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2010-04-22  yingying_

对肺炎双球菌转化实验的三个疑点的辨析


作者:刘北光


摘要:在教学和备课中对肺炎双球菌的转化实验的教学产生了三个新的疑点: 1.为什么格里菲思要做第四组实验?2.在第四组实验中,小鼠体内能否分离出R型菌。3.肺炎双球菌的致病原因是因为荚膜有直接的毒性吗?



在对第一个疑点的探讨中发现原来R型是SII型的培养基中的突变类型,认为格里菲思做第四组实的原因是为了探究R型能否转变为有毒性的类型。而在对第2、3个疑点的讨中,找到了不少常见练习题,并将在K12生物论坛的中一些讨论加以引述摘录,结论认为在第四组实验中,小鼠体内只能分离出S型菌,对于存在着在四组实验中存在能分离出S型和R型的立意的题目应予以抛弃。而荚膜确实是S型菌的毒力因子,但毒力因子却不是直接的毒性因子,因此相关的某一道题也应予纠正。


关键词:肺炎双球菌转化实验  R型菌   毒力因子


 


正文:对肺炎双球菌转化实验的教学中曾有过一些的疑问,特别是在反复备课、做习题、上论坛讨论时感受到的疑问现有三个。


1.为什么格里菲思要做第四组实验?
1.1  已知道格里菲思要求证的是肺炎双球菌是如何使人感染肺炎的,而以前我的思路是,肺炎双球菌有两种,格里菲思只要证明何种使人患肺炎即可,也就是做完前三组实验可以得出,活的S型菌使人患肺炎。然而他的实验却多做了一个第四组。我曾也想过两种可能,一是混合思维,是否他特意将两者没有毒性的东西混在一起看1+1是否大于2?二是他想看看R型菌能否变为S型菌?


1.2  从来自《肺炎双球菌转化实验的启示》一文的文段资料显示,原来R型菌与S型菌是有一定的关系的:‘1928年,格里菲斯将肺炎球菌SⅡ在特殊条件下进行离体培养,从中分离出R型。当他把这种R型的少量活细菌和大量已被杀死的SⅢ混合注射到小家鼠体内以后,出乎意外,小家鼠却被致死了。剖检发现,小家鼠的心血中有SⅢ细菌。这一实验结果可以有三种解释。(1)SⅢ细菌可能并未完全杀死。但这种解释不能成立,因为单独注射经过处理的SⅢ时并不能致死小家鼠。(2)R型已转变为S型。这一点也不能成立,因为剖检发现的是SⅢ不是SⅡ,R型从SⅡ突变而来,理应转化为 SⅡ。(3)R型从杀死的SⅢ获得某种物质,导致类型转化,从而恢复了原先因基因突变而丧失的合成荚膜的能力。格里菲斯肯定了这种解释。这就是最早发现的转化现象。
1.3  从格里菲斯所做的实验的真实的过程中,我认为所以为什么格里菲思要做第四组实验的原因是,S型菌能突变成R型菌,那么R型菌能否变成S型菌呢?有什么办法能让R型菌变回S型菌呢?


1.4  并且由于实验结果发现的是SIII型而不是SII型说明这种转变并不是突变而是转化。


2.  在第四组实验中,小鼠体内能否分离出R型菌。


2.1  对于这个问题曾有过相关的几道题:


例1来自《扬州市2006-2007学年度第一学期期末调研测试试题


高三生物


31、在肺炎双球菌转化实验中,将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后,注射到小鼠体内,在小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况如图所示,下列有关叙述中正确的是



  A.死亡的小鼠体内能检出有S型、R型两种类型的细菌


  B.曲线ab段的原因是小鼠的体内还没有形成大量的免疫R型菌的抗体


C.曲线bc段下降是因为绝大多数的R型菌转化成了S型菌


D. R型细菌转化为S型细菌,是因为R型细菌内DNA发生了重组


 


参考答案:31、ABD


例2 1.在肺炎双球菌的转化实验中,将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后,注射到小鼠体内,下列能在死亡小鼠体内出现的细菌类型有
①有毒R型 ②无毒R型 ③有毒S型 ④无毒S型
A.①④ B.②③ C.③ D.①③


例3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,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


D.S型细菌数量从0开始是由于R型细菌突变的结果


2.2  其中有一道题在K12生物论坛上引起了众多的讨论:


例4:在肺炎双球菌的转化实验中,将加热杀死的S型细菌与R型细菌相混合后,注射到小鼠体内,小鼠死亡,则小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况最可能是下列哪个图示


对这题有如下的争议:


2.2.1  河北保定一中生物组  龚军辉我认为还是选A,理由如下:

1.选择题要选最佳答案,学生有的知识前提是,S型细菌有毒,而R型细菌没毒,R型没毒的原因是表面没有荚膜而被小鼠的免疫系统处理掉,选A可以体现这一点;



2.选B会给人一种错觉,认为是后来R型细菌过多而导致小鼠死亡(曲线中明显可见后来R型细菌的数量要多于注射时的量);

3.这是体内实验,如果是体外在培养基上做的实验,那就应该选B;

4.转化的本质在于重组,选A就更能体现这一点!


2.2.2

高原风由图示的四个选项来看,该题的考察核心是S型细菌和R型细菌的种间关系,按理它们是竞争关系。是你死我活,还是和谐相处,或是二者并存?根据Grifis的实验结果,在死亡的小鼠体内分离到了R型和S型两种活菌的事实,选B似更合理一些。


2.2.3
对此龚军辉老师进行了质疑:当然教材上并没有说从死亡的小鼠尸体内分离到R型细菌,只说分离到活的S型细菌.人教版


2.2.4
同时龚军辉老师也提出了一点疑问:“这个题目的关键在于转化发生在小鼠体内或者发生在体外(培养基中)的结果是否一样,在体内转化以后产生的R型细菌会不会被小鼠的免疫系统处理掉


2.3

本文的观点则支持龚军辉老师。请看例5


例5 (沁阳市生物备课组


10.英国科学家格里菲思将无毒性R型菌与加热杀死的S型细菌混合后,注射到小鼠体内,小鼠患败血症死亡。请问在小鼠体内可找到下列哪些类型的细菌( )
A.有毒R型         B.无毒R型        C.有毒S型          D.无毒S型
参考答案:10.C


2.4  另外WKL蒸水滔滔提供了这段说法:我刚才查了一下《遗传学》教材(河北师大、新乡师院、北京师院、山东师院合编),上面介绍的Griggith实验结果正是你期待的结果:把少量的R型细菌和大量已经加热杀死的S型细菌混合起来,一起注射到小家鼠体内,结果发现小家鼠得败血症死亡,从死鼠体内分离出来的肺炎双球菌全部都是S型的。(该书P161)


2.5  从引述的题目可看出来,已经有不少的题目的立意在于:死鼠体内分离出来的肺炎双球菌S型和R型。但经过讨论分析的结果,由于在第四组实验中,从死鼠体内分离出来的肺炎双球菌全部是S型的,所以这种立意我认为是错误的。应以例5的题目为适。


3. 肺炎双球菌的致病原因是因为荚膜有直接的毒性吗?


3.1 这个疑问也是来源于一道习题:


(K12论坛果糖)请设计实验探究S型肺炎双球菌的何种物质使小鼠致死


方法步骤:①.将体重,年龄,健康状况相同的小鼠随机分成5等组,并编号A,B,C,D,E
②从S型细菌中DNA,蛋白质,荚膜多糖等物质,然后将它们分别注射到B,C,D小鼠体内,A组小鼠相同部位注射等量的生理生理盐水,并在相同的适宜的环境条件下,正常饲养.观察并记录小鼠的存活情况.③用多糖酶处理从活S型菌中提取的荚膜,使荚膜分解,然后将其水解物注射到E组小鼠体内,与上述相同条件培养,观察小鼠的存活情况.
预期最可能的结果并分析:注射多糖的D组小鼠死亡,其它各组小鼠不死,因为荚膜多糖有毒.


3.2
这题引发了我产生了质疑:肺炎双球菌的致病原因是什么?以下是我在K12生物论坛对此题与其他网友的讨论过程:

江游(注本文作者):荚膜多糖有毒?

这种说法真奇怪,我的观点是荚膜保护了细菌,所以细菌得以存活


紫菡荚膜有自身保护功能:①荚膜富含水,可保护细菌免受干燥,大部分细菌的荚膜由多糖组成;②能抵御吞噬细胞的吞噬和其他物质的侵害;③荚膜为主要表面抗原,它是有些病菌的毒力因子,故S型肺炎双球菌靠其荚膜致病,而无荚膜的R型为非致病菌。



你我他123(注本文作者):什么是毒力因子?

毒力因子帮助病原体侵入并抵抗宿主防御机制,增强病原体引起疾病的能力.如有荚膜的肺炎球菌毒力强于无荚膜菌株,有荚膜的B型流感嗜血杆菌毒力强于其他有荚膜的菌型.具有酶活性的菌蛋白(如蛋白酶,透明质酸酶,神经氨酸酶,弹性纤维酶,胶原酶)能促进细菌在局部组织中扩散.侵袭性微生物(如福氏痢疾杆菌,小肠结肠耶氏杆菌)能进入或穿过完整的真核细胞,使它们能从粘膜表面进入体内.
  毒力因子不是有毒!


3.3  所以据我的分析,由于并非由荚膜直接引起小鼠致病的,因此这题纯属错题,应加以纠正。


4.本文观点


4.1 教学中产生了一些疑点,经过积极寻找肺炎双球菌的转化实验的原本过程,更好的对教材进行了理解。而对目前流传的一些题而导致的疑点,通过讨论和寻找资料验证,发现了一些应加以纠正的内容。


4.2 本文的结论是:在对第一个疑点的探讨中发现原来R型是SII型的培养基中的突变类型,认为格里菲思做第四组实的原因是为了探究R型能否转变为有毒性的类型。而在对第2、3个疑点的讨中,结论认为在第四组实验中,小鼠体内只能分离出S型菌,对于存在着在四组实验中存在能分离出S型和R型的立意的题目应予以抛弃。而荚膜确实是S型菌的毒力因子,但毒力因子却不是直接的毒性因子,因此相关的某一道题也应予纠正。

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