DNA是遺傳物質—細菌轉化實驗
1928年,Frederick Griffith發現了細菌轉化現象,使“遺傳物質是DNA”這一概念有了實驗依據。
實驗信息
-肺炎鏈球菌(Streptococcus pnemoniae)引起肺炎,可導致小鼠死亡。細菌的夾膜多糖決定其毒性,它是細菌表面的一種成分,能使細菌逃脫宿主的破壞。肺炎鏈球菌的幾種類型具有不同的莢膜多糖,但均具有光滑的(smooth,S)表面。每種光滑型肺炎鏈球菌均可產生不能形成莢膜多糖的變異體,這些變異體具有粗糙的(rough,R)表面(由莢膜多糖之下的物質組成),由于莢膜多糖的缺失,他們不具毒性,不能殺死小鼠,反而能在動物體內被殺死。
實驗過程
注入細胞 | 結果 |
---|---|
活的有莢膜的S型細菌 | 死 |
熱滅活的S型細菌 | 活 |
活的R型細菌 | 活 |
熱滅活的S型細菌+獲得R型細菌 | 死亡 |
-光滑型細菌被加熱致死后就失去了傷害動物的能力。但是圖中表明,將這些無活性的熱致死光滑型細菌(S)與無毒性的粗糙型細菌(R)混在一起并注射到小鼠體內,小鼠會由于感染肺炎鏈球菌而死亡,而且還可以從小鼠尸體中分離到有毒性的S型細菌。
-在這個實驗中,死的S型細菌是Ⅲ型的,活的R型細菌來源于Ⅱ型,從而致死后的動物體內分離到的細菌擁有Ⅲ型的光滑外表面。因此死的Ⅲ型S型細菌的一些性質能夠改變獲得R型細菌,從而產生Ⅲ型外殼多糖,并變得有毒性。負責轉化的死細菌的組分被稱為轉化因素(transforming principle),它可以通過形成一個“無細胞體系”來純化,在這個體系中,死的光滑型細菌ⅢS的提取物在平板培養和注射到動物之前被加到活的Ⅱ型細菌中。
實驗結果
-細菌轉化實驗為DNA是遺傳物質提供了首要證據。從第一個菌株抽提DNA,然后加入到第二個菌株中,能使遺傳特性從一個細菌菌株傳遞到另一個菌株。
DNA是病毒的遺傳物質—噬菌體感染實驗
實驗信息
-噬菌體(phage)是T2是感染大腸桿菌(Escherichia coli)的病毒,當噬菌體顆粒加入細菌時,它們吸附于細菌的外表面,并注入一些物質進入細菌,約20min后,細菌破裂(裂解)并釋放出大量的子代噬菌體。
實驗過程
-T2噬菌體在其DNA組分被P32放射性標記,活在其蛋白質組份被S35放射性標記之后,用于感染細菌。接著在攪拌器中振蕩破碎被感染的細菌,可離心出兩種成分,一種包含從細菌表面釋放出的噬菌體空殼,另一種成分則含被感染的細菌本身。先前的實驗已經表明噬菌體出現在細胞內,這樣,噬菌體的遺傳物質在感染過程中必定進入到細菌內部。
-大部分P32標記出現在感染的細菌中,由感染所產生的子代噬菌體帶有約30%的原有P32標記,且子代噬菌體獲得較少的(<1%)原噬菌體群體含有的蛋白質。噬菌體外殼含蛋白質,因此帶有S35放射性標記,這一試驗直接說明了只有親代噬菌體的DNA才能進入到細菌內部,成為子代噬菌體的一部分,這恰好符合它是遺傳物質的遺傳特性。
-噬菌體(病毒)通過依賴被感染的宿主細胞的機制重新繁殖,產生較多的自身拷貝,這說明噬菌體擁有與細胞基因組類似的遺產物質,其特征是如實復制,且他們具有相同的支配遺傳的規則。噬菌體T2這個例子再次強化了這個普適性結論:遺傳物質就是DNA,不管它是細胞的基因組或是病毒的基因組。
實驗結果
-使菌體感染試驗表明DNA是病毒的遺傳物質。當噬菌體的DNA和蛋白質成分被標記上不同的放射性同位素后,只有被標記同位素的DNA傳遞到受感染的細菌子代噬菌體中。