Alfred Hershey赫希及 Martha Chase崔斯(1952)- T2噬菌體及大腸桿菌實驗 By 6b1+6b8

Alfred Hershey and Martha Chase 學習要點 a) model organism (微生物模型) b) T2 bacteriophage composition  (T2噬菌體的成分)   c) how T2 bacteriophage infects cells(T2噬菌體如何感染細胞)         d) the question (什麼是遺傳物質) e) the experiment (攪拌器實驗  )          f) DNA is the genetic material (DNA是遺傳物質)

T2噬菌體(bacteriophages) 給細菌傳染病毒的病毒Viruses that attack /infects bacteria 不會自行複製Non-self replicating 細菌專一性Bacteria specific contain 50% DNA and 50% protein tail fibers of the phage attach to the bacterial cell to initiate infection new viruses are produced within the bacterial cell Inject their genome into host cell 溶解/裂解循環Lytic cycle Lysogenic cycle

噬菌體外表Phage appearance 蛋白質外殼 它有一個六角形的頭，頭部中心含有DNA，其他部分都是蛋白質,頭部後面拖著一條尾巴，尾巴稍上又有六根尾絲。 它的結構極簡單，就是一層蛋白質外殼包了一組基因。 它繁殖得很快，侵入大腸桿菌內後，只要20分鐘就可繁殖數百個後代。

What phages do to Host Cell 噬菌體進入寄主細胞

Example of Lytic Life Cycle裂解循環的例子

噬菌體於潛伏在宿主的時期會大量複製產生病毒的子代，並由病毒的培養著手發展出飾板（Plaque）技術 T2噬菌體正進入大腸桿菌中

噬菌體的裂解循環

步驟 (I)：噬菌體利用尾纖維固著於細菌表面　 步驟 (II)：固著後，噬菌体的 DNA 被注入細菌細胞內，留下蛋白質外殼在細菌細胞外 步驟 (III)：噬菌体的 DNA 利用寄主的蛋白質合成機制去複製噬菌體的。此時寄主的 DNA 巳退化而變得不活躍及分解，噬菌体的 DNA 巳控制了寄主細胞內的反應 步驟 (IV)：噬菌体的 DNA 開始複製並製造新的蛋白質外殼。蛋白質外殼包著噬菌体的 DNA 形成新的噬菌体。 步驟 (V)：噬菌体 DNA 產生的溶菌令寄主細胞溶解並釋出許多噬菌体，然後傳染給其他細胞。

噬菌體生活史:由依附至裂解

大腸桿菌為原核生物----桿菌,通常生長於人體消化道中,對健康並無影響,外面有堅固的細胞壁包圍,裡面為進行生命化學反應的地方,由於早年曾有一群分子生物學家專門研究大腸桿菌,因此比起其他微生物,大腸桿菌較易進行深入的研究.

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遺傳物質?? Early Evidence that DNA is the Substance of Life(早期的證據) Miescher – isolated DNA from salmon sperm found DNA is made up of 4 monomers. First half of 20th century nucleic acids were thought to be only structural material in the cells nucleus. Hershey and Chase’s experiment was benchmark in changing ideas.

Blender experiment攪拌器實驗 Hershey藉助先前研究對噬菌體的了解，1952年與Martha Chase以T2 phage為材料做了一個著名的實驗。此實驗開始前便已知噬菌體的主要構成物質為蛋白質及DNA。原來DNA中只存在磷，不存在硫，而蛋白質中大多是硫，只有極少的磷。為追尋何者才是真正攜帶遺傳訊息的物質，他們分別以放射性磷32P標定DNA、放射性硫35S標定蛋白質。用作了記號的噬菌體去感染大腸桿菌後，先以震盪器將貼附於細菌表面的物質與細菌分開，再以離心機離新將細菌離至管底。最終結果顯示懸浮液中富含35S的放射性；而由細菌所釋放的病毒子代則只能偵測到32P的放射性。 他們發現，當噬菌體侵入細菌內部時是將身體外殼留在細胞壁外，而將DNA滲入細胞內，這通過記錄到的32P和35S就可以分得一清二楚。確實是只有DNA進入大腸桿菌內。但是20分鐘後生成的噬菌體仍和原來一模一樣， 由此結果直接證實了遺傳物質為DNA而非蛋白質，應證了先前Avery實驗結果的準確性，只可惜Avery此時以去世，而未能獲頒諾貝爾獎。除此以外，此實驗的結果尚給了華生與克立克很大的提示，使之專注於DNA的結構研究上，終解開了DNA結構之謎，使人們對生命現象的了解邁進了一大步。由於此實驗影響之大，因此將之命名為Hershey-Chase experiment。 又名“Hershey-Chase experiment”

1.感染 2.攪拌 3.離心分離

結論 透過Martha Chase 及Alfred Hershey的實驗,我們可證明: 遺傳物質為DNA而非蛋白質

由此… 帶領將來實驗 科學家更想知更多有關於DNA的東西: Operated行動 Replicated複製 Direct the production of proteins合成蛋白質的方向 What was its structure什麼是它的結構

參考資料 96 AL past paper 1-2 Get a grip on genetics 看漫畫學遺傳 A.D. Hershey and M. Chase, 1952. Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage. www.cellsalive.com http://www.cat.cc.md.us/courses/bio141/lecguide/unit2/viruses/rellyso.html