R型细菌转化成S型细菌的关键点分析.doc

_R型细菌转化成S型细菌的关键点分析河北省丰宁满族自治县第一中学 （068350）刘宏光 摘要：肺炎双球菌转化实验一直是高中生物学教学中的一个难点，对于如何实现的基因重组。本文从菌体的生长特性和转化实质角度进行阐述，能有效解决课堂上的困惑。 关键词：感受态因子 转化 实质 一、R型活菌在生长过程中的 “超能力”作为受体菌的R型活肺炎双球菌在其生长后期，即对数期后期大约40分钟内处于“感受态”。此时，R型活肺炎双球菌细胞膜表面有30-80个“感受态因子”位点。感受态因子是一种胞外蛋白，可诱导与感受态有关蛋白的表达，其中包括自溶素，它使细胞表面的DNA结合蛋白和核酸酶裸露出来。正是因为感受态因子的作用，使得R菌在对数期后期吸收外源DNA的能力比其他时期大1000倍。二、R型或菌转化成S型活菌的实质过程在格里菲斯实验中，格里菲斯是用65温度对S型细菌进行加热处理。仅仅使蛋白质变性，而DNA在缓慢降温后仍然可以复性，使单链重新聚合，恢复双螺旋结构（由PCR技术可知，核酸的变性指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链，并不涉及共价键的断裂）。作为供体菌的S型肺炎双球菌由于加热（65 左右）处理使其蛋白质外壳因变性而丧失生物活性，从而导致S型细菌“死亡”。蛋白质的“毒素”功能也同时丧失（站在免疫的角度可以理解为抗原决定簇的空间结构改变）。因此，单独注射被杀死的S型细菌对小鼠没有毒性，因而小鼠也就不会死亡。由于加热后的S型肺炎双球菌的蛋白质外壳结构被破坏，从有秩序而紧密的构造，变为无秩序而松散的构造，导致出现外壳自溶现象，释放出自身的DNA片段（双链结构尚存在，分子量小于1107，约含15个基因），称为“转化因子”。当“转化因子”遇到处于感受态的R型肺炎双球菌时，就有10个左右这样的双链片段被R型肺炎双球菌细胞膜表面的“感受态因子”位点结合。在位点上进一步发生酶促分解，形成平均分子量为4-5106的DNA片段，然后双链拆开，其中一条降解，另一条单链逐步进入细胞。进入细胞的单链DNA片段与R型肺炎双球菌DNA的同源区段配对，并使受体DNA的相应单链片段被切除，从而将其替换，于是形成一个杂种DNA区段（它们间不一定互补，故可呈杂合状态）。随着R型肺炎双球菌的分裂生殖，DNA进行复制，杂合区段分离成两个，其中之一类似供体菌（S型肺炎双球菌），另一类似受体菌（R型肺炎双球菌）。当细胞分裂后，此DNA发生分离，于是就由R型肺炎双球菌产生出了S型肺炎双球菌的后代。这个过程称为原核生物的转化，其实质是基因重组。如图所示：三、R型或菌转化成S型活菌的相关解释 1因为R型与S型的DNA可以同源区段配对，形成杂合细菌，通过分裂生殖形成R型和S型两种后代，不是R型直接变成S型。2无荚膜的R型有非常重要的感受态和感受态时期，保证了S型的DNA在特定的时期可以进入R型菌中。3S型有荚膜，无感受态，因此不能作为受体菌，如果人为除去荚膜，培养出无荚膜的后代，它就同时丧失了毒性，变成R型，同样会有感受态。4发生转化需要有亲缘关系，转化本身只发生在同种菌株间或近缘菌株间。真核生物的细胞膜表面结构与原核生物的大不相同，不会发生转化。5S型肺炎双球菌同样可以变成R型菌。S型细菌：能产生荚膜，由于有黏液物质，菌落表面湿润、有光泽、黏液状，又称光滑型菌。R型细菌：不能产荚膜，由于无黏液物质，菌落表面干燥、粗糙，又称粗糙型菌。自然状态下两者可以