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肺炎双球菌的转化涉及的几个问题

2015-11-24 09:46| 发布者: admin| 查看: 2162| 评论: 0

摘要: 文章来源:徐国恒. 肺炎双球菌的转化涉及的几个问题. 生物学通报, 2005,40(4):24-25.
 

徐国恒    (北京大学医学部生理系  北京  100083


《生物学通报》2005年第2期第17页刊登的肺炎双球菌和DNA转化的问题解答3则(1),其中一些说法似是而非,或者是不恰当的。现分别将原来的3个问题列出,并对“问题解答3则”涉及到的一些问题进行讨论。

问题1S型肺炎双球菌的DNA经过高温为什么不会失去活性?

有荚膜、致病的S型肺炎双球菌的DNA可以进入无荚膜、非致病的R型肺炎双球菌,使R型肺炎双球菌的表型和性状均发生改变,如无荚膜表型转换为有荚膜表型,同时其非致病性状转化为可致病。转化的实质是S型肺炎双球菌的部分DNA片段进入并整合进R型菌的基因组。下面将会谈到,S型菌的一段DNA编码的一个蛋白质对肺炎双球菌的荚膜发育是必不可少的;编码该蛋白质的基因如果发生突变导致不能合成该蛋白质,S型肺炎双球菌将不能产生荚膜而变成R型菌的表型。SDNA进入R型菌基因组后使原有的基因突变修复,可以表达这一蛋白质,从而使R型双球菌恢复产生荚膜的能力,这样以来R型菌的表型就又回复到S型菌。因此,R型和S型肺炎双球菌表型转化的实质是DNA的转化(transformation),由此提示 DNA是控制表型性状转换的遗传物质,这正是这一发现的伟大之处。

60100℃的高温可杀死S型肺炎双球菌细胞,一少部分DNA可以从死细菌释放出来。但60100℃高温只能使DNA变性——DNA双链的解链。加热变性不引起DNA分子的降解,也不破坏或改变DNA分子的一级结构。由于DNA双链是碱基互补的,当温度恢复到正常条件时,因加热拆开的两条DNA单链上的碱基又可迅速配对复性,并形成互补双链。因此,加热可以杀死细菌,但不会“杀死”DNADNA只携带遗传编码,执行传递遗传信息功能。普通的加热是不会改变DNA分子的遗传特性的,因为温度下降之后加热变形的DNA将迅速复性。DNA具有“活性”这样的提法是不恰当的。

S型肺炎双球菌DNA进入R型菌这一过程的发生机理非常复杂,至今仍不很清楚。首先,R型细菌自身必须出现所谓的感受态(competence),才能允许外源DNA进入。现在已经知道包括R型肺炎双球菌在内的一些细菌菌株,在培养基中生长的中晚期阶段,其中一少部分细菌可自发获得感受态。现代分子生物学技术可以通过化学手段如氯化钙和物理手段如高压电击处理,诱导一些细菌进入感受态。细菌进人感受态后,外界的DNA分子就易于进入和通过感受态细菌表面的膜结构,进人细菌内部。研究表明(23),在进入R型肺炎双球菌之前,R型菌会释放内切酶将全长的SDNA降解为一些片段;然后另一些酶使SDNA的双链打开;此后一条DNA链被降解,一条DNA链进入菌体内部。最终,SDNA片段通过体内同源重组被整合入R型菌的基因组中。