高中生物知识点总结：肺炎双球菌的转化实验
高中生物人教版必修二第三章知识点总结
必修二知识点归纳班级：姓名：第三章基因的本质第1节 DNA是主要的遗传物质1、DNA是遗传物质的探索过程S型细菌有毒，会使小鼠死亡；R型细菌无毒，不会使小鼠死亡。
（1）肺炎双球菌的体内转化实验：格里菲思①实验结论：已加热杀死的S型细菌中含有转化因子，促使R型无毒细菌转化为S型有毒细菌。
②此实验只说明有转化因子，并未证明转化因子是什么。
（2）肺炎双球菌的体外转化实验：艾弗里①设计思路：设法将S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等分开，分别单独、直接地研究它们的作用。
②S型细菌中只有DNA才是转化因子，即DNA是遗传物质。
（此实验证明了转化因子是DNA）★（3）噬菌体侵染细菌：放射性同位素标记法（赫尔希和蔡斯）①用32P标记一组噬菌体的DNA，用35S标记另一组噬菌体的蛋白质。
②实验过程：a.标记大肠杆菌：用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌；b.标记T2噬菌体：分别用上述大肠杆菌培养噬菌体，得到被标记为32P和35S的T2噬菌体；c.用标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌：保温、搅拌、离心（目的）；1）搅拌：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；2）离心：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
d.检测放射性。
③实验结果：用35S标记的一组实验，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在沉淀物中。
表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质留在外面。
④实验结论：DNA是遗传物质。
2、T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的过程：吸附、注入、合成、组装、释放。
3、绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
（某些病毒的遗传物质是RNA）第2节 DNA分子的结构1、DNA的相关知识回顾：（1）DNA的组成元素：C、H、O、N、P 结构：一般为双链（2）DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸（4种）1分子脱氧核苷酸=1分子磷酸+ 1分子脱氧核糖+ 1分子含氮碱基（A、T、G、C）（3）脱氧核苷酸不同的原因：含氮碱基不同★2、DNA的结构特点：①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
肺炎双球菌转化实验
【实验结论】
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”。产生S型菌
如何设计实验来确定转化因子：
将DNA和蛋白质等物质区分开， 直接、单独的观察各自作用
（二） 艾弗里的实验
实验过程： S型活细菌
多糖 脂类 蛋白质 RNA
DNA DNA水解物
分别与R型活细菌混合培养
遗传物质。
以上转化实验表明：
DNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质
肺炎双球菌转化实验
蛋白质 RNA 多糖
DNA
DNA +DNA酶
分别加入到培养R型细菌的培养基中
只得到 R型
只得到 只得到 既有R型,也有S型 只得到 R型 R型 R型 R型 S型
S型菌 光滑， 有荚膜，有毒，可致死
A、将R型活菌注入小鼠体内
一段时间后
B、将S型活菌注入小鼠体内
一段时间后
C、将加热杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
D、将R型活菌与杀死的S型菌注入小鼠体内
R型活菌 加热杀死S型菌
一段时间后
S型活菌
细菌发生转化，性状的转化可以遗传。
过程探究一：格里菲斯实验
1、对比A、B组的实验现象，这说明了什么？
无毒性的S型细菌使小鼠死亡 型 2、D组小鼠为什么会死亡？ 由于体内有S型活细菌活细菌
3、S型活细菌是怎样出现的？
活的R型菌转化成了S型活细菌与被加
4、什么使R型菌转化成活的S型细菌的？
加热杀死的S型菌使活的R型菌发生了转化
•
这些转化成的S型细菌的后代也是有毒性的S型细菌，可见这种性状的转化是可以遗传的。
蛋白质 DNA
染色体 主讲人：冯彦侠
高中生物必修二第三章第四章总结打印的
3.1 DNA是主要遗传物质知识点一、肺炎双球菌转化实验（一）格里菲思体内转化实验*实验材料：两种肺炎双球菌R菌：菌落表面_____荚膜，______毒S菌：菌落表面_____荚膜，_____毒*实验原理：S型菌可使小鼠患败血症死亡*实验过程：①无毒活R菌+ 小鼠结果小鼠_____；②有毒活S菌+ 小鼠结果小鼠_____；③加热杀死的S菌+ 小鼠结果小鼠_____；④活R菌+ 加热杀死的S菌+小鼠结果小鼠_____，分离出_____ ；说明S菌体内含有使R菌_____为S菌的物质。
实验结论：在加热杀死的S菌体内含有“”，将R菌转化成S菌。
巧记：R不死，S死；加热不死，混合死。
（二）艾弗里体外转化实验*实验材料：两种肺炎双球菌*实验原理：对S型细菌的成分提取、分离、鉴定，并与R型细菌混合培养，以观察各成分的作用*实验过程：多糖、RNA或蛋白质R菌活S菌DNA + R菌培养基R菌+_____ 菌DNA+ DNA酶R菌(一)实验方法和原理：方法：放射性同位素标记法原理：T2噬菌体以自己的DNA为模板，利用宿主细胞内的物质合成自身组成物质而实现增殖(二)实验思路：用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接、单独地去观察它们的作用。
(三)实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌（1）T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的细菌病毒，其结构非常简单，仅由和两种物质组成。
（2）用32P标记噬菌体的_____, 用35S 标记噬菌体的_____ 。
思考：能否直接标记T2噬菌体？为什么？如何获得被标记的T2噬菌体？标记过程：先通过培养基（含35S或32P）标记大肠杆菌，后通过噬菌体侵染大肠杆菌而被标记。
噬菌体侵染细菌的过程：吸附侵入合成组装释放(四)赫尔希和蔡斯的实验过程①标记细菌细菌+含35S培养基含35S的细菌细菌+含32P培养基含32P的细菌②标记噬菌体噬菌体+含35S的细菌含35S的噬菌体噬菌体+含32P 的细菌含32P的噬菌体③噬菌体侵染细菌含35S的噬菌体+细菌（搅拌、离心）上清液中放射性含32P的噬菌体+细菌（搅拌、离心）沉淀物中放射性(五)实验结果：亲代噬菌体中用_____ 标记的蛋白质外壳留在外面，用_____ 标记的DNA进入大肠杆菌内，子代噬菌体的性状是通过亲代的_____ 遗传的。
肺炎双球菌的转化实验
艾弗里
通过确凿的实验证据向遗传物质 是蛋白质的观点提出挑战的，首 先是艾弗里，而艾弗里的实验又 是在格里菲思的实验基础上进行 的。
艾弗里
肺炎双球菌的转化实验
材料：小白鼠、 2种肺炎双球菌
R型细菌： 表面粗糙 不具多糖荚膜 无毒性
S型细菌： 表面光滑 具多糖荚膜 有毒性
第四组
想一想
1.这种“转化因子”是什么吗？
可能是蛋白质、DNA，也可能是其他物质。
2.如果要确定究竟是哪种物质起转化作用，最关键的步 骤是什么？ 需要将蛋白质、DNA和其他物质分离开，提纯和鉴定， 并单独地观察它们各自的作用。
加入 S型菌的蛋白质或S 型菌的荚膜多糖
只长R型菌
R型菌
R型菌的培养基
肺炎双球菌转化实验
对遗传物质的早期推测
20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗 传物质。 20世纪30年代初，人们认识到DNA的基本结构，即
由于对A分子的结构没有清晰的了解，所以主导的观点 仍然是蛋白质是遗传物质。
资料： 20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和 DNA组成的。
练习题
2.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。
B 根据上述实验，下列说法正确的是( )。
练习题
1.探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人 们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的
C 理由不包括( )
A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
肺炎双球菌转化实验
〔二〕 艾弗里的实验
实验过程：
S型活细菌
多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA水解物
分别与R型活细菌混合培养
R
RR
R R S 多R
少
数数
RS
实验 二 ——艾弗里及 同事的肺炎双球 菌体外转化实验
• 1、如何设置实验组与对照组？ • 各组互为对照 • 2、如何防止无关因素的影响？ • 等量原那么。各组放到同样的条件下培
养
• 3、观察的内容？预期的结果？ • 观察菌落
艾弗里实验结论：
转化因子是DNA， DNA是使R型细 菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是 遗传物质。
以上转化实验说明：
DNA是遗传物质 蛋白质不是遗传物质
肺炎双球菌转化实验
蛋白质 RNA 多糖
DNA
DNA +DNA酶
分别参加到培养R型细菌的培养基中
只得到 R型
只得到 只得到 既有R型,也有S型 只得到
R型 R型
R型
R型 S型
A、将R型活菌注入小鼠体内
一段时间后
B、将S型活菌注入小鼠体内
一段时间后
C、将加热杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
D、将R型活菌与杀死的S型菌注入小鼠体内
R型活菌 加热杀死S型菌
一段时间后
S型活菌
细菌发生转化，性状的转化可以遗传。
过程探究一：格里菲斯实验
1、比照A、B组的实验现象，这说明了什么？ 无毒性的S型细菌使小鼠死亡 型 2、D组小鼠为什么会死亡？
蛋白质 DNA
染色体
DNA是主要的遗传物质的证据
格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验 艾弗里肺炎双球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌的实验
肺炎双球菌转化实验(精)
多 糖 类 荚 膜
R型菌
（粗糙、 无毒性）
S型菌
（光滑、 有毒性）
1、将R型活菌注入小鼠体内
一段时间后
2、将S型活菌注入小鼠体内
一段时间后
3、将杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
4、将R型活菌与杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
细菌发生转化，性状的转化可以遗传。
结论: 在这些病毒中,RNA是遗传物质
课堂 小结
核酸是生物的遗传物质，核
酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和 核糖核酸（RNA），绝大多数生
物都是以DNA作为遗传物质的，
因此DNA是主要的遗传物质。
格里菲思实验结论：
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
蛋白质 RNA 多糖
DNA
DNA +DNA酶
分别加入到培养R型细菌的培养基中
只得到 R型
只得到 只得到 既有R型,也有S型 只得到 R型 R型 R型 R型 S型
艾弗里实验结论：
转化因子是DNA， DNA是使R型 细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA
DNA含 32P 的噬菌体
用放射性同位素35S标记外壳蛋白质
细菌内无放射性 噬菌体内无放射性
用放射性同位素32P标记内部DNA
细菌内有放射性
噬菌体内有放射性
用32P和35S噬菌体去侵染未标记细菌的过程: (1)短时间保温的目的:
包括子代噬菌体DNA和蛋白质外壳的 合成、组装、细菌未裂解阶段，保温为噬 菌体培养提供适宜的条件。
是遗传物质。
以上转化实验表明：
DNA是遗传物质
实 验 二 ——噬菌体侵染细菌的实验
格里菲斯肺炎双球菌转化实验
格里菲斯肺炎双球菌转化实验格里菲斯肺炎双球菌（Streptococcus pneumoniae）是一种致命病原菌，在引起呼吸系统感染等方面具有很强的致病性。
本实验旨在通过转化实验，将一种无毒菌株的DNA片段导入到格里菲斯肺炎双球菌中，使其转化为有毒菌株，并通过实验过程了解转化的基本原理和步骤。
实验步骤1. 制备无菌培养基和细菌将适量的无菌培养基装入试管中，并通过高压蒸汽灭菌器进行消毒。
然后，在无菌操作台上将菌株接种到培养基上，用微量环将细菌划线分成两部分，分别留有足够的空间进行转化。
2. 提取DNA和制备转化DNA从无毒菌株中提取DNA，并使其在一定程度上纯化。
将所制备的转化DNA加入无菌水中，适量搅拌，并放置一定的时间后，转化DNA就能够被合适的细胞吞噬，从而使其发生转化。
3. 执行转化实验将含有转化DNA的无菌水滴加入到第一部分菌株中，通过育种和培养后，将培养基涂在固体平板上，进行筛选。
观察并鉴定产生的菌落，确认转化是否实现。
实验结果分析经过鉴定，蓝色菌落为受到了DNA转化的菌株，即有毒菌株，红色菌落为未受到DNA转化的菌株，即无毒菌株。
得出所需要的有毒菌株。
实验小结在本实验中，我们掌握了基本的转化实验步骤和原理，并成功实现了格里菲斯肺炎双球菌的转化。
此外，实验的成功需要掌握一定的无菌实验技巧，并且对于细胞吞噬机制有一定的了解。
本实验为以后进一步的基因操作提供了基础。
参考文献[1] 杨洪谷, 姜永林, 郝威勇. 分子生物学实验指导. 北京：科学出版社, 2000.[2] 郭孝忆, 李树植, 彭平. 实验室常用分子生物学技术. 北京：人民卫生出版社, 2004.。
肺炎双球菌转化实验
注射有毒S型活菌→小鼠死亡
将加热杀死的S型菌和R型活菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内R型和S 型菌的含量变化。
分析：1.曲线ab段下降的原因是因为R型细菌被小鼠的免疫系统所消灭。
2.曲线bc段的上升时因为S型菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降 低所致。
实验结论：
只有S菌的DNA
能使活R菌转化为 S菌，而且纯度越 高转化效率也越 高，证明DNA是 遗传物质。
R 型 和 S 型 细 菌 转 化 过 程
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）。
肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌
Pneumococcus
肺炎链球菌是双球菌属的革兰氏阳性细菌，肺炎链球菌在自然界中分布广 泛，常生活在正常人的鼻腔中，多数不致病或致病力很弱，少数致病力较强。 此菌存在着两种类型：
R型： 菌体无荚膜，菌落粗糙，一般无致病性；通常在
52～56℃，15～20分钟菌体即被杀死。
实验缺憾
艾弗里的实验并非无懈可击，人们发现他的第一个 实验中的DNA纯度不够，因为实验纯度最高的DNA样 品中也含0.02％的蛋白质，所以不能彻底排除蛋白质的 影响。
尽管艾弗里的第三个实验能做出一些解释，但是人
们仍然可以认为是DNA和蛋白质共同作用完成细菌的 转化，即无法完全排除蛋白质可能起了作用的怀疑。
S型：菌体有荚膜，菌落光滑，致病性较强，为有毒株。
荚膜（capsule）：是指某些细菌在一定条件下或生长发育到
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
6.1.1肺炎双球菌的转化实验
加入S型细 菌的物质
蛋白质 荚膜多糖
DNA DNA(经DNA酶处理)
培养皿 长菌情况
R型 R型 R型、S型 R型
A.①不能证明S型细菌的蛋白质不是转化因子 B.②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性 C.③和④说明S型细菌的DNA是转化因子 D.①～④说明DNA是主要的遗传物质
解析:第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌 转化为S型菌无关;第③组实验说明DNA与R型菌转 化为S型菌有关;第④组实验说明DNA被水解后的产 物不能使R型菌转化为S型菌;①～④只能说明DNA 是遗传物质,而不能说明DNA是主要的遗传物质。
解析:转化率与所提取的S型细菌的DNA纯度有 关,DNA纯度越高转化的效率也越高;体内转化实验 只证明了S型细菌中存在某种“转化因子”,没有证 明DNA是遗传物质;S型细菌的DNA使R型细菌转 化为S型细菌,从而导致小鼠死亡;肺炎双球菌转化 的实质是基因重组。
2．理解“转化”的两个关键点 (1)转化的实质是基因重组而非基因突变 肺炎双球菌转化实验中 S 型细菌的 DNA 片段整合到 R 型细菌的 DNA 中， 使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。 (2)S 型细菌死亡实质 加热使蛋白质变性，表现为细菌生命活动的终止；加热时可以破坏 DNA 双链间的氢键，使 DNA 的双螺旋结构被破坏，在温度降低后可恢复原结构， 保持其作为遗传物质的功能。
解析:四组实验相互对照,四组实验均为实验组;实验 2中小鼠体内只存在S型细菌;该实验只能证明转化 因子的存在,但不能证明其化学成分。
2.(2019·山西太原月考)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进
行实验,结果如表所示。由表可知( C )
实验 组号 ① ② ③ ④
接种 菌型 R型 R型 R型 R型