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1、,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 McC
2、arthy,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。
3、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
4、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
5、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。 （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
6、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）,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
7、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 物亦會造成遺傳的轉 移，在格裏菲思的肺炎雙球菌轉
8、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， 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D
9、NA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
10、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
11、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3941C； 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714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
12、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
13、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。 3. 微注射法是將DNA溶液利用顯微技術直接注射入細胞中。這個技術目前僅用於動物細胞轉形。 4 基因槍法是將DNA固定在微
14、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,大量網站,不能盡列,http:/microbiology.scu.edu.tw/micro/people/Griffith.htm http:/library.thinkquest.org/20465/avery.html http:/ http:/www.dnaftb.org/dnaftb/concept_17/con17bio.html#avery http:/www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1944_Avery.php,組員,6B 28 葉柏希 6B 5梁翠珊,完,
