肺炎双球菌转化实验
肺炎双球菌转化实验
之
肺炎双球菌转化实验
学科学段：高中生物 适用教材：人教版
孟德尔通过豌豆 杂交实验发现了 基因的分离定律 和自由组合定律
摩尔根通过果蝇 实验证明了基因 位于染色体上
染色体由蛋白质 和DNA组成
格里菲思
F. Griffith 1887-1941
两种肺炎双球菌
多 糖 荚 膜
DOI: 10.1084/jem.79.2.137 | Published February 1, 1944
在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中，用DNA酶处理从S型活细菌
中提取的DNA并与R型菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型菌生 长。设置本实验步骤的目的是( )
A．证明R型菌的生长并不需要S型活细菌的DNA B．用以补充R型菌生长过程中所需要的营养物质 C．直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素 D．与以S型活细菌的DNA与R型菌混合培养的实验形成对照
D )
B．存活，死亡，存活，死亡 D．存活，死亡，存活，存活
下列是生物学发展史上的几个重要实验，其中没有应用放射性
同位素示踪技术的是(
)
A．验证光合作用释放的氧全部来自水
B．噬菌体侵染细菌的实验
C．肺炎双球菌的转化实验
D．研究分泌蛋白的合成分泌途径
视频制作：Page Wang 讲 解：Page Wang
艾弗里
肺炎双球菌
体外转化实验
S
型 细菌 分离提取
Oswald Avery 1877-1955
艾弗里
多糖
脂质
蛋白质
DNA DNA+DNA 酶
肺炎双球菌
体外转化实验
R型细菌 R型细菌 R型细菌 R型细菌 S型细菌 R型细菌
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？
7
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。
8
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？
5
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
肺炎双球菌的转化实验
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？
寻找转化因子：
在杀死的S型细菌中含有哪些物质？
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？
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？
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。
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？
3、分析实验结果，能得出什么结论？
实验结论：“转化因子”是DNA，
DNA才是遗传物质，而蛋白质等其他物 质不是遗传物质。（纠正了一个生物界的错误的普
遍共识）
这个实验结论足以让所有科学 家信服吗？
知识回顾 Knowledge Review
放映结束
蛋白质
ＤＮＡ
遗传物质究竟是蛋白质，还是DNA ？
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
两种肺炎双球菌
S型菌
R型菌
菌体 有多糖类的荚膜
菌落
表面光滑
能够使人患肺炎或 毒性 使小鼠患败血病。
有毒性
无多糖 类的荚 膜 表面粗 糙
无毒性
1.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。
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。
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。
肺炎双球菌的转化实验ppt培训课件
C 理由不包括( )
A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B．蛋白质与生物的性状密切相关 C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复 制 D．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信 息
加入
R型菌
结论S型：菌的DNDNAA 才是遗传物质
R型菌
S型菌
R型菌的培养基
加入
只长R型菌
S型菌的DNA+DNA酶 R型菌
R型菌的培养基
想一想
艾弗里实验提取的DNA里面还有部分的蛋白质残留， 因此部分科学家对艾弗里得出的结论“DNA才是主要 的遗传物质”提出质疑，那要怎么改进实验，有力 地证明DNA是遗传物质呢？
肺炎双球菌的转化实 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DNA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( )。
遗传物质：蛋白质？还是DNA?
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。
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
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。
艾弗里肺炎双球菌转化实验史实的
艾弗里肺炎双球菌转化实验史实的梳理与分析1实验还原艾弗里团队对肺炎双球菌“转化因子”的研究是揭露基因本质的重要实验，与科学史上的众多研究一样，该实验也是在前人基础上进行的：早在1928年，格里菲斯已在小鼠体内成功进行了肺炎双球菌的转化实验；1931年，Dawson 与Sia在试管内（而非小白鼠体内）成功实现了体外转化；1933年，Alloway 将S型菌破碎、过滤后得到无菌提取液，并发现这种无菌提取液也可以引起转化现象的发生。
无菌提取液同样能够引起转化给了艾弗里提示，说明提取液内含有被称为“转化因子”的物质。
于是，艾弗里花了10年的时间对“转化因子”进行研究。
由于艾弗里实验并不是检验“转化因子”究竟是哪种成分，而是提纯“转化因子”后加以鉴定，因此会牵涉到样品纯度的问题。
艾弗里团队通过观察菌落形态来判断转化活性，方法如下：对S型细菌提取液进行处理，然后稀释到不同梯度，加入含R型细菌的特定培养基中，如果菌落发生明显变化，就说明在相应梯度下能够发生转化，能引起转化的最低稀释梯度就表征了提取液处理物的转化活性。
实验发现除去多糖、蛋白质和核糖核酸并不会引起转化活性的太大变化。
艾弗里团队将“转化因子”不断纯化，最终提纯产物转化活性极高，在1.33x10-9g/mL的浓度下还可以引起4个平行实验中2个试管内R型细菌的转化。
他们对提纯的“转化因子”进行了一系列物理、化学和酶学分析，最后确定“转化因子”为DNA。
但由于提纯所得到的DNA纯度并非100%，就连艾弗里自己在1944年所发表的论文中也谨慎地指出“当然也有可能，前面谈到的这种物质的生物学活性并不是核酸的一种遗传特性，而是由于某些微量的其他物质所造成的”。
但同时，他也自信地指出“有可靠的证据充分说明它（DNA）实际上就是转化因素”。
可惜的是，由于蛋白质杂质的存在，这一划时代的研究成果在当时并未很快被科学家所接受。
2被忽视的原因为什么学界对艾弗里团队得出的结论并不信任呢？这种怀疑一定程度上与20世纪早期的一项错误推论有关，即1915年的诺贝尔化学奖得主威尔斯塔特曾宣称获得了不含蛋白质的酶，并得出酶不是蛋白质的结论，但后来被证明他的制备物中未检测到蛋白质是因为其含量过低，实际上酶活性还是来自于蛋白质。
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。
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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。