肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

1、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)教案【情境創(chuàng)設(shè)】 前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了孟德爾遺傳規(guī)律、細(xì)胞有絲分裂、減數(shù) 分裂和受精作用，在學(xué)習(xí)過程中，我們知道生物的遺傳和變異與細(xì)胞中的染色體 有關(guān)，也逐漸認(rèn)識(shí)到染色體在生物的遺傳中具有重要作用。同時(shí)也知道了染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。那么，這兩種物質(zhì)究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？授課：目前，DNA是遺傳物質(zhì)早就眾所周知，比如 DNA指紋法、親子鑒定 利用的都是DNA是主要的遺傳物質(zhì)?？墒窃谠缙?，是不是一開始人們都認(rèn)為 DNA是主要的遺傳物質(zhì)？如果不是那之前人們認(rèn)為的遺傳物質(zhì)是什么呢？問；20世紀(jì)二三十年代，人們當(dāng)時(shí)認(rèn)為哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)？為何會(huì)有這樣 的觀點(diǎn)？答：人們當(dāng)

2、時(shí)對(duì)的DNA 了解很少，而且構(gòu)成DNA脫氧核甘酸只有4種， 把它和生物多樣性很難聯(lián)系在一起，反而是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類眾多，和生 物多樣性聯(lián)系在一起看似容易理解。所以人們就認(rèn)為遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)。那人們什么時(shí)候開始認(rèn)識(shí)到 DNA才是遺傳物質(zhì)？當(dāng)然，這還要從肺炎雙 球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)說起。肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1） 1928體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（格里菲思）看著這個(gè)題目，我們先來看一下什么肺炎雙球菌？肺炎雙球菌是一種什么樣 的生物？答：肺炎雙球菌稱肺炎鏈球菌，屬于原核微生物。根據(jù)菌落的特征分為兩種 類型：光滑型（S型）和粗糙型（R型），S和R分別是英語單詞smooth（光?t ）和 rough（粗糙）的第一個(gè)字母

3、。S型細(xì)菌的菌體有多糖構(gòu)成的莢膜，菌落光滑，當(dāng)侵 染人和動(dòng)物時(shí)能使其患病死亡;R型細(xì)菌的菌體無多糖構(gòu)成的莢膜，菌落粗糙， 不會(huì)使人和動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生病變。通過以上講解，我們知道肺炎雙球菌分為 S型和R型，那為何S型細(xì)菌會(huì) 致病，而R型細(xì)菌不能致?。看穑寒?dāng)細(xì)菌進(jìn)入人或動(dòng)物體后，由于免疫效應(yīng)，都要被吞噬細(xì)胞吞噬消化， 加以消滅。由于S型細(xì)菌有莢膜，進(jìn)入吞噬細(xì)胞后，受莢膜的保護(hù)，能抵抗吞噬 細(xì)胞的吞噬和消化，從而能迅速增殖、擴(kuò)散，引起機(jī)體發(fā)生疾病。而 R型細(xì)菌 無莢膜，則能被吞噬細(xì)胞吞噬、消化，所以不能使機(jī)體患病。了解了肺炎雙球菌，讓我們來看一下格里菲思是怎樣用小鼠來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的？ 過程： 無毒性R型肺炎

4、雙球菌感染小鼠，小鼠存活 d 有毒性S型肺炎雙球菌感染小鼠，小鼠死亡 殺死的有毒性S型肺炎雙球菌感染小鼠，小鼠存活 殺死的有毒性S型肺炎雙球菌+活的無毒性 R型肺炎雙球菌感染小鼠, 小鼠死亡請(qǐng)一學(xué)生敘述各組實(shí)驗(yàn)的做法及現(xiàn)象：無毒性的R型活細(xì)菌注射到鼠體內(nèi)，鼠不死亡；有毒性的S型活細(xì)菌注射到鼠體內(nèi)，鼠死亡；加熱殺死的S型細(xì)菌注射到鼠體內(nèi)，鼠不死亡；無毒性的R型活細(xì)菌與加熱殺死的S細(xì)菌混合后注射到鼠體內(nèi)，鼠死亡 好，接下來讓我們分析一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。問：第一組和第二組對(duì)照說明了什么？答：活的R型細(xì)菌不具有致死性和活的 S型細(xì)菌具有致死性。問：第二組和第三組對(duì)照說明了什么？答：死亡的S型細(xì)菌不具有致死性

5、。問：第三組和第四組對(duì)照說明了什么？是死的 S型細(xì)菌復(fù)活還是活的R型 變成了 S型？支持死的S型細(xì)菌復(fù)活，講一下理由？支持活的 R型變成了 S型 的，講一下理由？答：蛋白質(zhì)具有一定的空間結(jié)構(gòu)才具有生理活性， 加熱會(huì)破壞蛋白質(zhì)的空間 結(jié)構(gòu)（變性），且該過程不可逆。所以加熱后蛋白質(zhì)變性失活，不可能再恢復(fù)其 功能（可以高溫下酶失活為例）。而蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的承擔(dān)者，蛋白質(zhì)失活了， 生命活動(dòng)就不可能再恢復(fù)，也就是說熱殺死的S型是不可能復(fù)活的。那就說明了 已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中，必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)一 “轉(zhuǎn)化 因子”，這種轉(zhuǎn)化因子可以將無毒性的 R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌。 那

6、么這種轉(zhuǎn)化因子是什么呢？格里菲思并沒有弄清楚， 后來的科學(xué)家不斷的探究, 因此，直至1944年，美國的科學(xué)家艾弗里和他的同事才進(jìn)行了確定轉(zhuǎn)化因子的 實(shí)驗(yàn)，并獲得了成功。（2） 1944年體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（艾弗里）他們的做法是從S型活細(xì)菌中提取出了 DNA,蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，分別 將它們加入培養(yǎng)R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中。（44頁）有毒性S型肺炎雙球菌成分分離#分離出的三種成分，分 A、B、C三組試驗(yàn)A.蛋白質(zhì)+活的無毒性R型感染小鼠，小鼠存活B. DNA+活的無毒性R型感染小鼠，小鼠死亡C.多糖+活的無毒性R型感染小鼠，小鼠存活請(qǐng)一學(xué)生敘述各組實(shí)驗(yàn)的做法及現(xiàn)象：S型活細(xì)菌糖 蜜白質(zhì) DNA DNA DN

7、A水解物分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)RR R S R提問：艾弗里實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？（板書：結(jié)論）（引導(dǎo)：DNA是轉(zhuǎn)化因子，是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定的遺傳變化的物質(zhì)，即 DNA是遺傳物質(zhì)）結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)講述：因?yàn)榘ダ锏膶?shí)驗(yàn)提取的DN秋雜有少量蛋白質(zhì)，所以有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié) 論仍有懷疑，讓我們下節(jié)課看看DNA遺傳物質(zhì)的另一個(gè)證明實(shí)驗(yàn)：噬菌體侵染 細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)（44- 45頁），課下先預(yù)習(xí)一下?！镜湫屠}】肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，在培養(yǎng)有 R型細(xì)菌的A、B、C、D四個(gè)試管，依次 分別放入從S型活細(xì)菌中提取的DNA和DNA 酶、蛋白質(zhì)、多糖，經(jīng)過培養(yǎng)，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)有R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的是（課堂小結(jié)1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)

8、化實(shí)驗(yàn)一一證明 DNA是遺傳物質(zhì)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1 .肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1） . 1928體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論（2） .1944體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論十一、課后作業(yè)2. （2012 福州質(zhì)檢）格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)如下：將無毒的R型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡；將有毒的S型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠患敗血癥死亡；將加熱殺死的S型細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡；將R型活細(xì)菌與加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，注入小鼠體內(nèi)，小鼠患敗血癥 死亡。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）。A.整個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了 DNA是轉(zhuǎn)化因子B.實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)可作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)照C.實(shí)驗(yàn)中的死亡小鼠體內(nèi)S型活細(xì)菌毒性不能穩(wěn)定遺傳D

9、.重復(fù)做實(shí)驗(yàn)與，得到同樣的結(jié)果，說明 S型活細(xì)菌由R型活細(xì)菌突變而 來解析格里菲思的肺炎雙球菌體內(nèi)”化實(shí)驗(yàn)說明加熱殺死的S型細(xì)菌可以使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，但不能證明 DNA是轉(zhuǎn)化因子，A錯(cuò)誤；在體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每 一組既是實(shí)驗(yàn)組，又是其他組別的對(duì)照組，B正確；R型細(xì)菌轉(zhuǎn)變成S型細(xì)菌是因?yàn)槠浣邮芰?S型細(xì)菌的DNA,屬可遺傳變異，C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)所涉及的變異 為基因重組，D錯(cuò)誤。答案B小鼠體內(nèi)中錯(cuò)誤的是（5根地圜H型細(xì)話曲線砧段下降是因?yàn)椴糠諶型細(xì)菌被小鼠的免殘系統(tǒng)所消滅答案觀察菌落生長情況在小鼠體內(nèi)s型和R型細(xì)菌含量變化情況如圖所示。下到有關(guān)敘述<201陜西咸陽?？迹⒓訜釟⑺赖腟型細(xì)菌與R

10、型活細(xì)菌相混合后，注射到曲線從段上升，與S型細(xì)菌使小鼠發(fā)病后免凌力降低有美在第4組培養(yǎng)裝置中有S至茵落口12* （15分）（2010寶雞質(zhì)檢）市炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)力是科學(xué)家在對(duì)生物遺傳物質(zhì) 的探究過程中所做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。種的菌種見圖中文字所述）；將接種后的培養(yǎng)裝置放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時(shí)間11.就 MTl*某人曾重復(fù)了 “薩炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),"步驟如下:將一部分S型細(xì)菌加熱殺死；制備符合要求的培養(yǎng)基，并分為若干組，將菌種分別接種到各組培養(yǎng)基上（接D. S型細(xì)菌數(shù)量從0開始增多懸由于R型細(xì)菌基因突變的結(jié)果 解析§型細(xì)菌的數(shù)量從0開始增多，是因?yàn)镾型細(xì)菌中的轉(zhuǎn)化| 堂轉(zhuǎn)化為S莖繳藥

11、的結(jié)果.屬于基因重組.轉(zhuǎn)化起曲時(shí)同在死亡的小鼠體內(nèi)可分離出5型和R型兩和活細(xì)菌況幽桑時(shí)加西皋姓的片m聊 帆曲也 9正常H嘲曲混合本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是 0Q)艾弗里等人通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在上述細(xì)菌轉(zhuǎn)化過程中,起轉(zhuǎn)化作用的是DNA.請(qǐng)利用DNA再作試劑.選擇適蘭的材料用具,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)江“促進(jìn)R型 細(xì)菌轉(zhuǎn)化成0型細(xì)菌的物質(zhì)是DNA”，并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)具，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論匚 材料用具,R型菌、§型菌、DNA需、蒸甯水、制各培養(yǎng)基所需的原料.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，第一步；從S型細(xì)菌中提取DNA;第二步，制備符合要求的培養(yǎng)基，將其均分為三組，標(biāo)為A, B、C,請(qǐng)將處理 方法填寫在表珞中工編號(hào)ABC處理方法不加任

12、何提取物第三步將R型細(xì)菌分別接種到三組培養(yǎng)基上I第四步，將接種后的培養(yǎng)裝置放在適宜溫度下培養(yǎng)一段時(shí)間，觀察菌落生長情況.預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果上，得出結(jié)論：二(3)回答下列問題e£ “肺炎雙球商轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”以細(xì)菌為實(shí)驗(yàn)材料主要是由于細(xì)菌具有等優(yōu)點(diǎn),(寫出兩點(diǎn))艾弗里實(shí)驗(yàn)最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是：, 寫出艾弗里實(shí)驗(yàn)采用的主要技術(shù)手段；：(寫出兩種) 答案(1)S型細(xì)菌中的某種物質(zhì)(轉(zhuǎn)化因子)能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌 (2)1B組:加入提取的S型細(xì)菌DNA C組戶口人提取的S型細(xì)菌DNA和DNA 齒 A、C兩組培養(yǎng)裝置中未出現(xiàn)S型菌落,B組培養(yǎng)裝置中出現(xiàn)S型菌落 使R型細(xì)窗轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的物質(zhì)是DNA

13、(3)1結(jié)構(gòu)簡單、繁殖快 設(shè)法把DNA與蛋白費(fèi)等物員分開單獨(dú)地、直接地觀 察它們的作用 細(xì)菌的培養(yǎng)技術(shù)；物質(zhì)的提取技術(shù)【例】肺炎雙球菌有光滑型(S型)和粗糙型(R 型)兩種類型,其中$型細(xì)菌外面有多糖類的英 膜，有致病性，其菌落是光滑的小型細(xì)菌外面沒 行英膜，無致病性，其菌落是粗糙的,請(qǐng)分析下 列實(shí)驗(yàn)并回答問題.(DS型肺炎雙球菌有不同的亞型，其主要 區(qū)別在于構(gòu)成英膜的多糖存在差異.格里菲思 將& Hl型菌在特殊條件下進(jìn)行體外培養(yǎng)，從中分 高出R1型菌.由此判斷,R-口型值的出現(xiàn)是 的結(jié)果，(2)格里菲思又利用S型菌和R型菌做了如 下實(shí)驗(yàn)：小理活菌E：際對(duì)歸上|解翼根*1S-HI型活窗

14、I加熱殺死爵e一川蟹菊 產(chǎn)p而卜TTfti彘I對(duì)上述現(xiàn)象的正確解釋是RJ型菌從 中獲得了，導(dǎo)致細(xì)菌轉(zhuǎn) 化?從而恢復(fù)了形成英膜的能力。(3)在格里非思所做實(shí)般基礎(chǔ)上，艾弗里設(shè) 計(jì)r肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(如圖所示八 在艾弗里設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，最關(guān)鍵的思路是.首先 從,然后, 觀察.分d報(bào)她多情" 赤更" RXA 置白質(zhì) DKJA DNADNAlfc0 0 R-M型信R II弱附R I；電#R-H型幅R U型帽R-ll型蕾 ©®®©®® R-口切MR-U整曲K II期陋R網(wǎng)格R-l暈M R-口腔就口 )艾弗里所做的受驗(yàn)中

15、，設(shè)茜I5組實(shí)驗(yàn) 的目的是一，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明5、6組實(shí)驗(yàn)結(jié)果說 明.小，在帝里非思所曲的英里甲火格A-111 型菌的加熱溫度是60忑654c之間。在此溫度 條件下，DNA失活是因?yàn)镈NA分子發(fā)生1但當(dāng)溫度恢復(fù)至適宜溫 度后,DNA分子又會(huì)，保 持箕遺傳特性【解題關(guān)鍵】清楚肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路,對(duì)比 體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn).落實(shí)設(shè)計(jì)思路的 區(qū)別.【粕講精析】U)$ m型菌在特殊條件下進(jìn)行體外培笄后 分高出R-口型茵,說明特殊條件引起了遺傳物 質(zhì)變化，發(fā)生了基因突變口（2）加熱殺死的S ill型儲(chǔ)與R |一菌混合 感染小鼠后出現(xiàn)了能形成莢膜的S Q型菌,說 明加熱殺死的S lil型菌中存在轉(zhuǎn)化內(nèi)子.（3）艾弗里設(shè)計(jì)了肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí) 驗(yàn)，其最關(guān)鍵的思路是把各種物質(zhì)分開單獨(dú)地起 作用，以對(duì)照說明遺傳物質(zhì)的成分分開的操作 應(yīng)是分寓出各種成分.以保證不相互影響.（4）用各種物質(zhì)單獨(dú)做空蔻，目的是相互一升 照，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互對(duì)照說明遺傳物質(zhì)的 成分。（5）DNA之所以能成為轉(zhuǎn)化因子,原因就是 高溫解旋后,低溫下能恢復(fù)，仍儺保持其遺傳特 性,用蛋白質(zhì)高溫變性后不能再恢復(fù)，答案11）基因突變（2）S U