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《肺炎雙球菌轉化實驗》疑難四問解析
證明DNA是遺傳物質的證據的經典實驗，由概念考查向分析說明轉移是高考命題的趨勢。本文針對一些疑難或誤區作進一步的探討。
疑難1：有莢膜的S型細菌可以使人患肺炎或使小鼠患敗血癥，而無莢膜的R型細菌不能夠引起上述癥狀，這樣說來是莢膜本身有毒性造成的嗎？
答：很多學生誤認為是莢膜本身有毒性造成的，其實不然。莢膜是某些細菌的細胞壁外的一層較松厚而且較固定的粘液性物質，主要由水、多糖或多肽組成。在防止噬菌體侵襲及吞噬細胞的吞噬和消化起著重要作用。當有莢膜的S型細菌就是被吞噬細胞吞噬后，由于受莢膜的保護，能抵抗吞噬和消化作用，從而迅速繁殖、擴散，能引起肌體發生疾病，嚴重時引起死亡，這才是S型細菌有毒性的真正原因。
疑難2：在格里菲思的實驗中，既然S型細菌被加熱殺死了，為什么無毒性的仍能轉化為有毒性的S型活細菌？而在艾弗里的實驗中，從S型活細菌提取的DNA用DNA酶處理后，就不能使R型細菌發生轉化呢？
答：加熱到60 ℃ ，S型細菌解體而死亡，此時S型細菌中的DNA鏈斷裂為100個左右的仍具有活性的游離片斷，每個片段至少有20個基因，在某一片段上仍含有控制莢膜形成的基因（即轉化因子）。因此加熱殺死后的S型細菌盡管已經死亡，但加熱殺死后的S型細菌中的DNA卻具有能使R型細菌轉化S型細菌的遺傳效應。這也就是轉化實驗中，將無毒性R型活細菌與被加熱殺死的S型細菌混合后，注射到小鼠體內，小鼠患敗血癥死亡的原因。如果用DNA酶處理從S型細菌提取的DNA，使DNA分解為游離的脫氧核苷酸，因而不存在控制莢膜形成的基因，當然就不能使R型細菌發生轉化。
疑難3：加熱殺死后的S型細菌直接注射到小鼠體內后，能使小鼠的體細胞發生轉化嗎？
答：從一個細胞分離得到的包括某些基因的DNA片段被另一細胞所吸收，從而使后者具有相應于這些基因的性狀，這種基因轉移的方式稱為轉化。轉化是細菌中較為普遍的現象。轉化與兩種細菌的親緣關系有關。。轉化一般只發生在同一物種或近緣物種之間。親緣關系越近，轉化就越容易，反之則不能轉化。轉化還受受體菌狀態的影響，只有處于一個短暫的生長階段即感受態階段時的受體菌才能被轉化。肺炎雙球菌的轉化實驗，是指同種細菌的不同品系（S型細菌、R型細菌）能夠交換遺傳物質，導致遺傳物質從一個品系（S型細菌）轉移到另一個品系（R型細菌），從而使品系的類型發生了轉變。但S型肺炎球菌和小鼠不是同種，所以自然條件下彼此的細胞間遺傳物質是不會轉移的（但現代生物技術中的基因工程可以實現不同物種間的轉移）。這就是肺炎雙球菌轉化實驗中將加熱殺死后的S型細菌注射到小鼠體內，小鼠不死亡的原因。
疑難4：在轉化過程中，加熱殺死后的有活性的S型細菌DNA片段或直接從S型活細菌提取的DNA是否進入了R型活細菌的細胞內？若進入了它又是如何進行表達的？
答：1928年，英國科學家格里菲思將加熱殺死后的S型細菌和R型活細菌混合后注射到小鼠體內，結果不僅有許多小鼠死于敗血癥，而且從死鼠血液中還發現了活的S型細菌。1944年，美國科學家艾弗里發現，只有加入S型細菌的DNA的組分能夠把R型細菌轉化成S型細菌，而且DNA的純度越高轉化的效率也越高。這說明，一種基因型細胞的DNA進入了另一種基因型的細胞后，可引起穩定的遺傳變異，DNA具有特定的遺傳特性。也就是說，加熱殺死后的S型細菌中的DNA進入了R型活細菌的細胞中，引起R型細菌發生了穩定的遺傳變異。
當S型細菌中的含有控制莢膜形成基因的DNA片段進入R型細菌后，與R型細菌的DNA在同源區進行交換（實質上是一種基因重組），這樣被轉化的S型細菌中控制莢膜形成的基因才能穩定的存在于R型細菌中。S型細菌中控制莢膜形成的基因才能在R型細菌體內轉錄和翻譯，從而控制了莢膜的形成或出現，使R型細菌轉化成S型細菌。
針對訓練
1、將S型肺炎雙球菌的DNA與R型肺炎雙球菌（活菌）混合培養時，有少量R型活細菌轉化成了S型細菌，這些S型細菌的后代均為S型細菌。這個實驗表明DNA（ ）
A、分子結構相對穩定
B、能夠自我復制
C、能夠指導蛋白質的合成
D、能引起可遺傳的變異
2、肺炎雙球菌轉化實驗中，能夠證明DNA是遺傳物質的實驗設計的是（ ）
A、將無毒的R型活細菌和有毒S型活細菌混合培養，發現R細菌轉化S型細菌
B、將無毒R型活細菌和加熱殺死的S型細菌混合培養，發現R細菌轉化S型細菌
C、從加熱殺死的S型細菌中提取DNA、蛋白質、多糖，分別加入培養R型細菌的培養基中，發現R型細菌轉化成S型細菌
D、從S型活細菌中提取DNA、蛋白質、多糖，分別加入培養R型細菌的培養基中，發現只有加入DNA，R型細菌才轉化成S型細菌
3、肺炎雙球菌轉化過程中遵循的主要原理是（ ）
A、基因突變、DNA→RNA→蛋白質
B、基因重組、DNA→RNA→蛋白質
C、基因工程、RNA→DNA→蛋白質
D、染色體變異、DNA→RNA→蛋白質
答案1、D 2、D 3、B

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