Эксперимент Херши – Чейза

редактировать
ДНК эксперимент

Обзор эксперимента и o наблюдения

Эксперименты Херши-Чейза представляли собой серию экспериментов, проведенных в 1952 г. Альфредом Херши и Мартой Чейз, которые помогли подтвердить, что ДНК является генетическим материалом. Хотя ДНК была известна биологам с 1869 года, многие ученые в то время все еще полагали, что белки несут информацию для наследования, потому что ДНК оказалась инертной молекулой, а поскольку она находясь в ядре, считалось, что его роль заключается в хранении фосфора. В своих экспериментах Херши и Чейз показали, что когда бактериофаги, состоящие из ДНК и белка, заражают бактерии, их ДНК попадает в бактериальную клетку хозяина, а большая часть их белка - нет. Херши и Чейз, а также последующие открытия послужили доказательством того, что ДНК является наследственным материалом.

Херши разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1969 года с Максом Дельбрюком и Сальвадором Луриа за их «открытия, касающиеся генетической структуры вирусов. ".

Содержание

  • 1 Историческая справка
  • 2 Методы и результаты
    • 2.1 Эксперимент и выводы
  • 3 Обсуждение
    • 3.1 Подтверждение
    • 3.2 Другие эксперименты
  • 4 Наследие
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Историческая справка

В начале двадцатого века биологи считали, что белки несут генетическую информацию. Это было основано на убеждении, что белки сложнее ДНК. влиятельная «тетрануклеотидная гипотеза» Фебуса Левена, ошибочно предполагавшая, что ДНК представляет собой повторяющийся набор идентичных нуклеотидов, подтверждала этот вывод. Результаты эксперимента Эйвери-Маклауда-Маккарти, опубликованного в 1944 году, предполагают, что ДНК является генетическим материалом, но в целом научное сообщество все еще колебалось, чтобы принять это, что подготовило почву для Эксперимент Херши – Чейза.

Херши и Чейз вместе с другими, проводившими подобные эксперименты, подтвердили, что ДНК была биомолекулой, несущей генетическую информацию. До этого Освальд Эйвери, Колин МакЛауд и Маклин Маккарти показали, что ДНК приводит к трансформации одного штамма Streptococcus pneumoniae к другому. Результаты этих экспериментов доказали, что ДНК - это биомолекула, несущая генетическую информацию.

Методы и результаты

Структурный обзор фага Т2

Херши и Чейз должны были иметь возможность исследовать разные части фагов, которые они изучали по отдельности, поэтому им нужно было различать подсекции фага. Было известно, что вирусы состоят из белковой оболочки и ДНК, поэтому они решили уникально пометить каждый из них отдельным элементным изотопом. Это позволило наблюдать и анализировать каждую отдельно. Поскольку фосфор содержится в ДНК, но не в аминокислотах, радиоактивный фосфор-32 использовали для мечения ДНК, содержащейся в фаге T2. Радиоактивная сера-35 была использована для мечения белковых участков фага Т2, потому что сера содержится в белке, но не в ДНК.

Херши и Чейз вставили радиоактивные элементы в бактериофаги, добавив изотопы в отдельные среды, в которых бактериям позволяли расти в течение 4 часов перед введением бактериофага. Когда бактериофаги инфицировали бактерии, потомство содержало радиоактивные изотопы в своих структурах. Эта процедура была выполнена один раз для фагов, меченных серой, и один раз для фагов, меченных фосфором. Затем меченому потомству позволяли инфицировать немеченые бактерии. Оболочка фага оставалась снаружи бактерий, а генетический материал вошел. Удаление фага из бактерий посредством перемешивания в смесителе с последующим центрифугированием позволило отделить фаговые оболочки от бактерий. Эти бактерии были лизированы для высвобождения фагового потомства. Потомство фагов, меченных радиоактивным фосфором, оставалось меченым, тогда как потомство фагов, меченных радиоактивной серой, не было мечено. Таким образом, эксперимент Херши-Чейза помог подтвердить, что ДНК, а не белок, является генетическим материалом.

Херши и Чейз показали, что введение дезоксирибонуклеазы (называемой ДНКазой ), фермента, расщепляющего ДНК, в раствор содержащие меченые бактериофаги не вводили P в раствор. Это продемонстрировало, что фаг устойчив к ферменту в неповрежденном виде. Кроме того, они смогли плазмолизовать бактериофаги, так что они вошли в осмотический шок, который эффективно создал раствор, содержащий большую часть фосфора, и более тяжелый раствор, содержащий структуры, называемые «призраками», которые содержали S и белок. оболочка вируса. Было обнаружено, что эти «призраки» могли адсорбироваться на бактериях, которые были восприимчивы к T2, хотя они не содержали ДНК и были просто остатками исходной бактериальной капсулы. Они пришли к выводу, что белок защищает ДНК от ДНКазы, но после того, как они были разделены и фаг был инактивирован, ДНКаза могла гидролизовать ДНК фага.

Эксперимент и выводы

Херши и Чейз также смогли доказать, что ДНК фага внедряется в бактерии вскоре после того, как вирус прикрепляется к своему хозяину. Используя высокоскоростной смеситель, они смогли вытеснить бактериофаги из бактериальных клеток после адсорбции. Отсутствие Р-меченой ДНК, остающейся в растворе после того, как бактериофагам позволили адсорбироваться на бактериях, показало, что ДНК фага была перенесена в бактериальную клетку. Присутствие почти всего радиоактивного S в растворе показало, что белковая оболочка, которая защищает ДНК до адсорбции, остается вне клетки.

Херши и Чейз пришли к выводу, что ДНК, а не белок, была генетическим материалом. Они определили, что вокруг бактериофага образовалась защитная белковая оболочка, но внутренняя ДНК - это то, что придает его способности производить потомство внутри бактерии. Они показали, что в процессе роста белок не выполняет никакой функции, в то время как ДНК выполняет некоторую функцию. Они определили это по количеству радиоактивного материала, оставшегося вне камеры. Только 20% фосфора осталось вне клетки, демонстрируя, что он был включен с ДНК в генетический материал клетки. Вся S в белковой оболочке оставалась вне клетки, показывая, что он не был включен в клетку, и этот белок не является генетическим материалом.

Эксперимент Херши и Чейза пришел к выводу, что небольшое количество серосодержащего материала попало в бактериальную клетку. Однако нельзя сделать никаких конкретных выводов относительно того, проникает ли не содержащий серы материал в бактериальную клетку после адсорбции фага. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы сделать вывод о том, что в клетку попала исключительно ДНК бактериофагов, а не комбинация белка и ДНК, где белок не содержал серы.

Обсуждение

Подтверждение

Херши и Чейз пришли к выводу, что белок вряд ли является наследственным генетическим материалом. Однако они не сделали никаких выводов относительно особой функции ДНК как наследственного материала, а только сказали, что она должна иметь некоторую неопределенную роль.

Подтверждение и ясность пришли годом позже, в 1953 году, когда Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик правильно выдвинули гипотезу в своей журнальной статье «Молекулярная структура нуклеиновых кислот: структура нуклеиновой кислоты дезоксирибозы », двойная спираль структура ДНК и предложил механизм копирования, с помощью которого ДНК функционирует как наследственный материал. Кроме того, Уотсон и Крик предположили, что ДНК, генетический материал, отвечает за синтез тысяч белков, обнаруженных в клетках. Они сделали это предложение, основываясь на структурном сходстве, которое существует между двумя макромолекулами: и белок, и ДНК представляют собой линейные последовательности мономеров (аминокислот и нуклеотидов соответственно).

Другие эксперименты

Однажды Был опубликован эксперимент Херши-Чейза, научное сообщество в целом признало, что ДНК является материалом генетического кода. Это открытие привело к более детальному исследованию ДНК, чтобы определить ее состав, а также ее трехмерную структуру. Используя рентгеновскую кристаллографию, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик обнаружили структуру ДНК с помощью ранее задокументированных экспериментальных данных Морис Уилкинс и Розалинд Франклин. Знание структуры ДНК привело ученых к изучению природы генетического кодирования и, в свою очередь, к пониманию процесса синтеза белка. Джордж Гамов предположил, что генетический код состоит из последовательностей трех пар оснований ДНК, известных как триплеты или кодоны, которые представляют собой одну из двадцати аминокислот. Генетическое кодирование помогло исследователям понять механизм экспрессии гена, процесса, посредством которого информация от гена используется в синтезе белка. С тех пор было проведено много исследований, чтобы изменить этапы процесса экспрессии генов. Эти шаги включают транскрипцию, сплайсинг РНК, трансляцию и посттрансляционную модификацию, которые используются для контроля химической и структурной природы белки. Более того, генная инженерия дает инженерам возможность напрямую манипулировать генетическим материалом организмов, используя методы рекомбинантной ДНК. Первая рекомбинантная молекула ДНК была создана Полом Бергом в 1972 году, когда он объединил ДНК обезьяньего вируса SV40 с ДНК фага лямбда .

. Эксперименты с наследственным материалом во время во времена эксперимента Херши-Чейза бактериофаги часто использовались в качестве модельного организма. Бактериофаги поддаются экспериментам с наследственным материалом, потому что они включают свой генетический материал в генетический материал своей клетки-хозяина (что делает их полезными инструментами), они быстро размножаются и их легко собирать исследователями.

Наследие

Эксперимент Херши-Чейза, его предшественники, такие как эксперимент Эйвери-Маклауда-Маккарти, и его последователи служили для однозначного установления этой наследственной информации была проведена ДНК. Эта находка имеет множество применений в судебной медицине, расследовании преступлений и генеалогии. Он предоставил базовые знания для дальнейшего применения в судебной экспертизе ДНК, где дактилоскопия ДНК использует данные, происходящие из ДНК, а не из источников белка, для вывода генетической вариации.

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-23 10:31:25
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте