从不同角度透视肺炎双球菌转化实验

1、从不同角度透视肺炎双球菌转化实验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。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

2、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

3、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，而小鼠患败血病?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 60C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容液加热到沸点时，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、。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：供体细胞 DNA的纯度。DNA越纯，转化率就越高。两种细菌的亲缘关系。亲 缘关系越近，转化越容易。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

5、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，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处理的组为实验组

6、，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，故组之间形成条件对照，其中组为 实验组，组为对照组；而组和组之间形成空白对照，其中组为实验组，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?S型的蛋白质与R型细菌混合后，培养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 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,)*含在小鼠体内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

7、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be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:ffiS型细菌的蛋白质+R型活细菌兰整S型细菌英膜的多糖祢型浮田菌TR型菌落；©S型细菌的DNA+R型活细菌空©S型細菌的DNA+DKA水解酶+R型活细菌 翹兰下列有关叙述中，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 .组之间形成条件对照，其中组为对照组，组为实验组C.和组之间形成空白对照，其中组为实验组，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处理的组为实验组，而蛋白质或多糖虽然是实验 所实施的