MixtureofHeat-killedheat-killedLivepathogenicpathogenicnonpathogenicPstrainofand livestrain ofS.pneumoniae nonpathogenicS.pneumoniaeLivestrains ofpathogenicPolysaccharideS.pneumoniaestrain ofcoat0o+S.pneumoniae面(2) Mice live(3)Mice live(4)Micedie:theirblood containslive(1) Mice diepathogenic strainofS.pneumoniae图14.4Griffith发现了转化作用（1）注射肺炎链球菌的致病型导致老鼠死亡。这种细菌表面有一层自身合成的多糖荚膜。（2）注射无荚膜的活的细菌并不引起疾病，可是荚膜本身并不是病因。（3）当格里菲思向老鼠注射有荚膜的死细菌时，老鼠并未发病。（4）但是当他将死亡的致病菌和活着的非致病菌混合注射时，许多老鼠死亡。致病菌又出现了。他得出结论，活着的细菌被死亡的致病菌转化了；也就是说指导英膜合成的遗传信息由死细菌转移到了活细菌上。LivepathogenicstrainofS.pneumoniae活的肺炎性肺炎双球菌的致病型；micedie老鼠死亡；LivenonpathogenicstrainofS.pneumoniae活的肺炎性肺炎双球菌非致病型；micelive老鼠存活：Heat-killedpathogenicstrainofS.pneumoniae加热处死的肺炎性肺炎双球菌的致病型；mice live 老鼠存活：Mixture of heat-killed pathogenic and live nonpathogenic strains ofS.pneumoniae加热处死的肺炎性肺炎双球菌的致病型和非致病型混合物；Micedie，heirbloodcontainslivepathogenic strainof S.pneumoniae老鼠死亡，它们的血液中含有活的肺炎性肺炎双球菌的致病型（coat)，老鼠并无感染症状。似乎是由荚膜导致了病症。这种病菌的正常致病型会在培养皿上形成轮廓整齐的光滑的菌落，被称作S株。那种突变体由于缺少合成荚膜所需的酶，形成粗糙的菌落，被称作R株。为了确定荚膜是否有毒性，Griffith将致病的S株杀死后注入老鼠体内，老鼠仍然很健康。作为对照，他又将杀死的S株与不致病的R株的混合物注入老鼠体内（图14.4）。意外发生了，老鼠出现了症状，很多老鼠死去。死亡的老鼠血液中发现了高浓度的病菌，它们是活着的有致病能力的S株，而它们表面蛋白的特征原来是R型的。不知何故，指导多糖膜合成的遗传信息由死亡的S株进
（coat），老鼠并无感染症状。似乎是由荚膜导致了病症。这种病菌的正常致病 型会在培养皿上形成轮廓整齐的光滑的菌落，被称作 S 株。那种突变体由于缺少 合成荚膜所需的酶，形成粗糙的菌落，被称作 R 株。 为了确定荚膜是否有毒性，Griffith 将致病的 S 株杀死后注入老鼠体内，老鼠 仍然很健康。作为对照，他又将杀死的 S 株与不致病的 R 株的混合物注入老鼠 体内（图 14.4）。意外发生了，老鼠出现了症状，很多老鼠死去。死亡的老鼠血 液中发现了高浓度的病菌，它们是活着的有致病能力的 S 株，而它们表面蛋白的 特征原来是 R 型的。不知何故，指导多糖荚膜合成的遗传信息由死亡的 S 株进 图 14.4 Griffith 发现了转化作用 （1）注射肺炎链球菌的致病型导致老鼠死亡。这种细菌 表面有一层自身合成的多糖荚膜。（2）注射无荚膜的活的细菌并不引起疾病，可是荚膜本身 并不是病因。（3）当格里菲思向老鼠注射有荚膜的死细菌时，老鼠并未发病。（4）但是当他 将死亡的致病菌和活着的非致病菌混合注射时，许多老鼠死亡。致病菌又出现了。他得出结 论，活着的细菌被死亡的致病菌转化了；也就是说指导荚膜合成的遗传信息由死细菌转移到 了活细菌上。 Live pathogenic strain of S.pneumoniae 活的肺炎性肺炎双球菌的致病型；mice die 老鼠死亡； Live nonpathogenic strain of S.pneumoniae 活的肺炎性肺炎双球菌非致病型；mice live 老鼠存 活；Heat-killed pathogenic strain of S.pneumoniae 加热处死的肺炎性肺炎双球菌的致病型； mice live 老鼠存活；Mixture of heat-killed pathogenic and live nonpathogenic strains of S.pneumoniae 加热处死的肺炎性肺炎双球菌的致病型和非致病型混合物；Mice die，heir blood contains live pathogenic strain of S.pneumoniae 老鼠死亡，它们的血液中含有活的肺炎性肺炎 双球菌的致病型
入了存活的R株体内，使得没有荚膜的R株转化为致病的S株。转化作用（transformation）是指遗传信息由一个细胞进入另一细胞，并改变受体的遗传性状。遗传信息可以从死亡的细胞进入活细胞，并将其转化Avery和Hershey一Chase试验：遗传因子是DNAAvery试验直到1944年人们才发现了将链球菌转化的物质。通过一系列经典的试验，(OswaldAvery和他的同事ColinMacleod及MaclynMccarty鉴别出被他们称为“转化因子（transformingprinciple）”的物质。他们首先准备了Griffith曾采用过的混合物，其由杀死的S链球菌和活的R链球菌组成。Avery及其同事尽可能得从混合物中去除蛋白质，直到99.98%的纯度。虽然去除了几乎全部的蛋白质，转化的活性还是没有减小。而且，转化因子的特性在许多方面与DNA相似：1.当用化学方法分析这些纯化后的因子时，其成分的排列与DNA十分相符。2.当在离心机中高速旋转时，转化因子总是迁移到与DNA相同的液层（密度）。3.从纯化的转化因子中分离脂类和蛋白质并不会降低它的活性。4.蛋白酶和RNA酶都无法降低转化因子的活性。5.DNA酶降低了转化因子的活性。证据是颇具说服力的。他们得出结论：“一种含有脱氧核糖的核酸是肺炎双球菌II型中转化因子的核心单元。”一句话，DNA是遗传物质。Hershey-Chase试验由于很多生物学家更倾向于认为蛋白质是遗传信息的载体，Avery的结果最初并没有被广泛接受。在1952年Alfred.Hershey和MarthaChase提出了进一步的证据，支持Avery的结论。他们使用一种能够感染细菌的病毒一一噬菌体（bacteriophage）一一进行试验。我们将在第33章进一步讨论病毒，它是由蛋白
入了存活的 R 株体内，使得没有荚膜的 R 株转化为致病的 S 株。转化作用 （transformation）是指遗传信息由一个细胞进入另一细胞，并改变受体的遗传性 状。 遗传信息可以从死亡的细胞进入活细胞，并将其转化。 Avery 和 Hershey－Chase 试验：遗传因子是 DNA Avery 试验 直到 1944 年人们才发现了将链球菌转化的物质。通过一系列经典的试验， (Oswald Avery 和他的同事 Colin Macleod 及 Maclyn Mccarty 鉴别出被他们称为 “转化因子（transforming principle）”的物质。他们首先准备了 Griffith 曾采用过 的混合物，其由杀死的 S 链球菌和活的 R 链球菌组成。Avery 及其同事尽可能得 从混合物中去除蛋白质，直到 99.98％的纯度。虽然去除了几乎全部的蛋白质， 转化的活性还是没有减小。而且，转化因子的特性在许多方面与 DNA 相似： 1. 当用化学方法分析这些纯化后的因子时，其成分的排列与 DNA 十分相符。 2.当在离心机中高速旋转时，转化因子总是迁移到与 DNA 相同的液层（密 度）。 3.从纯化的转化因子中分离脂类和蛋白质并不会降低它的活性。 4.蛋白酶和 RNA 酶都无法降低转化因子的活性。 5.DNA 酶降低了转化因子的活性。 证据是颇具说服力的。他们得出结论：“一种含有脱氧核糖的核酸是肺炎双球菌 III 型中转化因子的核心单元。”一句话，DNA 是遗传物质。 Hershey－Chase 试验 由于很多生物学家更倾向于认为蛋白质是遗传信息的载体，Avery 的结果最 初并没有被广泛接受。在 1952 年 Alfred. Hershey 和 Martha Chase 提出了进一步 的证据，支持 Avery 的结论。他们使用一种能够感染细菌的病毒——噬菌体 （bacteriophage）——进行试验。我们将在第 33 章进一步讨论病毒，它是由蛋白
T2bacteriophagesare labeledwithradioactiveisotopesBacteriophages infectbacterialcellsBacterial cellsareagitatedtoremoveprotein coatsO32Pradioactivityfound35Sradioactivityinthe bacterial cellsfoundinthemedium图14.5Hershey一Chase赫什和蔡斯发现放射性的35s并未进入细菌，而32p却进入了。他们得到结论，是病毒的DNA而非蛋白质指导了新病毒的繁殖。Proteincoat labeledwith35s用35s标记的蛋白质外壳；DNAlabeledwith32p用32p标记的DNA；T2bacteriophages are labeled withradioactiveisotopes.T2噬菌体被放射性同位素标记。Bacteriophagesinfectbacterialcell.噬菌体侵染细菌。Bacterialcellsareagitatedtoremoveproteincoat.剧烈搅动细菌以除去蛋白质外壳。35sradioactivityfoundinthemedium.在培养基中发现了放射性的35s32Pradioactivityfound in thebacterial cells.在细胞内发现了放射性的32p。质外壳（coat）包裹着DNA或是RNA（核酸）而成。当一个可以溶菌（可以导致细胞破裂）的噬菌体要感染细菌时，它首先与细胞的外表面结合，再将遗传物质注入细胞内部。在细菌内，噬菌体的遗传物质指导合成了成千上万的病毒。接着细菌破裂，即溶菌，进而释放出新病毒。为了确定最初注入细菌的遗传物质，Hershey和Chase使用了含有DNA而非RNA的噬菌体T2。他们分别用不同的放射性物质分别标记DNA和蛋白质外壳以便进行追踪。在一部分试验中，病毒在含有磷的同位素(isotope)32p的环境中生长，这样同位素就会出现在新合成的DNA分子中。另一部分试验中，病毒在含
质外壳（coat）包裹着 DNA 或是 RNA（核酸）而成。当一个可以溶菌（可以导 致细胞破裂）的噬菌体要感染细菌时，它首先与细胞的外表面结合，再将遗传物 质注入细胞内部。在细菌内，噬菌体的遗传物质指导合成了成千上万的病毒。接 着细菌破裂，即溶菌，进而释放出新病毒。 为了确定最初注入细菌的遗传物质，Hershey 和 Chase 使用了含有 DNA 而非 RNA 的噬菌体 T2。他们分别用不同的放射性物质分别标记 DNA 和蛋白质外壳 以便进行追踪。在一部分试验中，病毒在含有磷的同位素(isotope)32P 的环境中生 长，这样同位素就会出现在新合成的 DNA 分子中。另一部分试验中，病毒在含 图 14.5 Hershey－Chase 赫什和蔡斯发现放射性的 35S 并未进入细菌，而 32P 却进 入了。他们得到结论，是病毒的 DNA 而非蛋白质指导了新病毒的繁殖。 Protein coat labeled with 35S 用 35S 标记的蛋白质外壳； DNA labeled with32P 用 32P 标记的 DNA； T2 bacteriophages are labeled with radioactive isotopes. T2 噬菌体被放射性同位素标 记。 Bacteriophages infect bacterial cell.噬菌体侵染细菌。 Bacterial cells are agitated to remove protein coat.剧烈搅动细菌以除去蛋白质外壳。 35S radioactivity found in the medium. 在培养基中发现了放射性的 35S. 32Pradioactivity found in the bacterial cells.在细胞内发现了放射性的 32P
有硫的同位素35s的环境中生长，同样的,在新合成的外壳蛋白的氨基酸中也会出现硫的同位素。由于衰变时释放的粒子有不同的能量，32P和35s很容易区分。当用标记的病毒感染细菌后，剧烈搅动细菌细胞以去除细菌表面侵染病毒的蛋白质外壳。这一方法除去了几乎所有含35S的标记（也就是几乎所有的病毒的蛋白质）。然而，含32P的标记（即病毒的DNA）已经进入细菌，并且不断地出现在被释放出来的噬菌体中（图14.5）。因此，被注入细菌内部并指导合成后代的遗传物质是DNA，不是蛋白质。Avery的试验确证了DNA就是Griffith所谓的转化因子。噬菌体的遗传物质是DNA而非蛋白质。14.2DNA的结构核酸的化学性质在孟德尔的工作发表仅四年后，一位德国化学家FriedrichMiesher于1869年发现了DNA。Miesher从人的细胞和鱼类的精子中分离出一种白色物质。它的氮磷含量都与当时已知的细胞中组份不同。这使得他相信自已发现了新物质，称之为“核素(nuclein)”，因为它似乎与核紧密相关。Levene的分析结果：DNA是聚合体由于核素带有弱酸性，它接着被称为核酸。在后来的五十年中，由于不了解它在细胞中的功能，生物学家对它研究甚少。20世纪20年代，生物化学家P.A.Levene确定了DNA的基本结构（图14.6)。（1）磷酸基（PO4)；(2)五碳糖；（3）含氮碱基，嘌呤（腺嘌呤A，鸟嘌呤G）和嘧啶（胞嘧啶C，胸腺嘧啶T，RNA中由尿嘧啶U代替胸腺嘧啶T)。由于这几个部分含量基本相同，Levene正确地推断DNA和RNA是由这三种成份循环构成的。每一个单位都是由一个糖和一个碱基加上一个磷酸根组成，叫核苷酸。核苷酸间通过不同的碱基区别开来。为了区分DNA和RNA中不同的化学基团，通常要对碱基和糖的碳原子进行编号，以便命名与某个碳原子相连的化学基团。糖的四个碳原子和一个氧原子形
有硫的同位素 35S 的环境中生长，同样的,在新合成的外壳蛋白的氨基酸中也会出 现硫的同位素。由于衰变时释放的粒子有不同的能量，32P 和 35S 很容易区分。 当用标记的病毒感染细菌后，剧烈搅动细菌细胞以去除细菌表面侵染病毒的 蛋白质外壳。这一方法除去了几乎所有含 35S 的标记（也就是几乎所有的病毒的 蛋白质）。然而，含 32P 的标记（即病毒的 DNA）已经进入细菌，并且不断地出 现在被释放出来的噬菌体中（图 14.5）。因此，被注入细菌内部并指导合成后代 的遗传物质是 DNA，不是蛋白质。 Avery 的试验确证了 DNA 就是 Griffith 所谓的转化因子。噬菌体的遗传物质是 。噬菌体的遗传物质是 DNA 而非 蛋白质。 14.2 DNA 的结构 核酸的化学性质 在孟德尔的工作发表仅四年后，一位德国化学家 Friedrich Miesher 于 1869 年 发现了 DNA。Miesher 从人的细胞和鱼类的精子中分离出一种白色物质。它的氮 磷含量都与当时已知的细胞中组份不同。这使得他相信自己发现了新物质，称之 为“核素(nuclein)”，因为它似乎与核紧密相关。 Levene 的分析结果：DNA 是聚合体 由于核素带有弱酸性，它接着被称为核酸。在后来的五十年中，由于不了解 它在细胞中的功能，生物学家对它研究甚少。20 世纪 20 年代，生物化学家 P.A.Levene 确定了 DNA 的基本结构（图 14.6）。（1）磷酸基（PO4）；(2)五碳糖； （3）含氮碱基，嘌呤（腺嘌呤 A，鸟嘌呤 G）和嘧啶（胞嘧啶 C，胸腺嘧啶 T， RNA 中由尿嘧啶 U 代替胸腺嘧啶 T）。由于这几个部分含量基本相同，Levene 正确地推断 DNA 和 RNA 是由这三种成份循环构成的。每一个单位都是由一个 糖和一个碱基加上一个磷酸根组成，叫核苷酸。核苷酸间通过不同的碱基区别开 来。 为了区分 DNA 和 RNA 中不同的化学基团，通常要对碱基和糖的碳原子进行 编号，以便命名与某个碳原子相连的化学基团。糖的四个碳原子和一个氧原子形
成一个五元HHHOHHOC-H-0环。如图14.7OHOHHH-Y所示，这些原HHH子从氧原子OH HOH OHDeoxyriboseRiboseO起以顺时针(DNAonly)(RNA only)HO-方向由1编0NH2OPhosphate号至5”；“，”-N-HC-H表示这些碳H-NH2NAdenineHGuanine H原子是在糖PurinesoNH20中而不是在1CH3HH-HH-NC-碱基中。在这-HHQOO种编号体系UracilHThymineH.Hcytosine(DNAonly)(RNAonly)下，磷酸基是Pyrimidines与糖的5碳图14.6DNA与RNA的核苷酸构成DNA与RNA的基本单位是由三部分组成：一个五碳糖（在DNA中是脱氧核糖，在RNA中是核糖），相连，碱基则个磷酸基以及一个含氮的碱基（嘌呤或嘧啶）。是连在1碳Deoxyribose(DNAonly）脱氧核糖（只在DNA中）；Ribose（RNAonly）核糖（只在RNA中）；phosphate磷酸基；purine嘌呤；adenine腺嘌呤；上。另外，guanine鸟嘌呤；pyrimidine嘧啶：cytosine胞嘧啶；thymine胸腺嘧啶；个自由的羟uracil尿嘧啶；基被加合到3碳上。由于5磷酸基和3'羟基之间可以发生化学反应，这使得DNA和RNA得以形成由核苷酸构成的长链结构。一个核苷酸的磷酸基和另一核苷酸的羟基发生脱水反应，生成一个水分子而形成共价键，它将二者相连（图14.8）。这一连接被称为磷酸二脂键，因为磷酸基是通过一对脂键（P一O一C）与两个糖相连。由这一反应生成的聚合物在两端仍然有一个3羟基和5磷酸基，因此它可以再与其他羟基相连。这样千万个核苷酸聚合为长链
成 一 个 五 元 环。如图 14.7 所示，这些原 子 从 氧 原 子 起 以 顺 时 针 方向由 1’编 号至5’；“ ’ ” 表 示 这 些 碳 原 子 是 在 糖 中 而 不 是 在 碱基中。在这 种 编 号 体 系 下，磷酸基是 与糖的 5’碳 相连，碱基则 是连在 1’碳 上。另外，一 个 自 由 的 羟 基 被 加 合 到 3’碳上。 由于 5’磷酸基和 3’羟基之间可以发生化学反应，这使得 DNA 和 RNA 得以 形成由核苷酸构成的长链结构。一个核苷酸的磷酸基和另一核苷酸的羟基发生脱 水反应，生成一个水分子而形成共价键，它将二者相连（图 14.8）。 这一连接被称为磷酸二脂键，因为磷酸基是通过一对脂键（P—O—C）与两个 糖相连。由这一反应生成的聚合物在两端仍然有一个 3’羟基和 5’磷酸基，因此 它可以再与其他羟基相连。这样千万个核苷酸聚合为长链。 图 14.6 DNA 与 RNA 的核苷酸构成 DNA 与 RNA 的基本单位是由三 部分组成：一个五碳糖（在 DNA 中是脱氧核糖，在 RNA 中是核糖）， 一个磷酸基以及一个含氮的碱基（嘌呤或嘧啶）。 Deoxyribose (DNA only) 脱氧核糖（只在 DNA 中）；Ribose（RNA only） 核糖（只在 RNA 中）；phosphate 磷酸基；purine 嘌呤；adenine 腺嘌呤； guanine 鸟嘌呤；pyrimidine 嘧啶；cytosine 胞嘧啶；thymine 胸腺嘧啶； uracil 尿嘧啶；