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，形成杂合细菌，通过分裂生殖形成R型和S型两种后代，不象许多人认为的（R型直接变成S型）；
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—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—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℃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bc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。