生物科報告 DNA 肺炎雙球菌實驗

目錄 肺炎雙球菌介紹 科學家簡介 肺炎雙球菌實驗 結論 遺傳性的改變 附加資料 資料來源 組員名稱

肺炎雙球菌 肺炎雙球菌是一種致病的細菌，毒性很強。如果寄生在人體內，人就會患肺炎，如果不及時治療，可能死亡。肺炎雙球菌有兩種 ：一種叫S型，它的菌體細胞周圍有一層厚厚的莢膜。莢膜的主要成分是多糖，也就是一種碳水化合物，屬於有毒的類型。另一種R型，它的菌體細胞周圍沒有莢膜。屬於無毒的類型。

有關實驗的科學家: 英國細菌學家 Fred Griffith 美國生物學家 Colin MacLeod 美國細菌學家 Oswald Avery 美國生物學家 Maclyn McCarthy

Dr. Frederick Griffith (1879-1941) Frederick Griffith(格里夫茲)，英國的生物學家，在倫敦的醫院工作，1928年的時候，利用兩種不同品系(Strain)的細菌來感染老鼠，觀察受感染的老鼠生存的情形，並由這個實驗證明遺傳物質為DNA而不是之前學者所認為的蛋白質。

Oscar Avery 　美國細菌學家。1877年10月21日生于加拿大新斯科 舍哈利法克斯,1955年2月20日卒于美國田納西州納什維 爾。1887年隨做牧師的父親遷入美國紐約市。1904年畢 業于哥倫比亞大學醫學院，後 到布魯克林的霍格蘭實驗 室研究並講授細菌學和免疫學。1913年轉到紐約的洛克 菲勒研究所附屬醫院工作，直到1948年退休。 　　他和C.麥克勞德、M.麥卡錫于1944年共同發現不同型的肺炎雙球菌(Diplococcus pneumoniae)的轉化因子是 DNA。

Colin MacLeod 1947年由於研究出細菌的化學構造而得到亞伯雷斯克獎(Albert Lasker).他和Oscar Avery 、M.麥卡錫于1944年共同發現不同型的肺炎雙球菌(Diplococcus pneumoniae)的轉化因子是 DNA。

Maclyn McCarty (1909-1972) 他和Oscar Avery 、M.麥卡錫于1944年共同發現不同型的肺炎雙球菌(Diplococcus pneumoniae)的轉化因子是 DNA。 1994年憑此而得到亞伯雷斯克獎(Albert Lasker).

肺炎雙球菌實驗 肺炎雙球菌如果寄生在小 家鼠體內，小家鼠就會患敗血症 而死亡。肺炎雙球菌是怎樣使小 家鼠致命的？從中又揭示出了什 麼秘密？ 英國微生物學家格裏菲思的實驗 室裏有兩種肺炎雙球菌：一種叫S型，它的菌體細胞周圍有一層厚厚的莢膜。莢膜的主要成分是多糖，也就是一種碳水化合物，屬於有毒的類型，一進入小家鼠的體內，小家鼠就會發病致死。另一種R型，它的菌體細胞周圍沒有莢膜。說來奇怪，這種細菌進入小家鼠體內不會使小家鼠患病，屬於無毒的類型。 　　

1928年，格裏菲思用. 這兩個品種的肺炎雙球. 菌對小家鼠進行了實. 驗。他先把有毒型細菌. 加熱殺死，然後把死細. 菌給小家鼠注射。小家 1928年，格裏菲思用 這兩個品種的肺炎雙球 菌對小家鼠進行了實 驗。他先把有毒型細菌 加熱殺死，然後把死細 菌給小家鼠注射。小家 鼠安然無恙。這是可以 理解的，因為注射進去的是死的細菌。後來，他又把加熱殺死的有毒型細菌和活的無毒型細菌混和在一起，注射進小家鼠體內。結果小家鼠發病死了。小家鼠怎麼會死的呢？格裏菲思進行了分析。他從死鼠體內分離出了活的有毒型細菌。用顯微鏡觀察，那是帶有莢膜的細菌（S型）。

於是出現了一系列的問題：. 這些活的有毒型細菌是怎麼來的呢？. （1）是死的變成了活的嗎？回答是：這不. 可能的。 於是出現了一系列的問題： 　　 這些活的有毒型細菌是怎麼來的呢？ 　 （1）是死的變成了活的嗎？回答是：這不 可能的。 　　 （2）是活的無毒型細菌（R型）轉變成有 毒型細菌（S型）的嗎？這是最可能的。 　　 但是，轉變是怎麼產生的呢？分明是活的 無毒型細菌受到了死的有毒型細菌的影 響，因為它們是一起注入小家鼠體內的。 　　怎樣影響的呢？ 　　這個問題，當時的科學水準還不能回答。 推論：死的有莢膜菌種的某樣遺傳物質，轉移到無莢膜菌種體內，使得其遺傳性狀改變而成為有莢膜菌種，此種遺傳性狀的改變，稱為遺傳性狀改變（Transformation）

加熱殺死的有毒型細菌和活的無毒型細菌混和在一起 , 轉變的假設 加熱殺死的有毒型細菌和活的無毒型細菌混和在一起 , 會產生有毒型細菌

到了40年代，科學有了很大發展。生物化學進步了，人們對核酸的知識瞭解也比較多了。人們研究知道，核酸和蛋白質都是大分子。核酸主要分佈在細胞核裏，而蛋白質一大半在細胞質裏。 　　經過生物化學工作者的進一步探索，弄清了核酸有兩大類，一類是去氧核糖核酸，簡稱DNA；一類是核糖核酸，簡稱RNA。 　　組成DNA或RNA的主要成分是核苷酸。一個一個的核苷酸前後連接起來，就成為一種直線結構，不分枝，像一個一個的氨基酸組成蛋白質那樣。 　　後來又知道，組成核苷酸的有3種成分：五碳糖、磷酸和含氮的鹼基。但是人們還不知道DNA和RNA的功能。

DNA構造 S:去氧核糖(五碳糖) P:磷酸 含氮鹼基(A:腺嘌呤 T:胸腺嘧啶 G:鳥嘌呤 C:胞嘧啶)

1944年，美國的生物. 學家艾弗裏(avery)、. 麻克裏奧(Macleod)和. 麥卡(McCarty) 更發現. 被殺死的病原的抽出 1944年，美國的生物 學家艾弗裏(avery)、 麻克裏奧(Macleod)和 麥卡(McCarty) 更發現 被殺死的病原的抽出 物亦會造成遺傳的轉 移，在格裏菲思的肺炎雙球菌轉化實驗的基礎上進行了細緻的工作。他們把有毒型細菌（S型）殺死，磨碎它們的死細胞，提出了5種成分，有多糖、脂質、蛋白質、RNA和DNA。它們都是性質各不相同的有機物。他們把這些成分提出來以後，分別加進培養活的無毒型細菌（R型）的試管裏。經過一段時間的培養，他們從各試管裏取出細菌的樣品，進行觀察。

於是，真相大白了：. 只有去氧核糖核酸能. 夠使無毒型細菌轉化. 成有毒型細菌。. 他又將一種能將蛋白. 質分解的酶加入抽出物中， 於是，真相大白了： 只有去氧核糖核酸能 夠使無毒型細菌轉化 成有毒型細菌。 　　 他又將一種能將蛋白 質分解的酶加入抽出物中， 但對實驗的結果並沒有造成 任何影響，反到是一種能將 DNA分解的酶打斷了細菌的 遺傳轉移. 這說明了什麼呢？ 　　這說明了多糖、脂質、RNA和蛋白質等成分都不是這種細菌的遺傳物質，只有DNA才是這種細菌的遺傳物質。 　　細胞的遺傳物質終於找到了。

遺傳性狀改變 實驗證明，把DNA溶液 加熱到沸點，可使其氫鍵斷 裂，雙螺旋解體，但如將其緩 慢冷卻，分離的單鏈就可部分 地得以重聚，恢復其雙螺旋結 構。 而轉變是由於S型細菌的DNA將它的核苷酸序列加在R型細菌上，這是因為外源DNA分子一旦找到它的內源同源體，這兩個分子就可進行遺傳交換了。交換的結果是使外源DNA被整合，而使同源的內源DNA分子從R型細菌的DNA中排斥出去，從而產生由R型細菌變為S型細菌的遺傳轉化。

付加資料-1. 另一發現 實驗中抽取已用熱殺死的S型的糖、 脂質、蛋白質及DNA等，分別試驗何 種物質會使R型的遺傳性狀轉變為 S 型。最後確定引起性狀轉變的物質為 DNA病毒中有的不含DNA而有 RNA，例如煙草嵌紋病毒（tobacco mosaic virus；TMV）便是由RNA和 蛋白質外殼構成。弗立克肯雷（Fraenkel-Conrat）和新格（Singer）使用兩種TMV品系，進行RNA和蛋白質外殼的分離及重組實驗。將吏組成的TMV接種於煙草後，所產生的後代，其RNA和蛋白質完全視重組TMV所含的RNA類型而定。若是重組TMV含RNAA和蛋白質B，則繁殖的後代皆為RNA A和蛋白質A;若是牽組TMV含RNAB和蛋白質A，則其後代皆為RNA  B和蛋白質B。由比可知含RNA而無DNA的病毒，則以RNA代行遺傳功能。

付加資料- 2.肺炎 典型的肺炎雙球菌肺炎 起病急驟，先有寒戰，繼而 高熱，體溫可達39－41‘C； 早期有乾咳，不久有少量粘 液痰．膿性粘痰或典型的鐵 銹色痰，咯血少見、一般病 程7－14天左右，體溫下降後情 況很快改善、發病期嗜中性白細胞增加，痰塗片可查到革蘭氏陽性雙球菌、早期治療病程可縮短，症狀也較輕.年老體弱．營養不良等抵抗力減退者，由於抵抗力差而細菌毒力較強，可併發敗血症，也可併發細菌性腦膜炎、心包炎、膿胸、中毒性肺炎（休克型肺炎）、不僅是肺炎雙球菌可引起，其他可產生毒素的細菌，如金黃色葡萄球菌．革蘭氏陰性桿菌等的嚴重感染都可發生。

付加資料-3.細胞轉形技術 由於選殖及轉基因操作的需求，各式各樣 的細胞轉形技術被發展出來。細胞轉形技術的發展方向不外乎以提高轉形率及便於操作為主。目前可用的轉形方法包括鈣休克法(calcium shock)、原生質體轉形法(protoplast transformation)、電導法(或稱電孔法，electroporation)、微注射法(microinjection)及使用基因槍(gene gun)。 鈣休克法是將細胞以含中等濃度的鈣離子溶液清洗後混入DNA，經加熱處理後篩選轉形株。多數細胞在生長至後對數期(late log phase)時經鈣處理後都能得到令人滿意的轉形率。這種方法很普遍地用於細菌及動物細胞。原生質轉形法是將細菌或其它物種的細胞壁以酵素除去使之成為原生質體(protoplast)， 再混入DNA使原生質體轉形。在轉形過程中或加入一些如鈣離子及PEG(polyethylene glycol)等有利於細胞轉形的物質。轉形後的原生質體經過「復甦」(regeneration)，長出細胞壁後篩選轉形株。這種方法用於革蘭氏陽性菌、真菌及植物細胞轉形。

2. 電導法是將DNA混入清洗過的細胞懸浮液中，用電導器以高壓電瞬間將DNA打入細胞中。通常混液中不含任何鹽類以免電流太強。這種方法很普遍地用於各種細胞轉形。 4 基因槍法是將DNA固定在微顆粒(micro-particles)上，然後以氣壓將微顆粒射向目標細胞，藉由微顆粒的穿透使DNA進入細胞內。這個方法僅用於動、植物細胞的轉形。 有時因為實驗的需要或載體的限制，我們會用噬菌體DNA、病毒DNA或它們的衍生載體來轉形細胞。因為轉型的結果產生噬菌體、病毒或攜帶它們的細胞(carrier)，所以這種轉形特稱為轉染(transfection)，它在動物細胞的轉形是常見的。

資料來源 http://microbiology.scu.edu.tw/micro/people/Griffith.htm http://library.thinkquest.org/20465/avery.html http://kexuejia.7456.net/show/4/66/ http://www.dnaftb.org/dnaftb/concept_17/con17bio.html#avery http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1944_Avery.php 大量網站,不能盡列

組員 6B 28 葉柏希 6B 5梁翠珊

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