基酸不同的排列组 合，连接而成的生物大分子，而DNA只有4种脱氧核糖 核苷酸。如果单纯的从排列组合数来比较，蛋白质储存 遗传信息量肯定比DNA大。所以在当时大多数科学家都 认为蛋白质是遗传物质。 现在PPT中显示的是一位美国科学家，他是艾弗里， 他是第一个通过确凿的实验证据来证明蛋白质不是遗 传物质的科学家，向遗传物质是蛋白质的观点提出挑 战。但是呢，他的实验又是在一位英国科学家格里菲斯 的实验基础上进行的。那么我们现在先来学习格里菲思 的肺炎双球菌实验实验。 格里菲斯以小鼠为实验对象，S型和R型肺炎双球菌 为材料，感染小鼠。我请一位同学来说明一下，S型肺 炎双球菌和R型肺炎双球菌是什么生物，有什么区别 吗？ 是的，回答的非常好，两种肺炎双球菌都是细菌， S型肺炎双球菌有多糖类的荚膜，菌落表面是光滑的， 所以称为S型细菌，而R型肺炎双球菌没有荚膜，菌落表 面是粗超的，所以叫R型细菌。其中，S型细菌因为含有 荚膜，荚膜可以保护细菌不被宿主细胞的正常防护机构 破坏，所以细菌可以不断繁殖，感染细菌使人或小鼠患 败血症，所以有毒，R型细菌不含有荚膜，不会使人或 小鼠患败血症，所以无毒。 我们来看格里菲斯做的四组实验，第一组，小鼠注 射R型活细菌，小鼠不死。说明了什么？说明了R型活 细菌无毒。第二组，给小鼠注射S型活细菌，小鼠死亡， 说明了S型活细菌有毒。第三组，将加热杀死后的S型 细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。那么请问同学们， 热杀死的是S型细菌的什么组分，是蛋白质还是DNA？ 我们知道蛋白质多糖和核酸对高温的耐受性是不同的， 在80~100度内蛋白质多糖和核酸都会变性，当温度降 至55度时，核酸可以复性，而蛋白质多糖的活性却不 能恢复。所以这里热杀死的是S型细菌的什么组分？ 蛋白质和多糖，因为高温下有毒的荚膜失活。所 以小鼠不死亡。 第四组，将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细 菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。第一 组和第三组证明了R型活细菌和加热杀死后的S型细菌 单独感染小鼠，小鼠不死，可是二者混合小鼠却死亡， 这是怎么回事？我们很疑惑，格里菲斯也很疑惑，于是

肺炎双球菌转化实验

肺炎双球菌转化实验 引言 肺炎双球菌（Streptococcus pneumoniae），又称肺炎链球菌，是一种常见的致病菌，广泛存在于自然环境中，是耐药性和致病性高的细菌之一。肺炎双球菌通过在持有的DNA或基因片段的转移中起到重要的作用，这种过程称为转化（transformation）。转化实验是研究细菌的基因传递和遗传变异机制的重要方法之一。本文将介绍肺炎双球菌转化实验的步骤和操作要点。 实验步骤 1. 制备转化液 1.1 准备肺炎双球菌培养基：将肺炎双球菌培养基倒入培养皿中，按照规定的浓度加入琼脂，在121摄氏度高压灭菌20分钟。 1.2 制备转化液：取一定体积的肺炎双球菌培养基，在其中加入DNA溶液（待转化物质），同时添加适量的CaCl2溶液

（促进细胞对DNA的吸收）。将转化液在4摄氏度保存至少30分钟以使细菌细胞发生变化。 2. 处理接收细胞 2.1 培养肺炎双球菌：将肺炎双球菌接种于含有适宜培养基的培养瓶中，在37摄氏度的恒温振荡培养箱中培养12-24小时，使细菌达到指定生长阶段。 2.2 分装并洗涤细胞：将培养好的肺炎双球菌培养液在离心机中进行离心，去除上清液，保留菌体沉淀。用适量的无菌生理盐水或PBS溶液悬浮菌体，然后再次离心。重复此步骤3-4次以去除培养基中的残留物。 2.3 加入转化液进行处理：将适量的转化液加入洗涤后的菌体沉淀中，轻轻摇晃培养管，使DNA与细菌细胞充分接触。 3. 分装和培养转化菌落 3.1 分装：将含有转化处理的细菌培养液分装于含琼脂的培养皿或试管中，均匀涂抹于培养基表面。

3.2 培养：将分装好的培养皿或试管在37摄氏度的恒温培养箱中培养，通常需要12-24小时才能观察到转化菌落的产生。 4. 分离和筛选转化菌落 4.1 分离转化菌落：将转化菌落分离至含有适宜抗生素的选择性培养基中，通过对细菌菌落培养的选择压力，筛选出具有目标基因的转化菌落。 4.2 鉴定转化菌落：可以通过PCR扩增或其他分子生物学方法对转化菌落进行确认和鉴定。 结论 肺炎双球菌转化实验是一种研究基因传递和遗传变异机制的重要方法。通过将外源DNA引入肺炎双球菌细胞中，并通过选择压力进行筛选，可以获得具有目标基因的转化菌落。本文简要介绍了肺炎双球菌转化实验的步骤和操作要点，可供有关研究人员参考。

高中生物肺炎双球菌实验说明素材新人教版

高中生物肺炎双球菌实验说明素材新人教版 《肺炎双球菌转化实验》疑难四问解析 证明DNA是遗传物质的证据的经典实验，由概念考查向分析说明转移是高考命题的趋势。本文针对一些疑难或误区作进一步的探讨。 疑难1：有荚膜的S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症，而无荚膜的R型细菌不能够引起上述症状，这样说来是荚膜本身有毒性造成的吗？ 答：很多学生误认为是荚膜本身有毒性造成的，其实不然。荚膜是某些细菌的细胞壁外的一层较松厚而且较固定的粘液性物质，主要由水、多糖或多肽组成。在防止噬菌体侵袭及吞噬细胞的吞噬和消化起着重要作用。当有荚膜的S型细菌就是被吞噬细胞吞噬后，由于受荚膜的保护，能抵抗吞噬和消化作用，从而迅速繁殖、扩散，能引起肌体发生疾病，严重时引起死亡，这才是S型细菌有毒性的真正原因。 疑难2：在格里菲思的实验中，既然S型细菌被加热杀死了，为什么无毒性的仍能转化为有毒性的S型活细菌？而在艾弗里的实验中，从S型活细菌提取的DNA用DNA酶处理后，就不能使R型细菌发生转化呢？ 答：加热到60 ℃，S型细菌解体而死亡，此时S型细菌中的DNA 链断裂为100个左右的仍具有活性的游离片断，每个片段至少有20个基因，在某一片段上仍含有控制荚膜形成的基因（即转化因子）。因此加热杀死后的S型细菌尽管已经死亡，但加热杀死后的S 型细菌中的DNA却具有能使R型细菌转化S型细菌的遗传效应。这也就是转化实验中，将无毒性R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡的原因。如果用DNA酶处理从S型细菌提取的DNA，使DNA分解为游离的脱氧核苷酸，因而不存在控制荚膜形成的基因，当然就不能使R型细菌发生转化。 疑难3：加热杀死后的S型细菌直接注射到小鼠体内后，能使小鼠的体细胞发生转化吗？ 答：从一个细胞分离得到的包括某些基因的DNA片段被另一细胞

“DNA是主要的遗传物质”一节几个疑难问题解答

“DNA是主要的遗传物质”一节几个疑难问题解答 “DNA是主要的遗传物质”一节的主要内容是两个证明DNA是遗传物质的经典实验，其中涉及到许多关于微生物遗传和生物化学知识，学生有较多疑问，在这里列出几个问题并解答。 1.为什么S型肺炎双球菌可以使小鼠患病死亡而R型细菌不能？ R型（rough粗糙）和S型（smooth光滑）肺炎双球菌的区别是前者没有荚膜（菌落表现粗糙），后者有荚膜（菌落表现光滑）。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。荚膜具有保护作用，除了具有抗干燥等功能外，还使细菌能抵抗吞噬作用和体液中的杀菌物质。但R型肺炎双球菌由于不具备荚膜，故在小鼠体内很容易被吞噬细胞吞噬或者被杀菌物质杀死，所以在小鼠体内不能存活。因此，相比较而言，S型肺炎双球菌更容易在小鼠体内存活并繁殖，从而使小鼠染病死亡。 2．肺炎双球菌转化的本质是什么？ 加热灭活的S型细菌遗留下了细菌DNA的各个片段，其中包括控制荚膜形成的基因，即S 基因。这一片段从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，含有S 基因的DNA片断通过重组以置换的方式整合进入R细菌的基因组中，使R型细菌转化为S 型细菌。 Griffith将R型菌和加热杀死的S型菌混合后感染小鼠结果使小鼠患病死亡，并在其血中检出有活的S型细菌。Griffith认为此是由于那些加热杀死的S细菌的存在导致那些活的R细菌获得了生成荚膜的能力，称其为转化作用（transformation）。三年后他发现在体外只须有加热杀死的S细菌的存在，也可导致R型双球菌发生转化。又过了两年，他进一步发现只须将S细菌的提取液加到R型细菌培养物中，同样也能发生转化。 3．体外培养实验为什么还要增加一个用DNA酶处理的对照组？ 从19世纪中期到20世纪初，科学家们都认为遗传物质是蛋白质。1944年，Avery,O.T等发表了“诱导肺炎球菌类型转化的物质的化学特性研究”这篇划时代的成果，第一个证实遗传物质是DNA。由于受当时大多数人的影响，有人提出质疑：DNA的提取可能带有少量的蛋白质，有可能正是这些少量的蛋白质使肺类双球菌发生了转化。针对这个问题，Avery等又增加了一组对照实验，即在加入DNA的同时加入核酸酶，结果这一组并不能发生转化。不仅说明了促使细菌转化的物质的确是DNA，并且起到了条件对照的作用，使实验更严密，更有说服力。直到1949年，蛋白质杂质已降到0.02%，这种高纯度的DNA不仅可引起转化，并且纯度越高转化效率也愈高。 4．已经加热杀死的S型肺炎双球菌的DNA为什么还能使R型细菌转化，其DNA还具有遗传功能吗？DNA会像蛋白质一样变性吗？ DNA加热到90-95℃时（根据DNA含有GC碱基对的比例，比例高则变性温度高，反之则低，因为GC碱基对之间有3个氢键，而AT之间只有2个氢键），DNA双螺旋之间的氢键会打开，从而解开双链，称为变性。但是这与蛋白质的高温变性不同，这种变性是可逆的，当温度降低到65℃以下时，已经解开的双链会重新形成双螺旋结构，叫做DNA的复性，此

R型细菌转化成S型细菌的关键点分析

R型细菌转化成S型细菌 的关键点分析 Prepared on 24 November 2020

R型细菌转化成S型细菌的关键点分析 河北省丰宁满族自治县第一中学（068350）刘宏光摘要：肺炎双球菌转化实验一直是高中生物学教学中的一个难点，对于如何实现的基因重组。本文从菌体的生长特性和转化实质角度进行阐述，能有效解决课堂上的困惑。 关键词：感受态因子转化实质 一、R型活菌在生长过程中的“超能力” 作为受体菌的R型活肺炎双球菌在其生长后期，即对数期后期大约40分钟内处于“感受态”。此时，R型活肺炎双球菌细胞膜表面有30-80个“感受态因子”位点。 感受态因子是一种胞外蛋白，可诱导与感受态有关蛋白的表达，其中包括自溶素，它使细胞表面的DNA结合蛋白和核酸酶裸露出来。正是因为感受态因子的作用，使得R菌在对数期后期吸收外源DNA的能力比其他时期大1000倍。 二、R型或菌转化成S型活菌的实质过程 在格里菲斯实验中，格里菲斯是用65℃温度对S型细菌进行加热处理。仅仅使蛋白质变性，而DNA在缓慢降温后仍然可以复性，使单链重新聚合，恢复双螺旋结构（由PCR技术可知，核酸的变性指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链，并不涉及共价键的断裂）。 作为供体菌的S型肺炎双球菌由于加热（65 ℃左右）处理使其蛋白质外壳因变性而丧失生物活性，从而导致S型细菌“死亡”。蛋白质的“毒素”功能也同时丧失（站在免疫的角度可以理解为抗原决定簇的空间结构改变）。因此，单独注射被杀死的S型细菌对小鼠没有毒性，因而小鼠也就不会死亡。 由于加热后的S型肺炎双球菌的蛋白质外壳结构被破坏，从有秩序而紧密 的构造，变为无秩序而松散的构造，导致出现外壳自溶现象，释放出自身的 DNA片段（双链结构尚存在，分子量小于1×107，约含15个基因），称为“转化因子”。 ①当“转化因子”遇到处于感受态的R型肺炎双球菌时，就有10个左右这样 的双链片段被R型肺炎双球菌细胞膜表面的“感受态因子”位点结合。

肺炎双球菌系列问题

肺炎双球菌系列问题 1．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℃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，把DNA溶液加热到沸点，就可以使氢键断开，双螺旋解体，DNA分子急剧变性，转化活性也急剧下降，但如果将其缓慢冷却，分离了的DNA单链，就可以得以重聚。恢复其双螺旋结构，即DNA的“复性”。这样，学生就能理解为什么加热杀死肺炎双球菌后，只要将其逐渐冷却与R型活菌混合在一起，就能使R型向S型转化，因而杀死小鼠。 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。受体细胞从外界直接吸吸收来自供体细胞的DNA片段，并与其同源片段进行遗传物质交换，从而使受体细胞获得新的遗传特性的现象，称为转化。 （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，

高考生物肺炎双球菌的转化实验讲解

2019年高考生物肺炎双球菌的转化实验讲解高考是高中最重要的时期，为了备战高考，查字典生物网为大家带来了肺炎双球菌的转化实验，希望能帮助大家复习本门课程，只有找到适合自己的复习方法，在复习中才会事半功倍! S型肺炎双球菌的DNA经过高温为什么不会失去活性? 60～100℃的高温可杀死S型肺炎双球菌细胞，一小部分DNA 可以从死细菌释放出来。但60～100℃高温只能使DNA变性—DNA双链的解链。由于DNA双链是碱基互补的，当温度恢复到正常条件时，因加热拆开的两条DNA单链上的碱基又可迅速配对复性，并形成互补双链。 S型肺炎双球菌如何使R型菌发生转化的? S型肺炎双球菌DNA进入R型菌这一过程的发生机理非常复杂，至今仍不很清楚。首先，R型细菌自身必须出现所谓的感受态，才能允许外源DNA进入。现在已经知道包括R型肺炎双球菌在内的一些细菌菌株，在培养基中生长的中晚期阶段，其中少部分细菌可自发获得感受态。现代分子生物学技术可以通过化学手段如氯化钙和物理手段如高压电击处理，诱导一些细菌进入感受态。细菌进入感受态后，外界的DNA 分子就易于进入和通过感受态细菌表面的膜结构，进入细菌内部。研究表明，在进入R型肺炎双球菌之前，R型菌会释放内切酶将全长的S型DNA降解为一些片段;然后另一些酶

使S型DNA的双链打开;此后一条DNA链被降解，一条DNA 链进入菌体内部。最终S型DNA片段通过体内同源重组被整合到R型菌的基因组中。 在“肺炎双球菌的体内转化实验”中，给小鼠直接注射S型菌的DNA会使小鼠死亡吗? 不会。导致小鼠死亡的是S型菌，不是S型菌的DNA。S型菌的DNA在小鼠体内会降解。 R型肺炎双球菌的DNA放入S型细菌的培养皿中，S型细菌会不会变成R型细菌? 不会。这是由于S型菌有荚膜，难以在自然条件下进入感受态，因而难以接受外源DNA。 我们也会吃一些生物的细胞，其中可能有活性DNA，这些DNA 会不会使我们的细胞变成其他细胞? 高等动物的消化系统如胰腺可以大量分泌核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶，能高效并完全彻底地降解通过饮食摄入体内的任何种类的核酸;同时，机体的组织和细胞内也有大量的核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶，随时准备降解外来的核酸。因此，食物中的外源DNA和RNA分子是不能进入机体组织细胞内的。 小编为大家提供的2019年高考生物肺炎双球菌的转化实验讲解就到这里了，愿大家都能好好努力，丰富自己，锻炼自己。

“肺炎双球菌的转化”与“T2噬菌体侵染细菌”实验疑点分析

“肺炎双球菌的转化”与“T2噬菌体侵染细菌”实验疑点分析 2011-06-01 07:35:26| 分类：心修2《遗传与进|举报|字号订阅 “肺炎双球菌的转化”与“T2噬菌体侵染细菌”实验疑点分析 一、肺炎双球菌的转化实验 1.S型肺炎双球菌为什么有毒性，而R型肺炎双球菌没有毒性？S型肺炎双球菌与R型肺炎双球菌的差别在于，S型肺炎双球菌细胞壁外有荚膜，而R型肺炎双球菌外没有。细菌的荚膜包围在细菌细胞壁外，主要是多糖和多肽，有以下作用：①防止细菌变干；②吸附离子；③防止被吞噬细胞轻易吞噬消灭；④防止噬菌体侵染。 Ｓ型肺炎双球菌有荚膜，进入小鼠体内，受荚膜的保护，抵抗吞噬和消化作用，不容易被消灭，从而迅速繁殖、扩散，引起机体发生疾病，严重时引起死亡，即是有毒性。而Ｒ型肺炎双球菌无荚膜，容易被吞噬细胞吞噬消化，所以不能使机体患病，即是无毒性。 2.仅Ｓ型肺炎双球菌DNA注射入小鼠，会不会使小鼠死亡？细菌自身繁殖需完整的细胞结构，如果仅将Ｓ型肺炎双球菌DNA注射到小鼠体内，不能再形成细菌，不能繁殖，不会使小鼠死亡。 3.对Ｓ型肺炎双球菌加热处理后注射给小鼠为什么不死亡？对Ｓ型肺炎双球菌加热处理后为什么仍能使R型肺炎双球菌发生转化？加热破坏了荚膜、细胞膜等结构，Ｓ型细菌死亡，注射入小鼠，不会使小鼠死亡。但加热不足以完全破坏Ｓ型细菌DNA，加热使Ｓ型细菌DNA断裂成多个片段、同时也会使氢键断开——但冷却后可恢复双螺旋结构，控制荚膜形成的基因仍有活性。加热处理后的Ｓ型细菌经冷却与活的Ｒ型细菌混合，能转化为有毒性的Ｓ型活细菌。 4.用什么条件可以彻底破坏S型肺炎双球菌的DNA？如果用DNA酶、强酸、强碱或高压蒸汽处理Ｓ型活细菌的DNA，就不能使R型DNA发生转化。 5.一个Ｓ型肺炎双球菌与一个Ｒ型肺炎双球菌混和就会发生转化？转化是游离DNA片段的转 移和重组，当Ｒ型肺炎双球菌的DNA和Ｓ型肺炎双球菌的含有荚膜形成的基因的DNA片段结合，形成杂合的DNA后，控制荚膜形成的基因在R型菌体内得到表达，从而控制了荚膜的合成和出现，导致Ｒ型菌转化为Ｓ型菌。通过转化形成的Ｓ型菌机率其实较小，并不是只一个Ｓ型菌与一个Ｒ型菌混和就会发生转化。 6.怎样可以使小鼠在注射了活的S型肺炎双球菌后不死亡？可以事先对该小鼠进行人工免疫。 7.格里菲思实验与艾弗里实验的实验结果分别说明了什么？有什么关系？格里菲思实验说明Ｒ型细菌可以转化成为Ｓ型细菌，但并没有说明具体哪一种物质是转化因子，即遗传物质。格里菲思实验为后来的人提出了细菌转化这一问题。艾弗里实验是在格里菲思研究的基础上，对肺炎双球菌转化的各种可能原因作了分析，肺炎双球菌DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。 二、T2噬菌体侵染细菌 赫尔希和蔡斯的实验中用到了三个技术手段：同位素标记技术、细菌和噬菌体的培养技术、物质的提取分离技术。

“肺炎双球菌转化实验”的几点思考

“肺炎双球菌转化实验”的几点思考 （陕西省靖边县靖边中学生物教研组乔欣邮编：718500） 正文：艾弗里的DNA转化因子实验证明了DNA是一种遗传物质，S型菌在热处理后失活主要是指蛋白质变性，DNA失活温度较高，热处理后仍有活性。为什么DNA还具有活性？S型菌的DNA进人R型菌的体内，通过实验看到既有死亡小鼠又有存活小鼠，为什么？ 摘要：肺炎双球菌重组DNA 免疫非特异性免疫特异性免疫 一.S型菌体内的DNA在R型菌体内的可能的变化（推论） 例题1、1943年，美国科学家艾弗里和他的同事，从S型活细菌中提取了DNA、蛋白质和多糖等物质，然后将它们分别加入培养R型细菌的培养基中，结果发现加入DNA的培养基中，R型细菌都转化成了S型细菌，而加入蛋白质、多糖等物质的培养基中，R型细菌不能发生这种变化。这一现象说明（ BCD ） A.S型细菌的性状是由DNA体现的 B.在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型细菌细胞中 C.DNA是遗传物质 D.蛋白质和多糖在该转化实验中，起了对照作用 拓展一尝试引导：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，蛋白质将失去活性，DNA双链将解开；当温度降至55℃左右时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。将问题转移到生物选修1 PCR技术中，则引导学生理解其原理如下三点：1.DNA变性（90℃-96℃）：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA 2.退火（复性）（40℃-65℃）：系统温度降低，引物与 DNA模板结合，形成局部双链。是否可能与R型菌的DNA交叉互换（重组DNA）3.延伸（68℃-75℃）：在Taq酶的作用下，以dNTP为原料，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA链（课本必修2转化实验没强调）。 再结合“肺炎双球菌的转化实验”引导解释其实质是外源DNA分子一旦找到它的内源同源体，这两个分子就可进行遗传交换了。交换的结果是使外源DNA被整合，而使同源的内源DNA分子从R型细菌的DNA中排斥出去，从而产生由R型细菌变为S型细菌的遗传转化。S 型的DNA或基因与R型活细菌DNA之间重组,使后者获得了新的遗传信息。所以R型菌转化成S型菌的原因是S型菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于基因重组。 二：为什么实验看到既有死亡小鼠又有存活小鼠？（先分析2011年北京卷理综29题.）

对肺炎双球菌转化实验的解读

对肺炎双球菌转化实验的解读 肺炎双球菌是一种常见的致病菌，它可以引起肺炎、中耳炎等疾病，给人类健康带来严重威胁。对肺炎双球菌进行转化实验，是现代生命科学研究中的一项重要实验。通过该实验，科学家们能够更加深入地了解肺炎双球菌的基因组结构和表达规律，为研究和治疗相关疾病提供了重要的基础。 肺炎双球菌的基因组结构十分特殊。它的DNA分子相对 较小，大约只有两百万个碱基对，而且这些碱基对比人类基因组的碱基数量少了几个数量级。由于肺炎双球菌缺少复杂的DNA修复机制，因此在随机突变的情况下，其基因组的变异率较高。因此，在对其进行转化实验时，要比其他微生物更加小心谨慎。 肺炎双球菌的转化实验，是指将外源DNA序列导入到其 细胞内，以期望在其DNA序列中引入特定的基因或突变。这 项实验对外源DNA的质量和量都有着严格的要求。一般来说，使用的外源DNA应该是高质量的、纯净的、线性的DNA序列，并且需要进行一定的预处理，如酶切、纯化等。同时，导入的DNA量也需要适当控制，过多或过少都可能会影响实验结果。 在转化实验中，有效将外源DNA导入到肺炎双球菌的细 胞中是关键步骤之一。为了实现这个目标，研究人员通常采用交叉产生（conjugation）的方法。这种方法是指将肺炎双球菌 和另一种微生物，如大肠杆菌，进行接触，使它们之间发生基

因交换。在交叉产生的过程中，小的DNA碎片被转移到大的细胞内，从而实现了外源DNA的导入。 一旦成功导入外源DNA，研究人员还需要对其进行验证。验证的方法既可以是理化方法，如聚合酶链式反应（PCR）、酶切分析、DNA测序，也可以是生化和细胞学方法。通过这些验证实验，研究人员可以确认导入的外源基因已经集成到了肺炎双球菌自身的DNA序列中，从而更好地理解肺炎双球菌的基因组结构和表达规律。 总之，肺炎双球菌的转化实验对于深入研究其基因组结构和表达规律，为肺炎等相关疾病的研究和治疗提供了重要的基础。在进行实验时，需要谨慎选择外源DNA，严格控制DNA 量，有效导入外源DNA，并进行验证实验。这些措施可以保证实验结果的准确性和可靠性。

肺炎双球菌实验

对肺炎双球菌转化实验的三个疑点的辨析 对肺炎双球菌转化实验的教学中曾有过一些的疑问，特别是在反复备课、做习题、 上论坛讨论时感受到的疑问现有三个。 1、为什么格里菲思要做第四组实验？ 已知道格里菲思要求证的是肺炎双球菌是如何使人感染肺炎的，而以前我的思路 是，肺炎双球菌有两种，格里菲思只要证明何种使人患肺炎即可，也就是做完前 三组实验可以得出，活的S型菌使人患肺炎。然而他的实验却多做了一个第四组。 我曾也想过两种可能，一是混合思维，是否他特意将两者没有毒性的东西混在一起看1+1是否大于2？二是他想看看R型菌能否变为S型菌？ 而今早在一篇博客的文中我才知道，原来S型菌与R型菌有关系，他们的关系是 S型菌是野生型，而R型菌是S型菌的突变型，突变型的R型菌由于缺少了荚膜， 所以无法使小鼠患病。 所以为什么格里菲思要做第四组实验的原因是，S型菌能突变成R型菌，那么R 型菌能否变成S型菌呢？有什么办法能让R型菌变回S型菌呢？ TOP 初级会员 帖子 21 精华 积分 21 威望 注册时间2008-3-15 ∙个人空间∙发短消息∙加为好友 2楼大中小发表于 2009-2-27 08:36 只看该作者 第2个疑点，在第四组实验中，小鼠体内能否分离出R型菌。这个问题在论坛上曾有一题得到了许多老师的参与讨论，我所支持的观点是，不能，原因是R型菌无荚膜，被免疫杀死而不能在体内存活，只有S型菌才能在体内存活。 现在从R型菌是突变型的观点来看，野生的就只有S型菌，而R型菌只是在实验室的培养基培养时发现的，这点我原来有个疑问，如果有R型这种菌，那么在平时它们是怎样生活的呢？现在明白R型菌的存在场所和由来就晃然大悟了。