DNR: 2 įrodymai, palaikantys DNR kaip genetinę medžiagą

Įvairūs netiesioginiai ir tiesioginiai DNR kaip genetinės medžiagos įrodymai yra tokie:

Netiesioginiai įrodymai:

1. Kiekvienoje ląstelėje yra branduolio, kuris kontroliuoja jo morfologiją, fiziologiją ir paveldimumą.

Image Courtesy: writersforensicsblog.files.wordpress.com/2013/01/dna-pipettes-up-close.jpg

2. Kaip nustatė Friedrich Miescher (1869) ir paskesni darbuotojai, branduolys turi deoksiribozės nukleino rūgštį. Todėl DNR atsiranda visose ląstelėse.

3. DNR gali daugintis. DNR kopijos yra panašios į pradinę DNR.

4. DNR atkartoja prieš ląstelių dalijimąsi ir yra teisingai paskirstytas dukterinėse ląstelėse.

5. DNR gali kontroliuoti ląstelių struktūrą ir ląstelių funkcijas per transkripciją ir vertimą.

6. DNR dalys gali būti slopinamos arba depresuojamos pagal medžiagų apykaitos poreikį.

7. DNR gali rodyti begalinius skirtumus dėl nukleotidų tipo, sekos ir ilgio pokyčių.

8. DNR turi remonto sistemą.

9. Diferencinis DNR segmentų arba genų aktyvinimas lemia ląstelių diferenciaciją, audinių formavimąsi, organų formavimąsi ir įvairių komponentų sudedamųjų dalių gamybą.

10. Jis turi integruotą laikrodį vystymuisi.

11. DNR kiekis paprastai yra vienodas visose organizmo ląstelėse. Tačiau jis keičiasi vieną kartą ląstelių ciklo ir gyvavimo ciklo metu. DNR lygis padvigubėja per tarpfazę (S-fazę), kai chromosomos atkartojasi, kad susidarytų jų anglies kopijos. Kai chromosomų skaičius taip pat sumažėja iki pusės, jis sumažėja iki pusės.

12. Didelės energijos spindulių (pvz., Ultravioletinių), kurias absorbuoja DNR, bangos ilgiai taip pat yra tie bangos ilgiai, kurie sukelia maksimalų mutacijų skaičių arba staigius, bet nuolatinius paveldimus variantus.

13. Pakeitus cheminę ar linijinę DNR struktūrą perskirstant, papildant ar išbraukiant nukleotidus, atsiranda mutacijų, kurios perduodamos dukterinėms ląstelėms ir pasireiškia pakeitus ląstelių metabolizmą.

Tiesioginiai įrodymai:

a) transformacija („Griffith“ eksperimentas):

Tai yra organizmo genetinės sudėties pasikeitimas, paimant jo mirusių giminaičių likučius. Pirmą kartą 1928 m. Transformaciją tyrė britų gydytojas SE Griffith. Jis tiria įvairių bakterijų Streptococcus pneumonijos, taip pat žinomas kaip Diplococcus arba Pneumococcus pneumonija, patogeniškumą. Bakterija turi dvi padermes - virulentinį ir ne virulentinį.

Virulentinė padermė sukelia pneumoniją. Jo bakterijos yra žinomos kaip S-tipo, nes auginamos tinkama terpe, jos sudaro lygias kolonijas. Šiuos diplokokus padengia aplink juos esantis gleivės (polisacharido) apvalkalas. Apvalkalas yra ne tik toksigeniškumo priežastis, bet ir apsaugo bakterijas nuo šeimininko fagocitų. Ne virulentinė bakterijų rūšis nesukelia šios ligos. Jie sudaro netaisyklingas arba šiurkščias kolonijas. Šie diplokokai neturi gleivinės apvalkalo.

Todėl ne virulentinės bakterijos vadinamos neapdorotomis arba R tipo. Griffith ištyrė dviejų Pneumococcus padermių virulentiškumą, švirkšdamas gyvas R II tipo ir gyvas S IH tipo bakterijas atskirai į peles. Jis nustatė, kad R tipo bakterijos nesukėlė jokios ligos, o S tipo bakterijos sukėlė pneumoniją ir tada mirė pelėse (6.1 lentelė).

Tačiau užšaldyta šiluma (esant 82 ° C - 90 ° C) S tipo bakterijoms nesukėlė jokių ligos simptomų. Galiausiai Griffith švirkščia gyvų R tipo ir šilumos nužudytų S tipo bakterijų kombinaciją į peles. Nė viena iš šių bakterijų nėra kenksminga, kai yra atskirai. Sušvirkštus dviejų šių dviejų mišinių, išgyveno kitos, o kitos sukėlė plaučių uždegimo ligą ir mirė (6.1 pav.).

Mirusių pelių autopsijos parodė, kad jos turėjo tiek bakterijų tipų (virulentinio S tipo, tiek ne virulentiško R tipo) gyvoje būsenoje, nors pelės buvo švirkštos negyvomis virulentinėmis ir gyvomis ne virulinėmis bakterijomis.

Gyvų S tipo virulentinių bakterijų atsiradimas galimas tik dėl jų susidarymo iš R tipo ne virulentinių bakterijų, kurios pasižymi mirusių bakterijų virulentiškumo bruožais. Šis reiškinys vadinamas griffito efektu arba transformacija. „Griffith“ pasiūlė, kad „transformuojantis principas“ - tai cheminė medžiaga, išleista per karščiu nužudytas bakterijas. Jis pakeitė R-bakterijas į S-bakterijas. Tai buvo nuolatinis genetinis pakeitimas, nes naujos S tipo bakterijos sudarė tik S tipo palikuonis.

Tačiau Griffitho darbas negalėjo įrodyti: a) ar pelės buvo būtinos transformacijai, suteikiant tam tikrą svarbią cheminę medžiagą; b) virulentiškumo pobūdis gali priklausyti bet kuriai gleivių, baltymų ar DNR polisacharido S tipo bakterijai; .

Netrukus buvo nustatyta, kad pelės nebuvo reikalingos transformacijai, nes auginimo terpė, kurioje yra negyvų S tipo bakterijų, gali sukelti virulentiškumą ne virulentinėse bakterijose.

6.1 lentelė. Griffitho eksperimentų santrauka

Transformuojančio principo biocheminis apibūdinimas:

1944 m. „Avery“, „MacLeod“ ir „McCarty“ iš šilumos užmuštų S tipo bakterijų išgrynino biologines chemines medžiagas į tris komponentus - DNR, angliavandenius ir baltymus. DNR frakcija toliau buvo suskirstyta į dvi dalis: viena su dezoksiribonukleaze arba DNaze ir kita be jos. Po to keturi komponentai buvo pridėti į atskirus auginimo mėgintuvėlius, kuriuose yra R tipo bakterijų (6.2 pav.). Kultūros mėgintuvėlius tam tikrą laiką buvo leidžiama likti nepakitę. Tada jie buvo tiriami bakterijų populiacijoje.

Tik S tipo DNR gali pakeisti R tipo bakterijas į S-tipą. Todėl virulentiškumo pobūdis arba genas yra DNR. Kitų simbolių genai taip pat turėtų būti šioje cheminėje medžiagoje. Taigi jie įrodė, kad paveldima cheminė medžiaga yra DNR ir ji yra cheminis ar molekulinis paveldimumo pagrindas. Šis eksperimentas taip pat patvirtino, kad DNR gali būti išskirta iš ląstelės ir perduodama į kitą ląstelę. Tačiau visi biologai nebuvo įsitikinę, kad Avery et al.

b) Bakteriofago dauginimas (transdukcija):

Bakteriofagai yra bakteriniai virusai. T2 yra bakteriofagas, kuris užkrečia Escherichia coli bakteriją, esančią žmogaus žarnyne. Escherichia coli taip pat gali būti auginami auginimo terpėje. AD Hershey ir Martha Chase (1952) išaugo dvi Escherichia coli kultūras. Viena kultūra buvo tiekiama su radioaktyvia siera, ³⁵ S. Kita kultūra buvo aprūpinta radioaktyviu fosforu, ³² p.

Radioaktyvi sieros patenka į sierą, turinčią amino rūgščių (cisteino ir metionino), todėl tampa bakterinių baltymų dalimi. Radioaktyvusis fosforas patenka į nukleotidus, kurie sudaro nukleino rūgštis, daugiausia DNR. Todėl abiejų kultūrų bakterijos buvo paženklintos (= karštos).

Hershey ir Chase abiejose bakterijų kultūrose įvedė bakteriofagą T2. Virusas pateko į bakterijas, kuriose jis padaugėjo. Virusų palikuonys buvo išbandyti abiem atvejais. Jis buvo paženklintas, vienas tipas su radioaktyviuoju baltymu ir kitu tipu su radioaktyvia DNR (6.3 pav.). Kiekvienas bakteriofagų tipas dabar buvo įvestas į atskiras kultūras, turinčias normalias arba nepažymėtas bakterijas.

Po tam tikro laiko abu augalai švelniai maišomi maišytuve esant 10000 aps./min., Kad pašalintumėte tuščius fagų kapsidus (arba vaiduoklius), prilipusius prie bakterijų paviršiaus. Po to kultūra buvo centrifuguojama.

Sunkesnės (taip pat užsikrėtusios) bakterijos nusėda granulių pavidalu. Supernatante yra lengvesnių virusų sluoksnių, kurie nepatenka į bakterijų ląsteles. Išanalizuoti ir granulės, ir supernatantas. Nustatyta, kad fagas su paženklintu baltymu nepažymėjo bakterijų. Vietoj to, radijo aktyvumas apsiribojo supernatantu, kuriame nustatyta, kad joje yra tik tuščių fagų kapsulių ar vaiduoklių.

Antroje kultūroje, kurioje buvo įvestas bakteriofagas, pažymėtas radioaktyvia DNR, nustatyta, kad purtymas nesukėlė radioaktyvaus aktyvumo supernatate, turinčiame tuščių kapsso sluoksnių. Vietoj to bakterijos buvo paženklintos, įrodančios, kad į bakterijas pateko tik fago DNR.

Dviejų tipų bakteriofagų palikuonys buvo dar kartą išbandyti dėl radioaktyvumo. Radioaktyvumas virusų, gautų iš tėvų, turinčių ženklintą baltymą, nebuvo. Virusai, gauti iš tėvų, paženklintų DNR, turėjo radijo aktyvumą. Tai rodo, kad genetinė cheminė medžiaga yra DNR, o ne baltymas.