肺炎双球菌转化实验
肺炎双球菌转化实验
肺炎双球菌转化实验
无毒的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合注入小鼠体内，出现了S型活细菌，这是为什么？
当煮沸杀死S型肺炎双球菌时，细胞中的DNA分子可断裂为100多个片段，每个片段上至少有20个左右的基因将这些呈游离状态的DNA分子片段注射到小鼠体内，有关基因不能进行复制和表达，因而不能产生活的S型肺炎双球菌，小鼠没有生命危险。
将R型活菌与S 型DNA分子片段混合后，当R型菌群数量增长达到高峰时，细菌会出现失去局部细胞壁的现象，此时的细菌的细胞膜表面约有30-80个能结合S型DNA分子片段的结合点，使具有转化功能的DNA分子片段（转化因子）结合在R型菌体细胞表面。
然后DNA分子片段的一条链被R型菌体细胞膜上的核酸酶分解，另一条链进入R型菌体细胞，并通过整合作用与R型菌体细胞的DNA重组。
这样，使接受S型DNA 分子片段的R型菌体，转化为S型肺炎双球菌。
肺炎双球菌的转化实验(课堂PPT)
菌落
表面光滑
无多糖 类的荚 膜
表面粗 糙
能够使人患肺炎或 毒性 使小鼠患败血病。
有毒性
无毒性
2
3
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。
2.将有毒性S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡。 3.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。
4.将无毒性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。
加热杀死的S型细菌
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA
但究竟哪一个才是转化因子呢？
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在证明DNA还是蛋白质或其他物 质是遗传物质的实验中最关键的设计 思路是什么？
必须将蛋白质、其他物质与 DNA分开，单独、直接地观察它们 的作用，才能确定究竟谁是遗传物 质。
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二、 艾弗里确定转化因子的实验
实验过程： S型菌的DNA人人网仅提供信息存储空间仅对用户上传内容的表现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
蛋白质
ＤＮＡ
遗传物质究竟是蛋白质，还是DNA ？
1
肺炎双球菌的转化实验
一.格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验
实验材料： 小鼠
两种肺炎双ห้องสมุดไป่ตู้菌
S型菌
R型菌
菌体 有多糖类的荚膜
思考？
1.对比分析第一、二组说明什么？第二、三组 说明什么？第三、四组又说明什么？ 2.该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验的 结论是什么？
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格里菲思实实验验的结结论论：是什么?
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
“转化因子”是什么？
肺炎双球菌的转化实验
02
目录
肺炎双球菌的转化现象最早是由英国的细菌学家格里菲斯(Griffith) 1928年发现的。
什么 是肺炎双球菌？
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。
实验材料：
R型和S型菌株 S型菌 R型菌
1
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；
2
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。
肺炎双球菌转化的实验过程
将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内， 小鼠不死亡。
将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。
实验表明：
由此说明RNA、脂类、蛋白质、荚膜多糖和用DNA酶处理的DNA均不引起
1
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
。
2
DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。
01
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影响R型菌转化的因素：
供体细胞DNA浓度。浓度越高， 转化率越高。
两种细菌的亲缘关系。亲缘关 系越近，转化越容易。
［实验设计］寻找转化因子：
01
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关键思路：
把各种化合物分开， 单独观察，确定唯一 变量 。
设计方法：
把由S型细菌中分离， 提取出的各种成分， 单独作用于R型细菌。
艾弗里的实验：
DNA
蛋白质和活菌混合培养才 出现了S型活细菌， 这是一部分 R型菌 转化产生有毒的、 有荚膜的S型活细菌。
三、将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。
格里菲斯肺炎双球菌转化实验
★★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 D N A ，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。
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。
肺炎双球菌转化实验
肺炎双球菌的特性
肺炎双球菌有多种形 态，包括荚膜、无荚 膜和粗糙型等。
无荚膜型肺炎双球菌 的抵抗力较弱，容易 在环境中消亡。
荚膜型肺炎双球菌的 抵抗力较强，可在环 境中存活较长时间。
实验前的理论背景
在实验之前，科学家们已经知 道细菌可以通过某种方式将遗 传物质传递给其他细菌。
伦理审查的重要性
该实验引发的伦理问题突显了对涉及动物和人体的实验进行伦理审 查的重要性，以减少不必要的伤害并遵循伦理原则。
跨学科研究的价值
该实验展示了生物学与化学等学科交叉研究的价值，为后续跨学科 研究提供了借鉴和启示。
感谢您的观看
THANKS
对医学和农业的影响
这一发现对医学和农业领域产生了深远的影响，为疾病诊断、预防和 治疗以及农作物育种等方面提供了重要的理论和实践支持。
04 实验的影响与意义
对生物学的贡献
1 2 3
证实了DNA是遗传物质
肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质，这 一发现奠定了现代遗传学的基础。
揭示了基因和遗传病的本质
05 实验的争议与后续研究
实验的争议
实验伦理问题
肺炎双球菌转化实验涉及到活体动物实验，引发了关于实 验伦理的争议。批评者认为该实验对动物造成了不必要的 痛苦和伤害。
实验方法的质疑
有学者对肺炎双球菌转化实验的方法提出质疑，认为实验 结果可能受到污染或操作误差的影响，导致实验结论不可 靠。
转化机制的争议
尽管肺炎双球菌转化实验证明了遗传物质转移，但关于转 化机制的细节存在争议。例如，关于转化因子的性质和作 用方式仍需进一步研究。
后续研究的发展
肺炎双球菌的体内转化实验
将加热杀死后的S型注射到小白鼠 体内
将无毒性的R型细菌与加热杀死后 的S型细菌混合，注封到小白鼠体 内
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前三组实验互为对照实验
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肺炎双球菌转化的实验过程
• 实验步骤1：将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内 • 实验结果1：小鼠不死亡。
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• 二、 实验步骤2： 将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内 • 实验结果2： 小鼠患败血症死亡。
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• 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
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• 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
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• 三、实验步骤3：将加热杀死后的S型细菌注射到 小鼠体内 实验结果3：小鼠不死亡。
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• 四、实验步骤4：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，
• 实验结果4:小鼠患败血症死亡。
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过程回顾
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实验结论
• 无毒性的R型活细菌在与被加热杀死的S型 细菌混合后，转化成了有毒性的S型活细 菌。
• 细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只 有核酸和蛋白质外壳。
• 繁殖快。细菌20～30 min就可繁殖一代， 病毒短时间内可大量繁殖。
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肺炎双球菌
• 肺炎双球菌是一种病原菌，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。
• 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
肺炎双球菌的体内转化实验
03
实验结论
转化因子的确定
转化因子
肺炎双球菌的转化因子是DNA，而不是蛋白质 或多糖。
转化因子的来源
转化因子来自供体菌，而不是自发产生或由培 养基中的物质产生。
转化因子的作用
转化因子携带了新的遗传信息，使受体菌获得新的遗传性状。
转化过程的解释
吸附
供体菌与受体菌接触，转化因子吸附在受体 菌表面。
疾病预防
了解肺炎双球菌的转化过程有助于预防疾病 的发生，例如通过改善生活习惯、加强环境 卫生等措施来降低感染风险。
04
实验的争议与后续研究
实验的争议点
实验伦理问题
01
该实验涉及对活体动物进行感染，伦理问题引发了广
泛的争议。
实验方法的准确性
02 有学者质疑实验方法的准确性，认为实验结果可能存
在偏差。
提高科学研究的伦理意识
该实验引发的伦理争议提高了科学界的伦理意识，促进了科学研究 的规范化和伦理审查机制的建立。
05
实验的意义与启示
对细菌学的贡献
证实了细菌在人体内可以发生转化
肺炎双球菌的体内转化实验证明了不同菌株间的遗传物质可以转移，从而引起细菌性状 发生改变，这一发现对细菌学的发展产生了深远影响。
02
揭示了基因重组的机 制
该实验揭示了基因重组的机制，为后 续研究基因重组提供了理论基础和实 验依据。
03
证明了DNA是遗传物 质
肺炎双球菌的体内转化实验证明了 DNA是遗传物质，这一发现奠定了现 代遗传学的基础。
对疾病治疗的推动
推动了抗生素的临床应用
肺炎双球菌的体内转化实验为抗生素的临床应用提供了理论基础，推动了抗生素在临床上的广泛应用，为疾病治 疗提供了有效手段。
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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：Biblioteka 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。
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
（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
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。
《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？
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DNADNADNA水解物
分别与R型活细菌混合培养
R RR SR
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
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
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。
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。
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（）
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。
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；