R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的關(guān)鍵點分析.doc

R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的關(guān)鍵點分析河北省豐寧滿族自治縣第一中學(xué) （068350）劉宏光 摘要：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗一直是高中生物學(xué)教學(xué)中的一個難點，對于如何實現(xiàn)的基因重組。本文從菌體的生長特性和轉(zhuǎn)化實質(zhì)角度進(jìn)行闡述，能有效解決課堂上的困惑。 關(guān)鍵詞：感受態(tài)因子 轉(zhuǎn)化 實質(zhì) 一、R型活菌在生長過程中的 “超能力”作為受體菌的R型活肺炎雙球菌在其生長后期，即對數(shù)期后期大約40分鐘內(nèi)處于“感受態(tài)”。此時，R型活肺炎雙球菌細(xì)胞膜表面有30-80個“感受態(tài)因子”位點。感受態(tài)因子是一種胞外蛋白，可誘導(dǎo)與感受態(tài)有關(guān)蛋白的表達(dá)，其中包括自溶素，它使細(xì)胞表面的DNA結(jié)合蛋白和核酸酶裸露出來。正是因為感受態(tài)因子的作用，使得R菌在對數(shù)期后期吸收外源DNA的能力比其他時期大1000倍。二、R型或菌轉(zhuǎn)化成S型活菌的實質(zhì)過程在格里菲斯實驗中，格里菲斯是用65溫度對S型細(xì)菌進(jìn)行加熱處理。僅僅使蛋白質(zhì)變性，而DNA在緩慢降溫后仍然可以復(fù)性，使單鏈重新聚合，恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)（由PCR技術(shù)可知，核酸的變性指核酸雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，變成單鏈，并不涉及共價鍵的斷裂）。作為供體菌的S型肺炎雙球菌由于加熱（65 左右）處理使其蛋白質(zhì)外殼因變性而喪失生物活性，從而導(dǎo)致S型細(xì)菌“死亡”。蛋白質(zhì)的“毒素”功能也同時喪失（站在免疫的角度可以理解為抗原決定簇的空間結(jié)構(gòu)改變）。因此，單獨注射被殺死的S型細(xì)菌對小鼠沒有毒性，因而小鼠也就不會死亡。由于加熱后的S型肺炎雙球菌的蛋白質(zhì)外殼結(jié)構(gòu)被破壞，從有秩序而緊密的構(gòu)造，變?yōu)闊o秩序而松散的構(gòu)造，導(dǎo)致出現(xiàn)外殼自溶現(xiàn)象，釋放出自身的DNA片段（雙鏈結(jié)構(gòu)尚存在，分子量小于1107，約含15個基因），稱為“轉(zhuǎn)化因子”。當(dāng)“轉(zhuǎn)化因子”遇到處于感受態(tài)的R型肺炎雙球菌時，就有10個左右這樣的雙鏈片段被R型肺炎雙球菌細(xì)胞膜表面的“感受態(tài)因子”位點結(jié)合。在位點上進(jìn)一步發(fā)生酶促分解，形成平均分子量為4-5106的DNA片段，然后雙鏈拆開，其中一條降解，另一條單鏈逐步進(jìn)入細(xì)胞。進(jìn)入細(xì)胞的單鏈DNA片段與R型肺炎雙球菌DNA的同源區(qū)段配對，并使受體DNA的相應(yīng)單鏈片段被切除，從而將其替換，于是形成一個雜種DNA區(qū)段（它們間不一定互補(bǔ)，故可呈雜合狀態(tài)）。隨著R型肺炎雙球菌的分裂生殖，DNA進(jìn)行復(fù)制，雜合區(qū)段分離成兩個，其中之一類似供體菌（S型肺炎雙球菌），另一類似受體菌（R型肺炎雙球菌）。當(dāng)細(xì)胞分裂后，此DNA發(fā)生分離，于是就由R型肺炎雙球菌產(chǎn)生出了S型肺炎雙球菌的后代。這個過程稱為原核生物的轉(zhuǎn)化，其實質(zhì)是基因重組。如圖所示：三、R型或菌轉(zhuǎn)化成S型活菌的相關(guān)解釋 1因為R型與S型的DNA可以同源區(qū)段配對，形成雜合細(xì)菌，通過分裂生殖形成R型和S型兩種后代，不是R型直接變成S型。2無莢膜的R型有非常重要的感受態(tài)和感受態(tài)時期，保證了S型的DNA在特定的時期可以進(jìn)入R型菌中。3S型有莢膜，無感受態(tài)，因此不能作為受體菌，如果人為除去莢膜，培養(yǎng)出無莢膜的后代，它就同時喪失了毒性，變成R型，同樣會有感受態(tài)。4發(fā)生轉(zhuǎn)化需要有親緣關(guān)系，轉(zhuǎn)化本身只發(fā)生在同種菌株間或近緣菌株間。真核生物的細(xì)胞膜表面結(jié)構(gòu)與原核生物的大不相同，不會發(fā)生轉(zhuǎn)化。5S型肺炎雙球菌同樣可以變成R型菌。S型細(xì)菌：能產(chǎn)生莢膜，由于有黏液物質(zhì)，菌落表面濕潤、有光澤、黏液狀，又稱光滑型菌。R型細(xì)菌：不能產(chǎn)莢