DNA是遗传物质—细菌转化实验
1928年,Frederick Griffith发现了细菌转化现象,使“遗传物质是DNA”这一概念有了实验依据。
实验信息
-肺炎链球菌(Streptococcus pnemoniae)引起肺炎,可导致小鼠死亡。细菌的夹膜多糖决定其毒性,它是细菌表面的一种成分,能使细菌逃脱宿主的破坏。肺炎链球菌的几种类型具有不同的荚膜多糖,但均具有光滑的(smooth,S)表面。每种光滑型肺炎链球菌均可产生不能形成荚膜多糖的变异体,这些变异体具有粗糙的(rough,R)表面(由荚膜多糖之下的物质组成),由于荚膜多糖的缺失,他们不具毒性,不能杀死小鼠,反而能在动物体内被杀死。
实验过程
注入细胞 | 结果 |
---|---|
活的有荚膜的S型细菌 | 死 |
热灭活的S型细菌 | 活 |
活的R型细菌 | 活 |
热灭活的S型细菌+获得R型细菌 | 死亡 |
-光滑型细菌被加热致死后就失去了伤害动物的能力。但是图中表明,将这些无活性的热致死光滑型细菌(S)与无毒性的粗糙型细菌(R)混在一起并注射到小鼠体内,小鼠会由于感染肺炎链球菌而死亡,而且还可以从小鼠尸体中分离到有毒性的S型细菌。
-在这个实验中,死的S型细菌是Ⅲ型的,活的R型细菌来源于Ⅱ型,从而致死后的动物体内分离到的细菌拥有Ⅲ型的光滑外表面。因此死的Ⅲ型S型细菌的一些性质能够改变获得R型细菌,从而产生Ⅲ型外壳多糖,并变得有毒性。负责转化的死细菌的组分被称为转化因素(transforming principle),它可以通过形成一个“无细胞体系”来纯化,在这个体系中,死的光滑型细菌ⅢS的提取物在平板培养和注射到动物之前被加到活的Ⅱ型细菌中。
实验结果
-细菌转化实验为DNA是遗传物质提供了首要证据。从第一个菌株抽提DNA,然后加入到第二个菌株中,能使遗传特性从一个细菌菌株传递到另一个菌株。
DNA是病毒的遗传物质—噬菌体感染实验
实验信息
-噬菌体(phage)是T2是感染大肠杆菌(Escherichia coli)的病毒,当噬菌体颗粒加入细菌时,它们吸附于细菌的外表面,并注入一些物质进入细菌,约20min后,细菌破裂(裂解)并释放出大量的子代噬菌体。
实验过程
-T2噬菌体在其DNA组分被P32放射性标记,活在其蛋白质组份被S35放射性标记之后,用于感染细菌。接着在搅拌器中振荡破碎被感染的细菌,可离心出两种成分,一种包含从细菌表面释放出的噬菌体空壳,另一种成分则含被感染的细菌本身。先前的实验已经表明噬菌体出现在细胞内,这样,噬菌体的遗传物质在感染过程中必定进入到细菌内部。
-大部分P32标记出现在感染的细菌中,由感染所产生的子代噬菌体带有约30%的原有P32标记,且子代噬菌体获得较少的(<1%)原噬菌体群体含有的蛋白质。噬菌体外壳含蛋白质,因此带有S35放射性标记,这一试验直接说明了只有亲代噬菌体的DNA才能进入到细菌内部,成为子代噬菌体的一部分,这恰好符合它是遗传物质的遗传特性。
-噬菌体(病毒)通过依赖被感染的宿主细胞的机制重新繁殖,产生较多的自身拷贝,这说明噬菌体拥有与细胞基因组类似的遗产物质,其特征是如实复制,且他们具有相同的支配遗传的规则。噬菌体T2这个例子再次强化了这个普适性结论:遗传物质就是DNA,不管它是细胞的基因组或是病毒的基因组。
实验结果
-使菌体感染试验表明DNA是病毒的遗传物质。当噬菌体的DNA和蛋白质成分被标记上不同的放射性同位素后,只有被标记同位素的DNA传递到受感染的细菌子代噬菌体中。