备课素材：艾弗里肺炎球菌转化实验2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

艾弗里肺炎球菌转化实验 实验 肺炎球菌不同类型的离体转化实验，除了需要有效提取液外，还需要充分满足某些培养条件才能转化成功。转化不仅需要有最适于细菌生长的肉汤培养基，而且还必须补加血清或具有某些特殊性质的血浆液。后面还将进一步讲到，R变种还必须处于一种能接受转化刺激的活化时期。为了方便起见，在转化实验中，这些因素统称为反应系统。对这个系统的每一个组分都必须弄清楚，实验才能获得一致的、可以重复的结果。这个系统的各种组分，按下列顺序逐一叙述： 1．营养肉汤 把含1％新蛋白胨、但不加葡萄糖的牛心肉浸汤，调pH到7.6～7.8，用做基本培养基。各批肉汤在支持转化的特性上表现出明显的、预先没料到的差异。但发现，按Macleod和Mirick 在除去磺胺抑制物时所叙述的方法，把肉汤经过炭吸附，可以大大消除这些差异。以后，在制备效果恒定的、用于测定提取液转化活性的肉汤时，将这一步骤定为常规操作。 2．血清或血浆液 在离体转化的第一次成功实验中，Dawson和Sia 发现，在培养基中加入血清是非常重要的。实验中用了抗R肺炎球菌的兔血清，因为曾经发现，生长在含有抗R血清的培养基中的一种R型肺炎球菌被诱导回复成了其同源的S型。后来Alloway 发现，腹水液、胸液以及正常的猪血清都含有R抗体，因此在这个反应系统中都可以代替抗肺炎球菌的兔血清。某种形式的血清是很重要的，就我们所知，离体转化在没有血清或血浆液的条件下从未成功过。 在我们的研究中，几乎无例外地应用了人的胸膜液和腹水液。不同批号的血清，效果是不同的，观察到的这些差异与R抗体浓度无关，因为发现许多高效价的血清并不能促进转化。这些事实表明，并不是R抗体，而是另外一些因子起了作用。 发现各种动物的血清，不管它们的免疫性如何，都含有一种酶，这种酶能破坏有效提取液中的转化因素，它的性质及其作用的专一性底物将在本文后面提到。把血清在60～65℃加热，这种酶就失活了。在能破坏这种酶的温度下，热处理过的血清在转化系统中常常表现出是有效的。进一步的分析还说明，能分解转化物质的酶已被失活、但还含有R抗体的一些血清仍不能促进转化。这一事实说明，血清中还有一种很重要的因子，这种因子的浓度随着不同的血清而有变化。目前对其特性尚不清楚。 目前，在挑选合适的血清或血浆液时，除了实际测定它们促进转化的能力外，没有其他可遵循的标准。幸好，所需要的特性在一个相当长的时间内是稳定的，而且不会受损害。发现把血清放在冰箱中保存几个月后再重新测定时，它促进转化的效果降低很少，或根本不降低。 对血清中的这些因素及其在转化系统中作用的了解，使我们更容易确定标准的培养条件，以获得一致的、可以重复的实验结果。 3．R菌株（R36A） 研究中所用的不能形成荚膜的R菌株，是从肺炎球菌Ⅱ型的一种强毒S培养物分离得到的。肺炎球菌各种变种，不管是哪种类型，只要它们不形成荚膜，也就丢失了类型的特异性和感染动物的能力。据此进行鉴定，从而选出R菌株。这些变种之所以定名为R型，只是根据它们在人工培养基上形成的菌落表面是粗糙的；而能形成荚膜的S细胞的菌落表面是光 滑、发亮的。 把肺炎球菌Ⅱ型的亲代S培养物，在含有抗肺炎球菌Ⅱ型兔血清的肉汤中连续培养36代，然后分离变异株，从而获得R36A这个菌株。菌株R36A已完全丧失了亲代S菌种的典型特性，成为一种无毒的、不能形成荚膜的R变种。由S→R的变化常常是可逆的，这说明R细胞退化得不是太远，通过在动物体内连续传代或在抗R血清中连续多次继代培养，常常可以使R型回复成原来的特异类型。因此，在这样的条件下，R培养物必定回复成原来亲本能形成荚膜的那种特异类型 。但菌株R36A却已变成稳定的R型，从未自发回复成SⅡ型。而且，试图在上述条件下引起它回复的想法，都未获得成功。 在同一种类型中，S R之间的相互转变，与通过R型从一种特异类型到另一种特异类型之间的转化，二者是完全不同的。类型间的转化现象从未发现自发产生，但用本文前面所概述的特殊技术进行实验，可以诱发产生。在这样的条件下，用来提取转化因素的S细胞的特异性类型，选择性地、专一地决定着一种化学上、免疫学上十分不同的荚膜多糖的酶促合成过程。 在我们的研究过程中，曾观察到R36的原种培养物在血液肉汤中通过连续传代，它自发分离，因而产生了许多其他的R变种，这些变种可以根据其菌落类型彼此区分开来。这一现象的重要性在于：从亲本R培养物中分离出来的4个不同的变种，只有一个（R36A）对于有效提取液的转化作用表现敏感，而其他的都无反应，完全没有转化活性。不同的R变种对同一种特异性刺激具有不同的反应，这一事实强调指出：转化实验中所用的R变种，必须经过仔细选择。菌株R36A对各种不同转化因素的反应已搞清楚了，根据它对各种转化因素的不同反应，可以把它转化成Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅵ型或 型，以及它原