(清华大学)肺炎双球菌转化实验

肺炎链球菌的转化实验,清华大学生命科学学院,肺炎链球菌 Pneumococcus,肺炎链球菌是双球菌属的革兰氏阳性细菌，肺炎链球菌在自然界中分布广泛，常生活在正常人的鼻腔中，多数不致病或致病力很弱，少数致病力较强。此菌存在着两种类型：,R型： 菌体无荚膜，菌落粗糙，一般无致病性；通常在 5256，1520分钟菌体即被杀死。 S型：菌体有荚膜，菌落光滑，致病性较强，为有毒株。,荚膜（capsule）：是指某些细菌在一定条件下或生长发育到某一阶段时，在细胞壁外一层厚度不均的胶状物，它的形成受遗传物质（基因）控制。 荚膜由多糖构成，它能在机体内能保护细菌抵抗吞噬细胞的吞噬及消化，并能抑制体内杀菌物质（如溶菌酶）的杀菌作用，使细菌易在体内大量繁殖。细菌如果失去荚膜，致病力也会随之减弱或消失。S型菌的主要致病因素是荚膜（对人，它能导致肺炎；对小家鼠，则导致败血症）。,什么是转化,受体细胞从外界直接吸吸收来自供体细胞的DNA片段，并与其同源片段进行遗传物质交换，从而使受体细胞获得新的遗传特性的现象，称为转化（transformation）。,Ps：进行转化的受体细胞必须是感受态,动物实验,细菌培养实验,S菌的无细胞抽提液试验,格里菲思试验,注射无毒R型活菌小鼠不死亡注射有毒S型活菌小鼠死亡注射加热致死的S型死菌小鼠不死亡注射R型活菌与S型死菌混合物小鼠死亡，且分离到S型活菌,格里菲思动物试验,结论 S型细菌中含有一种“转化因子”,能使R型细菌转化为S型细菌。,将加热杀死的S型菌和R型活菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内R型和S型菌的含量变化。,分析：1.曲线ab段下降的原因是因为R型细菌被小鼠的免疫系统所消灭。 2.曲线bc段的上升时因为S型菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力降 低所致。,实验结论：只有S菌的DNA能使活R菌转化为S菌，而且纯度越高转化效率也越高，证明DNA是遗传物质。,艾弗里实验,艾弗里的实验并非无懈可击，人们发现他的第一个实验中的DNA纯度不够，因为实验纯度最高的DNA样品中也含0.02的蛋白质，所以不能彻底排除蛋白质的影响。 尽管艾弗里的第三个实验能做出一些解释，但是人们仍然可以认为是DNA和蛋白质共同作用完成细菌的转化，即无法完全排除蛋白质可能起了作用的怀疑。,实验缺憾,单链进入受体菌细胞后，便与受体菌DNA上的同源区段发生交换重组。再通过受体菌DNA复制、细胞分裂，而表现出转化的性状，于是就由R型肺炎双球菌产生出S型肺炎双球菌的后代。,被加热杀死的S型肺炎双球菌（供体菌）自溶，释放出自身的DNA片段，当DNA片段遇到感受态的R型活肺炎双球菌（受体菌）时，R型活肺炎双球菌（受体菌）细胞膜上的结合位点相结合,随后其中一条链被细胞膜上的核酸酶降解，降解产生的能量协助把另一条单链推进受体细胞（该过程称为DNA的结合和摄取）。,R型和S型细菌转化过程,如果在S菌的培养基中加入R菌的DNA，S菌能否被转化为R型？,无荚膜的R型有非常重要的“感受态”，保证了S型的DNA可以进入，而S型有荚膜，无“感受