肺炎双球菌的体内转化实验.ppt

高一九班0913转化转转化是指受体化是指受体细细胞直接胞直接摄摄取供体取供体细细胞的胞的遗遗传传物物质质（DNA片段），片段），将将其同源部分其同源部分进进行行碱碱基配基配对对，组组合到自己的基因中，合到自己的基因中，从从而而获获得供体得供体细细胞的某些胞的某些遗传遗传性性状状，这这种种变变异异现现象，象，称称为转为转化。化。细菌和病毒作为实验材料的优点个体很小，结构简单，容易看出因遗传物个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。质改变导致的结构和功能的变化。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。繁殖快。细菌2030min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。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，其菌落是光滑的粗糙型的菌株不产生荚膜，无毒，在人或动物体内不会导致病害，其菌落是粗糙的。时间：1928实验者：英国科学家艾弗里实验材料：小鼠、R型和S型菌株研究目的：肺炎双球菌是如何是人患肺炎的S S型菌型菌R R型菌型菌实验步骤现象结论 分析将无毒性的R型活细菌注射到小白鼠体内将有毒性的S型活细菌注射到小白鼠体内将加热杀死后的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，注封到小白鼠体内前三组实验互为对照实验前三组实验互为对照实验肺炎双球菌转化的实验过程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。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。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。四、实验步骤四、实验步骤4 4：将无毒性的：将无毒性的R R型活细菌与加热杀死后的型活细菌与加热杀死后的S S型细菌混合后，注射到小鼠体内，型细菌混合后，注射到小鼠体内，实验结果实验结果4:4:小鼠患败血症死亡。小鼠患败血症死亡。过程回顾过程回顾无毒性的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。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。实验结论实验结论实验表明，S型死菌体内有一种物质能引起R型活菌转化产生S型菌，这种转化的物质（转化因子）是什么?如果请你设计一个实验来确定转化因子是什么，你觉得关键的设计思路是什么？实验表明，S型死菌体内有一种物质能引起R型活菌转化产生S型菌，这种转化的物质（转化因子）是什么?格里菲斯对此并未做出回答。格里菲思实验结论：格里菲思实验结论：肺炎双球菌转化实验的实质遗传转化是指同源或异源的游离DNA分子（质粒或染色体DNA）被细菌的细胞摄取，并得以表达的基因转移过程。遗传转化可以分为自然转化和人工转化，前者是细胞在一定生长阶段出现容易接受外源DNA的生理特性；后者则是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNA的能力，或人为地将DNA导入细胞内。自然转化现象首先是在肺炎双球菌中发现的。近几十年来，已经发现许多细菌属中的某些种类或某些特殊的菌株有自然转化能力。在肺炎双球菌中，自然转化的第一步是R型受体细胞处于感受态，即能从周围环境中吸取DNA的一种生理状态，然后是DNA在细胞表面的结合和进入。进入细胞的DNA分子一般以单链形式整合进宿主的染色体DNA，并获得遗传特性的表达。这一系列的过程涉及细菌染色体上10多个基因编码的功能。R型细菌在生长到一定阶段时，就会分泌一型细菌在生长到一定阶段时，就会分泌一种小分子的蛋白质，称为种小分子的蛋白质，称为感受态因子感受态因子。这。这种因子又与细胞表面受体相互作用，诱导种因子又与细胞表面受体相互作用，诱导感受态特异蛋白质（如自溶素）的表达，感受态特异蛋白质（如自溶素）的表达，它的表达使细胞表面的它的表达使细胞表面的DNA结合蛋白及核结合蛋白及核酸酶裸露出来，使其具有与酸酶裸露出来，使其具有与DNA结合的活结合的活性。加热灭活的性。加热灭活的S型细菌遗留下了完整的细型细菌遗留下了完整的细菌染色体菌染色体DNA的各个片段，其中包括控制的各个片段，其中包括控制荚膜形成的基因，即荚膜形成的基因，即S基因（基因（smooth gene）。）。这一片段从这一片段从S细菌中释放出来，并且在后继细菌中释放出来，并且在后继的培养中被一些的培养中被一些R型细菌所摄取，型细菌所摄取，S基因的基因的DNA以双链的形式在以双链的形式在R型细菌细胞的几个位型细菌细胞的几个位点上结合并被切割。核酸内切酶首先切断点上结合并被切割。核酸内切酶首先切断DNA双链中的一条链，被切割的链在核酸双链中的一条链，被切割的链在核酸酶的作用下降解，成为寡核苷酸释放到培酶的作用下降解，成为寡核苷酸释放到培养基中，另一条链与养基中，另一条链与R感受态细菌的特异蛋感受态细菌的特异蛋白质结合，以这种形式进入细胞，并通过白质结合，以这种形式进入细胞，并通过同源的重组以置换的方式整合进入同源的重组以置换的方式整合进入R细菌的细菌的基因组中，使基因组中，使R型细菌转化为型细菌转化为S型细菌。型细菌。拓展题2.提示：肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：能够精确地复制自己；能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有贮存遗传信息的能力；结构比较稳定等。例例1.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DS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处理因素，但与实验因素（DNA）无关，故组之间形成条件对照，、组均为组的对照组；而组（实验组）和组（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。