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《肺炎双球菌转化实验》疑难四问解析
证明DNA是遗传物质的证据的经典实验，由概念考查向分析说明转移是高考命题的趋势。本文针对一些疑难或误区作进一步的探讨。
疑难1：有荚膜的S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症，而无荚膜的R型细菌不能够引起上述症状，这样说来是荚膜本身有毒性造成的吗？
答：很多学生误认为是荚膜本身有毒性造成的，其实不然。荚膜是某些细菌的细胞壁外的一层较松厚而且较固定的粘液性物质，主要由水、多糖或多肽组成。在防止噬菌体侵袭及吞噬细胞的吞噬和消化起着重要作用。当有荚膜的S型细菌就是被吞噬细胞吞噬后，由于受荚膜的保护，能抵抗吞噬和消化作用，从而迅速繁殖、扩散，能引起肌体发生疾病，严重时引起死亡，这才是S型细菌有毒性的真正原因。
疑难2：在格里菲思的实验中，既然S型细菌被加热杀死了，为什么无毒性的仍能转化为有毒性的S型活细菌？而在艾弗里的实验中，从S型活细菌提取的DNA用DNA酶处理后，就不能使R型细菌发生转化呢？
答：加热到60 ℃ ，S型细菌解体而死亡，此时S型细菌中的DNA链断裂为100个左右的仍具有活性的游离片断，每个片段至少有20个基因，在某一片段上仍含有控制荚膜形成的基因（即转化因子）。因此加热杀死后的S型细菌尽管已经死亡，但加热杀死后的S型细菌中的DNA却具有能使R型细菌转化S型细菌的遗传效应。这也就是转化实验中，将无毒性R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡的原因。如果用DNA酶处理从S型细菌提取的DNA，使DNA分解为游离的脱氧核苷酸，因而不存在控制荚膜形成的基因，当然就不能使R型细菌发生转化。
疑难3：加热杀死后的S型细菌直接注射到小鼠体内后，能使小鼠的体细胞发生转化吗？
答：从一个细胞分离得到的包括某些基因的DNA片段被另一细胞所吸收，从而使后者具有相应于这些基因的性状，这种基因转移的方式称为转化。转化是细菌中较为普遍的现象。转化与两种细菌的亲缘关系有关。。转化一般只发生在同一物种或近缘物种之间。亲缘关系越近，转化就越容易，反之则不能转化。转化还受受体菌状态的影响，只有处于一个短暂的生长阶段即感受态阶段时的受体菌才能被转化。肺炎双球菌的转化实验，是指同种细菌的不同品系（S型细菌、R型细菌）能够交换遗传物质，导致遗传物质从一个品系（S型细菌）转移到另一个品系（R型细菌），从而使品系的类型发生了转变。但S型肺炎球菌和小鼠不是同种，所以自然条件下彼此的细胞间遗传物质是不会转移的（但现代生物技术中的基因工程可以实现不同物种间的转移）。这就是肺炎双球菌转化实验中将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡的原因。
疑难4：在转化过程中，加热杀死后的有活性的S型细菌DNA片段或直接从S型活细菌提取的DNA是否进入了R型活细菌的细胞内？若进入了它又是如何进行表达的？
答：1928年，英国科学家格里菲思将加热杀死后的S型细菌和R型活细菌混合后注射到小鼠体内，结果不仅有许多小鼠死于败血症，而且从死鼠血液中还发现了活的S型细菌。1944年，美国科学家艾弗里发现，只有加入S型细菌的DNA的组分能够把R型细菌转化成S型细菌，而且DNA的纯度越高转化的效率也越高。这说明，一种基因型细胞的DNA进入了另一种基因型的细胞后，可引起稳定的遗传变异，DNA具有特定的遗传特性。也就是说，加热杀死后的S型细菌中的DNA进入了R型活细菌的细胞中，引起R型细菌发生了稳定的遗传变异。
当S型细菌中的含有控制荚膜形成基因的DNA片段进入R型细菌后，与R型细菌的DNA在同源区进行交换（实质上是一种基因重组），这样被转化的S型细菌中控制荚膜形成的基因才能稳定的存在于R型细菌中。S型细菌中控制荚膜形成的基因才能在R型细菌体内转录和翻译，从而控制了荚膜的形成或出现，使R型细菌转化成S型细菌。
针对训练
1、将S型肺炎双球菌的DNA与R型肺炎双球菌（活菌）混合培养时，有少量R型活细菌转化成了S型细菌，这些S型细菌的后代均为S型细菌。这个实验表明DNA（ ）
A、分子结构相对稳定
B、能够自我复制
C、能够指导蛋白质的合成
D、能引起可遗传的变异
2、肺炎双球菌转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的实验设计的是（ ）
A、将无毒的R型活细菌和有毒S型活细菌混合培养，发现R细菌转化S型细菌
B、将无毒R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合培养，发现R细菌转化S型细菌
C、从加热杀死的S型细菌中提取DNA、蛋白质、多糖，分别加入培养R型细菌的培养基中，发现R型细菌转化成S型细菌
D、从S型活细菌中提取DNA、蛋白质、多糖，分别加入培养R型细菌的培养基中，发现只有加入DNA，R型细菌才转化成S型细菌
3、肺炎双球菌转化过程中遵循的主要原理是（ ）
A、基因突变、DNA→RNA→蛋白质
B、基因重组、DNA→RNA→蛋白质
C、基因工程、RNA→DNA→蛋白质
D、染色体变异、DNA→RNA→蛋白质
答案1、D 2、D 3、B

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