格里菲思肺炎双球菌体内转化实验结论的有关解释
格里菲思肺炎双球菌体内转化实验出现S 型活细菌的可能性及排除
Yong037整理 实验目的：研究肺炎双球菌是如何使人患肺炎的
实验材料：小鼠、肺炎双球菌（S 型和R 型）
实验过程：
实验结论：第一组说明R 型肺炎双球菌无毒性，不会使小鼠患败血症死亡；
第二组说明S 型肺炎双球菌有毒性，使小鼠患败血症死亡；
第三组说明加热杀死的S 型肺炎双球菌无毒性，不会使小鼠患败血症死亡；
第四组说明已经被加热杀死的S 型细菌中，必然含有某种促成将R 型细菌转化形成有毒性
的s 型活细菌的活性物质——转化因子，这种转化因子将无毒性的R 型活细菌转
化为有毒性的S 型活细菌。
第四组出现S 型活细菌的可能性及排除：
1、基因突变：R 型活细菌和S 型活细菌均有三种亚型：I-R 型、Ⅱ-R 型、Ⅲ-R 型和I-S 型、Ⅱ-S 型、Ⅲ-S 型（构成各亚型S 细菌荚膜的多糖存在差异）；格里菲斯通过实验发现，某亚型的S 型菌通过连续的多代培养，其中极少数可能突变成相应亚型的非致病的R 型肺炎双球菌，即I-S 型—I-S 型、Ⅱ-S 型一Ⅱ-R 型、Ⅲ-S 型一Ⅲ-R 型；他还发现，向小鼠皮下注射大量R 型活细菌，有时可获得相应亚型的S 型菌；即R 型肺炎双球菌与S 型肺炎双球菌只能发生同型突变。格里菲斯在进行实验时，采用的是Ⅱ-R 型菌与加热后杀死的Ⅲ-S 型菌，将它们混合后注入小鼠体内培养，最终在小鼠体内只分离得到了Ⅲ-S 型的活细菌。如果S 型菌是R 型菌通过基因突变产生的，则分离得到的应该是Ⅱ-S 型细菌，而实际得到却是Ⅲ-S 型的活细菌，故第四组出现的有毒性的S 型菌不是R 型菌通过基因突变而来的。
2、S 型细菌“复活”：加热会破坏蛋白质的空间结构，且该过程不可逆；也会使DNA 变性：加热会使氢键断裂，DNA 双螺旋解开成单链，当温度缓慢降低时单链又可以重新形成双链，称为DNA 复性，但蛋白质变性失活后，降温也不可能再恢复其功能，所以，加热杀死的S 菌的蛋白质失活了，生命活动就不可能再恢复，而其DNA 还是有作用的；再者，1933年，阿洛维将Ⅱ-R 型细菌和Ⅲ-S 型细菌的无细胞提取液（所有完整细胞、细胞碎片、荚膜分子都通过离心和过滤从提取物中去掉）混合，培养皿上仍长出了Ⅲ-S 型细菌。这否认了R 型细菌以某种方式使加热杀死的S 型细菌“复活”。 3、转化（基因重组）：R 型活肺炎双球菌（受体菌）在对数期后期（生长后期）约40min 内处于“感受态”，吸收外源DNA 的能力比其他时期大1000倍。此时，R 型菌（受体菌）细胞膜表面有30-80个“感受态因子”位点。感受态因子是一种胞外蛋白，它可以催化外来DNA 片段的吸收或降解细胞表面某种成分，从而使细胞表面的DNA 受体显露出来（也可能是一种自溶酶，可特异性地结合双链DNA ）。被加热杀死的S 型肺炎双球菌（供体菌）通过自溶过程，释放出自身的DNA 片段（已经失活，但双链结构
7尚存在，分子量小于1×10，约含15个基因），称之为“转化因子”。当“转化因子”遇到“感受态”
的R 型活肺炎双球菌（受体菌）时，就有10个左右这样的双链片段与R 型活肺炎双球菌（受体菌）细
6胞膜表面的“感受态因子”位点相结合，在位点上进一步发生酶促分解，形成平均分子量为4×10～
65×10的DNA 片段，然后双链拆开，随后其中一条链被细胞膜上的核酸酶降解，降解产生的能量协助把另一条单链推进受体细胞（该过程称为DNA 的结合和摄取），与受体菌DNA 上的同源区段配对，并使受体菌DNA 的相应单链片段被切除，从而将其替换，形成一个杂种DNA 区段（它们间不一定互补，可能呈
杂合状态）。随着受体菌DNA 进行复制，杂合区段分离成2个模板，其中之一类似供体菌，另一类似受体菌。当细胞分裂后，已复制的DNA 发生分离，于是就由R 型肺炎双球菌产生出S 型肺炎双球菌的后代。这个过程称为原核生物的转化，其实质是基因重组。因为R 型细菌与S 型细菌的DNA 可以在同源区段配对，形成杂合细菌，所以通过分裂生殖形成R 型和S 型两种后代细菌，不像许多人认为的R 型细菌直接变成S 型细菌。而S 型肺炎双球菌有荚膜，无感受态，不能作为受体菌，所以在S 菌的培养基中加入R 菌的DNA ，S 菌不能被转化为R 型。当然S 型菌在自然状态下或人工的诱变下发生基因突变，S 型菌可能突变为R 型，但不是转化。
故格里菲思从第四组实验的小鼠尸体上分离出的有毒性的S 型活细菌是由于加热杀死的S 型细菌中含有某种转化因子将R 型细菌转化形成有毒性的s 型活细菌。