Ақпарат

Херши мен Чейз тәжірибесі

Херши мен Чейз тәжірибесі


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

http://www.youtube.com/watch?v=3QJ4CjFsflA

Бұл Херши мен Чейз экспериментіне сілтеме. Осы эксперимент бойынша біз ДНҚ генетикалық материал болып табылады деген қорытындыға келдік. Бірақ ДНҚ генетикалық материал деп қалай қорытындылаймыз? Олар тек вирустың ДНҚ-сы вирустың ақуыз қабығына емес, бактерияға енетінін дәлелдеді.

Вирустың ДНҚ кейінірек бактерияларды жояды, өйткені вирус олардың ішінде көбейеді. Бұл ДНҚ-ның генетикалық материал екенін көрсете ме?


Бұл шегерім мәселесі. Біз мұны білеміз:

  1. Жасушаға енген вирустар өздерінің көшірмелерін көбірек жасауға қабілетті.
  2. The тек жасушаға нақты енетін вирустың бөлігі оның ДНҚ (немесе қарастырылып отырған вирусқа байланысты РНҚ) болып табылады.

Осы екі фактіге сүйене отырып, ДНҚ ̣ - бұл вирустың жасушаға енетін жалғыз бөлігі болғандықтан, қандай да бір жолмен вирустың жаңа көшірмелерін жасауға қажетті ақпаратты қамтиды және сондықтан генетикалық материал болып табылады деген қорытынды жасауға болады. вирустың.


Бұл маңызды эксперимент болды, бірақ барлығын сендіре алмады.

Тіпті Херши мен Чейз де бұл тұжырымды айтқан жоқ, бірақ ол көпшілікті сендірді. Моль биосыныптарының көпшілігінде немесе «Қос спиральды» оқығанда, ДНҚ-ға нұсқайтын көптеген фактілердің қалай болғанын көруге болады, бірақ күмәндар әлі де болды. Кейбір вирустардың құрамында ДНҚ емес, тек РНҚ бар, бірақ бәрібір репликацияланады. Ақуыздар генетикалық материал болуы мүмкін деп есептейтін ой мектебі де болды.

Уотсон мен Крик ДНҚ-ның генетикалық мұрагерлік орта екеніне барлығын сендірді. Мұның себептері әртүрлі, олардың бірі атом құрылымдары соншалықты анық түсінікті және көптеген басқа эксперименттерге негізделген дымқыл зертханалық тәжірибемен салыстырғанда өте қарапайым болып көрінуі мүмкін. Сұрақтар туындай береді: «колбаны жеткілікті ұзақ шайқағаныңызды қайдан білесіз?», «Егер қалдық вирустық ақуыздың аз мөлшері түсіп кетсе ше?» Херши мен Чейз сияқты әрбір ашылу үшін біреу инкубацияны тым тез тоқтатқан немесе оқылмайтын нөмірді жазып алған және жарияланғаннан кейін анықталған жағдайлар көп.

Құрылымның бізге қаншалықты көп бергенін көруге болады: ДНҚ құрылымы орталық догма (ДНҚ -> РНҚ -> ақуыз) қателерді түзету арқылы ДНҚ репликациясын жасауға болатын механизмді шабыттандырды. Генетикалық кодтың бар екенін көрсету, содан кейін нақты кодондарды талдау және олардың ұзындығы 3 негіз екенін көрсету үшін бірнеше жыл көп күш жұмсалды. Бірақ мұның бәрі құрылым табылған кезде болжанған. Не болып жатқаны әлдеқайда анық.


Биология: Херши-Чейз тәжірибесі

The Херши-Чейз эксперименттері 1952 жылы Альфред Херши мен Марта Чейз жүргізген ДНҚ-ның генетикалық материал екенін растауға көмектескен эксперименттер сериясы болды. ДНҚ биологтарға 1869 жылдан бері белгілі болғанымен, көптеген ғалымдар сол кезде ДНҚ инертті молекула болып көрінгендіктен және ол ядрода орналасқандықтан, оның рөлі туралы ақпаратты тұқым қуалау үшін тасымалдайды деп есептеді. фосфор қоймасы болып есептелді. Херши мен Чейз өз тәжірибелерінде ДНҚ мен ақуыздан тұратын бактериофагтар бактерияларды жұқтырған кезде олардың ДНҚ-сы қожайын бактерия жасушасына енетінін, бірақ белоктарының көпшілігі кірмейтінін көрсетті. Херши мен Чейз және одан кейінгі ашылулар ДНҚ-ның тұқым қуалайтын материал екенін дәлелдеуге қызмет етті.

Херши физиология немесе медицина саласындағы 1969 жылғы Нобель сыйлығын Макс Делбрюкпен және Сальвадор Луриямен «вирустардың генетикалық құрылымына қатысты жаңалықтары» үшін бөлісті. Α]


Экспериментке дайындық-

Т2 изотоптық таңбаланған бактериофаг бөлшектерінің екі партиясы дайындалды. Біреуі ДНҚ-ның фосфат тобында 32Р, екіншісінде ақуыз қабатының құрамында күкірт бар аминқышқылдарында 35S белгіленді.

ЕСКЕРТУ: ДНҚ-да күкірт жоқ, ал вирустық ақуызда фосфор жоқ.

Содан кейін таңбаланған фагтың екі партиясы таңбаланбаған бактериялардың бөлек суспензияларын жұқтыруға рұқсат етілді. Фаг жұқтырған жасушалардың әрбір суспензиясы вирустық капсидтерді бактериялардан алу үшін араластырғышта араластырылды.

Бактериялар және бос вирустық қабықтар (деп аталады «елес») арқылы бөлінді центрифугалау.


Херши-Чейз тәжірибесі

The Херши-Чейз тәжірибесі Бұл 1952 жылы Альфред Херши мен Марта Чейз жүргізген ДНҚ фагтардың және, сайып келгенде, барлық ағзалардың генетикалық материалы екенін анықтаған эксперименттер сериясы. Фаг - бұл бактерияларды зақымдайтын кішкентай вирус. Ол генетикалық материалды қоршайтын ақуыз қабығынан тұрады.

1958 жылға қарай Авери-МакЛеод-Маккарти тәжірибесі сияқты эксперименттер мен талдаулар, Херши-Чейз тәжірибесі, Уотсон-Крик құрылымы және Месельсон-Стал тәжірибесі ДНҚ-ның генетикалық ақпараттың молекуласы екенін көрсетті.

Освальд Авери 1943 жылы ДНҚ хромосоманың ақуызы емес, генетикалық материалы болуы мүмкін екенін көрсетті, бұл мәселе 1952 жылы шешілді. Херши-Чейз тәжірибесі- физик, биолог Макс Делбрюкке негізделген фаг тобының көптеген үлестерінің бірі.

ДНҚ генетикалық материал ретінде дәлелденді

s, бірақ ДНҚ гендер ретінде қалай қызмет ететіні әлі белгісіз. ДНҚ ақпаратты ата-аналық жасушадан аналық жасушаға тасымалдауы керек. Ол өзін репликациялау үшін ақпаратты қамтуы керек. Ол химиялық тұрақты, салыстырмалы түрде өзгермейтін болуы керек.

фагтардың (және барлық басқа организмдердің) генетикалық ақпаратының ДНҚ болуын дәлелдейді 1953 ДНҚ құрылымы қос спираль деп шешілді Джеймс Уотсон және Фрэнсис Крик 1958 Месельсон-Стал тәжірибесі ДНҚ жартылай консервативті репликацияланатынын көрсетеді 1961 Генетикалық код .


Херши және Чейз тәжірибесі - Биология

биохимияны қызықты және барлығына қолжетімді ету миссиясында

Қазіргі уақытта көпшілігіміз ДНҚ тұқым қуалайтын ақпараттың көзі деп санаймыз, бірақ бұл шын мәнінде 1950 жылдары жарияланған кезде өте даулы болған өте соңғы жаңалық. Бірақ ақуыз/ДНҚ пікірталастары қалай шешілді? Блендермен және Марта Чейз есімді әйелмен (сіз ол туралы осы серіктес CSHL WiSE WiSE сәрсенбі бөлігінде көбірек біле аласыз).

1950 жылдардың ортасына дейін ғалымдардың көпшілігі генетикалық ақпарат нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ) емес, ақуыздар арқылы сақталады және беріледі деп есептеді. Бұл ақылға қонымды гипотеза болды, өйткені нуклеин қышқылдарының 4 әріптік кодынан айырмашылығы, ақуыздар аминқышқылдарының үлкенірек (20 әріптік) алфавитінен тұрады. Ал, ДНҚ-ның 4 негізі өте ұқсас болғанымен, 20 аминқышқылдарының химиялық қасиеттері өте әртүрлі. Көптеген ғалымдар бұл әртүрлілік белоктарды генетикалық сақтау үшін ең жақсы үміткер етеді деп есептеді. Дегенмен, ғалымдардың барлығы бірдей сенімді емес&hellip

&ldquogenes үшін ерте дәлелдер ДНҚ&rdquo лагері болып табылады: 1928 жылы Фредерик Гриффит &ldquotөзгерту принципін&rdquo вирулентті, ауру тудыратын бактериялардан зиянсыз, вирулентсіз бактерияларға көшіруге болатынын көрсетті, &ldquotтүрлендіретін&rdquo бір кездері зиянсыз бактерияларды өлтіретін машиналарға айналдырады.

Рокфеллер институтының бір топ ғалымдары (Освальд Авери, Колин Маклеод және Маклин Маккарти) жұмысты кеңейтіп, 1944 жылы &ldquoDNA лагерін қолдайтын эксперимент нәтижелерін жариялады.&rdquo Олар ДНҚ-ны бұзатын ферменттердің инактивацияланғанын көрсетті. &ldquotөзгерту принципі&rdquo, ал ДНҚ емес, ақуыздарды бұзатын химиялық заттар әсер етпеді. Десе де, үлкен скептицизм болды. Жер бетіндегі тіршіліктің алуан түрлілігін небәрі 4 әріптен тұратын алфавитпен жазу мүмкін болып көрінді.

Пікірталастарды шешу үшін Марта Чейз және оның әріптесі Альфред Херши Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) (мұнда мен PhD докторантымын) барлық уақыттағы ең үлкен молекулалық биология эксперименттерінің бірі болып табылатын талғампаз, бірақ күшті эксперимент жасады. &ldquoHershey-Chase эксперименті&rdquo немесе &ldquoWaring араластырғыш тәжірибесі&rdquo деп аталады.

Блендерге (иә, сіздің ас үйіңізде болуы мүмкін) немесе қандай да бір себептермен біздің зертханамызда бар (бірақ мен оған күмәнданамын (бірақ мен Кэрол Грейдердің rsquos тамшуырларын бір рет қолданғанмын)) қосымша эксперимент бактерияларды жұқтыратын бактериофаг немесе қысқаша &ldquophage&rdquo деп аталатын вирустың ерекше түрін қолданды.

Егер &ldquophage&rdquo таныс болып көрінсе, бұл бактерияларды жұқтыратын вирустардың биохимияда көп кездесетіндігінен болуы мүмкін, өйткені біз бактерияларды ДНҚ және белоктар жасау және фагтар жасау сияқты әрекеттер үшін &ldqufactory&rdquo қолданамыз, сондықтан оларда біз қажет &ldquoeжабдықтардың көп болуы&rdquo . Біз олардың ДНҚ көшіру аппараттары (полимераза) сияқты фагтың &ndash &ldquoбөлшектерін&rdquo жиі қолданамыз. Бірақ бұл ғалымдар интакты фагты пайдаланды.

Фаг бактерияны жұқтырған кезде, оның бактерияның бетіне қонып, одан кейін бактерияға &ldquostuff&rdquo енгізетіні, ал оның &ldquoshell&rdquo-ны сыртында қалдыратыны сол кезде белгілі болды (1-сурет). Бұл инъекцияланған &ldquostuff&rdquo бактерияға көбірек вирус жасау керектігін айтатын генетикалық ақпаратты қамтиды. Бактерия осы нұсқауларды орындайды, көбірек вирус жасайды, содан кейін ашылады (лиза), бұл вирустарды көбірек бактерияларды жұқтыру үшін шығарады. Бірақ бұл &ldquostuff&rdquo-да не&rsquos? Белоктар, нуклеин қышқылдары немесе екеуі де? Чейз мен Херши бұл сұраққа жауап беру генетикалық ақпараттың неден тұратыны туралы үлкен сұраққа жауап беруге көмектесетінін білді, сондықтан олар жоспар құрды.

Тәжірибенің кілті нуклеин қышқылдары мен ақуыздарды қалай ажыратуға болатынын анықтау болды. Кеше көргеніміздей, атомдар (көміртек (C), сутегі (Н), оттегі (O) сияқты элементтердің негізгі бірліктері субатомдық бөлшектер деп аталатын кішірек бөліктерден және оң зарядталған протондар мен нейтрондармен қоршалған орталық ядродағы нейтрондардан тұрады. теріс зарядталған электрондар бұлты.

Элементтер протондар санымен анықталады (мысалы, көміртектің 6 протоны бар), бірақ нейтрондар мен электрондардың саны әр түрлі болуы мүмкін. Егер сіз электрондардың # санын өзгертсеңіз, сіз зарядты өзгертесіз, осылайша атомдар басқаша әрекет ете алады, бірақ нейтрондардың # санын өзгертсеңіз, нейтрондар бейтарап болғандықтан, атом бірдей әрекет етеді.

Кем дегенде, &ldquoсыртқы атом&rsquos тұрғысынан&rdquo &ndash, іштей қақтығыс туындауы мүмкін &ndash, егер протондар мен нейтрондар # арасында айтарлықтай теңгерімсіздік болса, &ldquoglue&rdquo протондарды бір-бірін итермелеуден сақтайды, ядролардың кернеуін азайтады. Және ол сәуле шығару арқылы тұрақты бола алады. Соңында бұл туралы толығырақ, бірақ мен оқиғадан тым алыс кеткім келмейді.

Барлық ядролық тұрақсыздық атом ядросының тереңінде болып жатыр, сондықтан басқа молекулалар бұл &ldquoinner жындарды&rdquo көрмейді және осылайша олармен &ldquonormal&rdquo әрекеттеседі. Осылайша, біз жапсырма ретінде әрекет ету үшін &ndash және таңбаланған заттардың қайда кететінін бақылау үшін олар беретін сәулеленуді өлшейтін радиоактивті изотоптарға &ldquonormal&rdquo атомдарын ауыстыра аламыз. Кейде біз РНҚ молекулаларының ұштарын радиобелгілеу үшін ыстық АТФ пайдаланған кездегі сияқты заттарды бұрыннан жасап қойғаннан кейін белгілейміз. Бірақ егер сіз радиоактивті және құрылыс блоктарын пайдалансаңыз, радиоактивті атомдарды жасау процесінде де қосуға болады.

Егер сіз биологиялық жолмен өндірілген молекулалардағы белгілі бір элементтердің атомдарын жасау кезінде радиоактивті түрде таңбалауды қаласаңыз, сол элементтің радиоактивті изотопын ағзаның өсу ортасына (тағам) қосуға болады. Ағза жаңа ақуыздар мен нуклеин қышқылдарын жасағанда, оларға радиоактивті изотопты енгізіп, &ldquoтаңбалау&rdquo болады.

C, H, & O биохимиктер назар аударатын негізгі молекулалардың барлығында дерлік (нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ), ақуыздар, липидтер (майлар және майлар) және т.б.) бар бүкіл бет &ndash өте пайдалы емес. Бізге молекулалардың әртүрлі түрлеріне нақтырақ нәрсе керек. Сонымен, биохимиялық &ldquмакромолекулалардан&rdquo басқа қандай элементтерді табамыз? Бірнеше кең таралғандары - азот (N), күкірт (S), және фосфор (P).

Херши мен Чейз ДНҚ мен ақуыздарды ажыратқысы келеді. Олардың екеуінде де азот бар, сондықтан оны тізімнен тексеріңіз. Бірақ күкірт пен фосфор туралы не деуге болады?

Сіз Р-ны РНҚ және ДНҚ сияқты жерлерде (әр әріпте (нуклеотид) бар) табасыз, бірақ белок әріптерінің (амин қышқылдарының) ешқайсысында фосфор жоқ (бірақ фосфор * белоктар шақырылған кезде пайда болғаннан кейін белоктарға қосыла алмайды* киназалар РНҚ әрпінің (АТФ) бір бөлігін алып тастап, оларға фосфат тобын жабыстырады және бұл фосфорлану ақуыздың пішінін және белсенділігін өзгерте алады, бірақ бұл фосфат қосу кейде кейбір молекулаларда және олар жасалғаннан кейін ғана болады.)

Сондықтан біз нуклеин қышқылдарын белгілеу үшін P-ті пайдалана аламыз, бірақ олар жасалатындықтан белоктарды емес.

Белоктарды қалай таңбалауға болады? Күкіртке айналдырыңыз. ДНҚ немесе РНҚ әріптерінің ешқайсысында күкірт жоқ, ал ақуыз әріптерінің көпшілігінде &ndash, бірақ жұп &ndash метионин (Met, M) және цистеин (Cys, C) бар.

сондықтан &ndash Нуклеин қышқылдары мен амин қышқылдарының екеуінде де көміртек, азот және оттегі болады, бірақ нуклеин қышқылдарында фосфор да бар, ал аминқышқылдарында және кейбір аминқышқылдарында күкірт болады, ал нуклеин қышқылдарында жоқ. Сондықтан радиоактивті фосфорды нуклеин қышқылдарын таңдамалы түрде таңбалау үшін, ал радиоактивті күкіртті белоктарды таңдап белгілеу үшін пайдалануға болады.

Chase & Hershey құрамында радиоактивті фосфор (P-32) немесе радиоактивті күкірт (S-35) бар өсу орталарында бактерияларды өсірді және бұл бактерияларды T2 деп аталатын фагпен жұқтырды. Екі ортадағы бактериялар T2 фагының көп мөлшерін құрады, бірақ P-32 ортасындағы бактериялар шығаратын T2 радиоактивті таңбаланған нуклеин қышқылдарына, ал S-35 бактериялары шығаратын T2 радиобелгіленген ақуыздарға ие болды.

Chase & Hershey осы таңбаланған вирустарды бөліп алып, оларды қалыпты ортада өсірілген бактерияларды жұқтыру үшін пайдаланды. Олар T2 бактерияға қонып, жұмбақ &ldquostuff инъекциясына мүмкіндік берді,&rdquo содан кейін бактериялар лизистен бұрын, олар блендер арқылы T2 қабықшаларын&rdquo бактерия жасушаларынан қырқып алды және алынған қоспаны центрифугадан өткізіп, ауыр бактерияларды бөлді ( қазір құрамында T2&rsquos генетикалық &ldquostuff&rdquo) жеңілірек T2 &ldquoshells.&rdquo Содан кейін олар әрбір бөлікте қанша радиоактивтілікті өлшеді.

Экспериментті жоспарлау кезінде әртүрлі жағдайларда қандай нәтиже күтетіні туралы ойлану маңызды, сондықтан бұл туралы бір минут ойланайық. Бізде таңбаланған ақуыз және таңбаланған ДНҚ 2 тәжірибелік жағдай бар және олардың әрқайсысы үшін біз 2 популяциядағы радиоактивтілікті салыстырамыз (T2 &ldquoshells&rdquo және бактериялар). Бізде 2 негізгі гипотеза бар (генетикалық ақпарат нуклеин қышқылына қарсы ақуыздан тұрады). (Әрине, &ldquostuff&rdquo екеуін де қамтуы мүмкін, бірақ біз бұл жерде қарапайымдылық үшін оны елемейміз).

Сонымен, олар не тапты? Олар нуклеин қышқылын белгілегенде, радиоактивтіліктің барлығы дерлік бактериялық бөлікте болды, ал ақуызды белгілегенде, радиоактивтіліктің барлығы дерлік T2 бөлігінде болды (2б-сурет). Бұл бактерияларға енгізілген &ldquostuff&rdquo құрамында ақуыздар ЕМЕС, нуклеин қышқылдары бар екенін айтты! Және бұл &ldquostuff&rdquo T2 генетикалық ақпаратына ие болғандықтан, бұл ақпарат белоктардан ЕМЕС, нуклеин қышқылдарынан тұрады.

Бізге белгілі болғандай, ДНҚ ақпаратты бір амин қышқылын кодтайтын үш дәйекті негізде (кодондар деп аталады) &ldquowords&rdquo сақтайды, осылайша күрделі ақпаратты сақтауға қажетті әртүрлілікті қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, әрбір нуклеин қышқылының негізі басқа негізге қосымша болып табылады, сондықтан ақпаратты оңай көшіруге және беруге болады. Бұл қасиеттер нуклеин қышқылын жұмыс үшін өте қолайлы етеді (шын мәнінде, &ldqubig деректер&rdquo революциясы деректердің үлкен мөлшерін генерациялаумен бірге ғалымдар қазіргі уақытта олардың бір бөлігін сақтау үшін синтетикалық ДНҚ пайдаланумен жұмыс істеуде!).

Эксперименттік нәтижелер дәл осылай кесілген және құрғақ болды және олар генетикалық ақпараттың неден жасалғаны туралы басқатырғышқа бір бөлік қосқан эксперименттердің бір ғана (маңызды) жиынтығы болды, бірақ олар ДНҚ-ның көзі ретінде анықтауда үлкен рөл атқарды. генетикалық ақпарат. Тәжірибе 1969 жылы Хершиге Нобель сыйлығын алды. Марта Чейз қосылмады, ал Херши өзінің қабылдауында сөйлеген сөзінде оның қосқан үлесін де мойындамады. Бұл мақала сізге осы жаңашыл тәжірибенің талғампаздығын жақсырақ түсінуге және бағалауға көмектесті деп үміттенемін және Херши-Чейз эксперименті туралы ойлаған кезде сіз Марта Чейз туралы ойлайсыз деп үміттенемін!

Блендер тәжірибесі Херши мен Чейз өз мақаласында сипатталған бірнеше эксперименттердің бірі ғана болды. Олар сонымен қатар басқа ғалым Томас Андерсонның фагтардың ақуыз қабықшасының ішінде ДНҚ бар деген тұжырымын растады. Олар сізге ақуызды және ДНҚ бөліктерін ажыратуға болатындығын көрсетті және құрамында ақуыз бар бөліктер бактерияларға жабысып (бактериялық мембраналарға адсорбцияланады), бірақ ДНҚ бөліктері мүмкін емес. Және бұл ДНҚ бактериялардың ішіне кіреді. Протеин қабаты ДНҚ-ны ДНҚ шайнаушылардан (ДНҚ-дан) қорғайды, егер сіз ДНҚ-ны босатылған ДНҚ-ға қоссаңыз, ол ыдырайды, бірақ ол бұзылмаған фагтың ішінде болса, ол жақсы болады. Ғылым кезең-кезеңімен жүзеге асырылады, бұл тәжірибелер мен әріптес ғалымдар жасаған тәжірибелер де шын мәнінде маңызды қадамдар болды, бірақ олар блендерлерді пайдаланбады, сондықтан тарих есте қалу үшін &ldquowow&rdquo факторы аз болды.

Қолданылатын радиоизотоптар туралы толығырақ. Радиацияның бірнеше түрлері бар. Альфа-ыдырау гелий атомының эквивалентін береді (2 протон және amp 2 нейтрон), бета-ыдырау нейтронды протонға (бета-плюс ыдырауда) немесе протонды нейтронға (бета-минус ыдырауда (мысалы, позитрон) ауыстырады) эмиссия) және зарядты сақтау үшін электрон мен антинейтрино (бета-плюс) немесе антиэлектрон және нейтрино (бета-минуста) жібереді және біртүрлі кішкентай физика заттарын береді. P32 және S35 екеуі де &бета-минус ыдырауы арқылы ыдырайды.

Олардың екеуі де (альфа және бета) протондар санын өзгертуді қамтиды, сондықтан олар атомның сәйкестігін өзгертеді. Бірақ радиацияның үшінші түрі, гамма-ыдырау, кез келген физикалық бөлшектерді шығармайды, оның орнына ол тек радиация түрінде энергияны және барлық электромагниттік сәулеленуді (ЭМР) және микротолқындардан инфрақызылға дейін көрінетін жарыққа (УК) дейін барлық нәрсені шығарады. рентген сәулелерінен гамма-сәулелерге дейін &ldquosame&rdquo &ndash толқындармен кеңістікте таралатын энергияның (фотондардың) шағын пакеттері &ndash оларда қанша энергия бар екенімен ерекшеленеді.

Энергия неғұрлым көп болса, соғұрлым жиілік соғұрлым жоғары болады және толқын ұзындығы қысқарады (бірдей қашықтықты жүру үшін көбірек жоғары төмен). Гамма-сәулелері стероидтардағы рентген сәулелері сияқты және олар шынымен жоғары энергияға ие және сондықтан қауіпті. Гамма-сәулелерді өздігінен шығаруға болады, бірақ олар көбінесе басқа элементтерді өзгертетін ыдырау формаларымен қатар таралады.


Джудсонда келтірілгендей, Х.Ф. Жаратылыстың сегізінші күні: Биологиядағы революцияны жасаушылар, 275 (Симон және Шустер, Нью-Йорк 1979).

Херши, А.Д. және Ротман, Р. Генетика 34, 44–71 (1949).

Херши, А.Д. және Чейз, М. J. General Physiol. 36, 39–56 (1952).

Эвери, О.Т., Маклеод, С.М. және Маккарти, М. J. Exp. Мед. 79, 137–158 (1944).

Херши, А.Д., ред. Ламбда бактериофаг. (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, Нью-Йорк 1971).

Кэрнс, Дж., Стент, Г.С. және Уотсон, Дж.Д. Фаг және молекулалық биологияның шығу тегі. (Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, Нью-Йорк 1966).

Кендрю, Дж. Ғылым. Ам. 216, 141–43 (1967).

Стент, Г.С. Ғылым 160, 390–395 (1968).

Лвофф, А. және Ульман, А. Молекулалық биологияның шығу тегі: Жак Монодқа құрмет. (Academic Press, Нью-Йорк 1979).


Мануэль Варела: Херши-Чейз эксперименттері туралы

1) Альфред Херши мен Марта Чейз ДНҚ-ның генетикалық материал екенін растау үшін жұмыс істеді. Неліктен бұл осындай серпіліс?

Доктордың эксперименттік жұмысы. Марта Чейз және Альфред Херши 20 ғасырдағы ең маңызды ғылыми жаңалықтардың бірі болып табылады. Олардың жұмысы ДНҚ жаңадан жасалған гендерді тірі ағзалардың кейінгі ұрпақтарына беру үшін тұқым қуалайтын материал деген түсінікті нығайтты.

Чейз мен Хершидің эксперименттік нәтижелері негізгі зерттеушілерге генетикалық материалды құрайтын ДНҚ-ға күш салуға көмектесті. Олардың ықпалды жұмыстары ғылыми қоғамдастыққа ашылмай тұрып, генетика мен тұқым қуалаушылыққа қызығушылық танытқан зерттеушілердің көпшілігі ақуыз тұқым қуалаушылықты берудің негізгі кандидаты деген сенімде болды. Сол кезде, 1950 жылдардың басына дейін, ақуыздың негізгі генетикалық зат екендігі туралы қате пікір белоктың күрделілігіне байланысты шындыққа сай көрінді. Мысалы, ақуыз 20 ерекше амин қышқылы молекуласынан тұрады, ал ДНҚ-да тек фосфат, қант және аденин, цитозин, гуанин және тимин деп аталатын төрт ерекше азотты негіздердің біреуі ғана болады. Нәтижесінде ДНҚ организмдерге олардың барлық күрделілігімен тұқым қуалау үшін өте қарапайым зат деп есептелді.

Мәселені одан әрі қиындату үшін ДНҚ-ны тазартудың алғашқы әрекеттері кезінде ақуыз мен ДНҚ біріктірілгені анықталды. Бұл тазартылған заттар нуклеопротеин ретінде белгілі болды және нуклеопротеиннің ақуыздық бөлігі тұқым қуалаушылық материалы деп есептелді (тағы да қате).

Чейз-Херши деректері белгілі болғаннан кейін көп ұзамай, шамамен тоғыз айдан кейін Джеймс Уотсон мен Фрэнсис Крик ДНҚ құрылымы үшін өздерінің әйгілі қос спираль үлгісін жасады. Жеке естеліктерінің екеуінде де Уотсон да, Крик те кейінірек Чейз-Херши нәтижелерін ДНҚ құрылымын түсіндірудегі негізгі итермелеуімен тікелей байланыстырды.

2) Уотсон мен Крик өз жұмыстарымен Херши мен Чейздің ізін қуғандай болды. ОЛАР не тапты?

1953 жылы сәуірде Крик пен Уотсон өздерінің әйгілі мақалаларын жариялады Табиғат ДНҚ-ның молекулалық құрылымы қандай болғанын басқа ғылыми әлемге ашу. Бұл Жерді жарып жіберді - кем дегенде, генетика, молекулалық биология, биохимия, жасуша биологиясы және тіпті физика саласындағы сарапшылар үшін солай болды.

Уотсон Чейз-Херши экспериментінің барлық күрделі жұмысынан хабардар болды.

Херши генетика тақырыбы бойынша маңызды ғылыми симпозиумға қатыса алмағандықтан, жұмысты оқу міндеті Уотсонға түсті, ол негізінен жиналыста тұрып, Чейз-Хершейдің баяндамасын жиналғандарға оқып берді. Уотсон кейінірек симпозиум кезінде Чейз-Херши жұмысы көп ескерту алмағанын айтты. Бірақ Хершидің жазбасындағы мәліметтер Уотсонды, кейінірек Крикті ДНҚ шынымен генетикалық материал екеніне толық сендіру үшін жеткілікті болды.

Өмірдің жұмбақ құпиясын, яғни ДНҚ құрылымын Крик пен Уотсон қалай шешкені туралы қызықты оқиға Уотсонның «бәрін айтып бер» кітабында кеңінен танымал болды.Қос спираль.'Қысқаша айтқанда, олар ДНҚ құрылымында қант пен фосфат молекулаларының қос бұралған тізбектің сыртында екі есе бұралған баспалдақтың рельстері сияқты болатынын және азотты негіздер, А, С, Г және Т, молекуланың ішкі жағында AT және GC базалық жұптарын құрады.

ДНҚ-ның қос спиральдық құрылымын ашқаннан кейін көп ұзамай, ұсынылған Крик-Уотсон моделінің нәтижесінде пайда болған болжамдар және модельдің құрылымдық табиғаты сынақтан өтті. Уотсон мен Криктің ДНҚ моделінің құрылымы уақыттың сыни талдауларына төтеп берді.

3) Херши мен Чейз “бактериофагтар” деп аталатын нәрсемен жұмыс істеді. Бұл нақты қандай заттар және олар суретке қалай сәйкес келеді?

Бактериофагтар - бұл бактерияларға арнайы бағытталған және негізінен микробтардың осы түрлерін жұқтыратын вирустар. Грек термині фагеин «жеу» дегенді білдіреді, ал бактериофаг атауы «бактерияларды жеу» дегенді білдіреді. Көбінесе бактериофаг жұқтырған бактерия лизиске ұшырайды, яғни жарылып өледі.

Бактериофагтар бактерияларға өте тән, кейбір бактериофагтар бактериялардың бір түрінің белгілі бір штамдарын ғана жұқтыруы мүмкін. Мұндай бактериофагтар немесе «фагтар» бактериялармен байланысқандықтан, олардың фаг-спецификалық нуклеин қышқылы геномдарын олардың бактериялық иелеріне енгізеді, содан кейін бактерияны бактериялық заттарды жасауды тоқтатуға бағыттайды және негізінен жаңа фаг материалдарын жасауға бағыттайды. Фагтардың барлық бөліктері синтезделгеннен кейін оларды протеаза ферменттерінің көмегімен аздап өңдеуге болады, содан кейін жетілген инфекцияға дайын вириондардың көптеген көшірмелеріне жинақталады. Соңында, күшейтілген вирустық бөлшектер бактериядан шығарылады және жаңа бактерия иелерімен байланысу арқылы олардың циклін қайтадан бастайды.

Чейз мен Херши қолданды E. coli бактерияға тән фаг, T2 деп аталады, T-жұп фагтардың мүшесі, T-тақ фагтары деп аталатындарға қарағанда вирустық бастары мен ұзын құйрықтары бар. Т2 фагының вирустық бас құрылымында қос тізбекті ДНҚ геномы бар. T2 құйрықтарында жасушаның сыртқы қабырғасында орналасқан рецепторларды байланыстыру орындары бар E. coli.

Шын мәнінде, фагтардың тек екі компоненті бар: ДНҚ және ақуыз - генетикалық мұраға жауапты деп есептелетін екі негізгі кандидат. ДНҚ немесе ақуыз тұқым қуалайтын материалды құра ма деген үлкен сұрақ болды.

Фредерик Гриффиттің трансформациялық жұмысы және Освальд Эвери, Колин Маклеод және Маклин Маккарти ғылыми үштігінің кейінгі зерттеуі ДНҚ-ны трансформациялау принципі деп атады, яғни ДНҚ тұқым қуалаушылық материалы болды. Дегенмен, ақуыз тұқым қуалаушылық материалы деген идеяны жақтаушылар трансформация жұмысын тиімді сынға алды, өйткені барлық немесе кез келген ластаушы ақуыздың (мөлшері қанша минут болса да) олардың әрқайсысында әлі де бар екенін нақты айта алмайды. Эвери, МакЛеод және Маккарти бұл сыннан арыла алмаған сияқты. Осылайша, «гендер белок болды» деген идея қалды.

Міне, Чейз мен Херши ойнайды. Қарапайым тілмен айтқанда, олардың T2 фаг вирустары тек екі компоненттен тұрады: ДНҚ және ақуыз.

Чейз және Херши олардың T2 фагтарының (ДНҚ немесе ақуыз) қандай бөлігі бактерияға цитоплазмаға енсе де, тұқым қуалаушылық материалы болуы керек деп есептеді.

4) Херши-Чейз эксперименттері жиі “blender” эксперименттері деп аталады. Сіз мұны түсіндіре аласыз ба?

Чейз және Херши радиоактивті T2 фагтарын су беттерінен ажырату үшін Waring-де жасалған араластырғыштың ас үй нұсқасына ұқсас нәрсені пайдаланды. E. coli жасуша қабырғалары. Даладағы зерттеушілер T2 фагының сыртқы қабырғаларға бекінетінін сол кезде білген E. coli жасушалар. Егер Чейз мен Херши Waring блендерін пайдаланып бактериялардың сыртында қалған бекітілген T2 фаг материалын бұза алатын болса, онда зерттеушілер бактерияға қандай материал түскенін — ДНҚ немесе ақуызды анықтай алады.

Олардың атақты тәжірибесі мұнда қысқаша сипатталған.

Біріншіден, Чейз және Херши Т2 фагты радиоактивті етті. Бұл вирустың қай бөлігіне енгенін анықтау үшін жасалды E. coli фаг инфекциясы кезінде бактериялар. Бір колбада Чейз мен Херши өсті E. coli радиоактивті фосфор (32 P) бар болса, оның ДНҚ-сын радиобелгілеу үшін - ДНҚ-да олардың қос спиралді тізбектерінің бөлігі ретінде фосфаттар бар екенін еске түсіресіз. Басқа колбада олар өсірді E. coli радиоактивті күкірт болған кезде (35 S) оның ақуызын радиоактивті таңбалау үшін — белоктар амин қышқылдарынан тұратынын және күкірттің метионин мен цистеин сияқты кейбір тізбектердің бүйірлік тізбектерінде болатынын еске түсіресіз.

Содан кейін Чейз мен Херши радиоактивті бактериялардың екі партиясын жұқтырды, олардың әрқайсысында фаг T2 бар - бір. E. coli 32 Р-ДНҚ және басқасы бар партия E.coli 35 S-ақуызы бар топтама. Радиоактивті бактериялардың фаг T2 инфекциясы кезінде фагтар радиоактивті заттарды ынтамен қабылдады. Яғни, екі инфекция радиоактивті таңбаланған фаг T2 түзді. Бір топтамада оларда 32 Р-ДНҚ бар T2 фаг, ал екінші партияда 35 S-белок бар T2 фаг болды.

Содан кейін Чейз мен Херши жаңа топтамаларды жұқтырды E. coli радиоактивті T2 фагтарының әрқайсысымен, бір фаг 32 Р-ДНҚ, ал екіншісінде 35 S-белок бар. Содан кейін олар қазіргі уақытта әйгілі Waring блендерлерін жұқтыру процесі кезінде әртүрлі уақыт нүктелерінде радиоактивті вирустардың босатылған қабықшаларын кесіп тастау арқылы инфекцияларды қоздыру үшін пайдаланды. Содан кейін олар екі радиоактивті T2 фагтары мен бактериялардың қоспаларын центрифугалады. Бактериялар центрифуга пробиркаларының түбіне түйіршіктелген, олардың жасушалық ішкі жағында инъекцияланған (тұқым қуалайтын) вирустық материал орналасқан, ал супернатанттар жасушадан тыс ортада қалған вирустық материалды сақтайды.

Соңында, Гейгер радиациясын есептегіш машинаны пайдаланып, Чейз және Херши бактериялардың жасуша қабырғасының беттерін қағып кеткеннен кейін артта қалған және бактериялардың сыртында қалған вирустық материалды білдіретін супернатанттардағы сәулелену мөлшерін өлшеді. E. coli блендер арқылы.

Чейз мен Херши 32 Р-ДНҚ-ға қарағанда үстіңгі қабатта 35 S-белоктың көп екенін байқады. Яғни, үстіңгі қабатта қосылған 35 S-T2 ақуызының 80% дерлік кесілген. E. coli және 3 минуттай араластырғаннан кейін үстіңгі қабатқа құйыңыз. Керісінше, жалпы қосылған 32 P-T2 ДНҚ-ның шамамен 30%-ы ғана жойылды E. coli 3 минут араластыру арқылы үстіңгі қабатқа түседі (ДНҚ-ның қалған бөлігі бактериялардың ішінде болғаны анық) блендермен кесілмеді, себебі ол бөтелке ішінде бекітілді. E. coli.

Осылайша, фаг T2 ДНҚ-ның басым көпшілігі бактерияға енген, ал T2 ақуызы сыртта қалады. Бұл нәтижелер T2 фаг протеині фаг ДНҚ-ны қаптап, ДНҚ-ны бактериялық жасушалардың сыртында елестер деп аталатын бос белок қораптарын қалдырып, жасушаларға енгізді деп түсіндірілді.

Олардың деректері журналда жарияланды Жалпы физиология журналы 1952 жылдың қыркүйегінде. Бұрын-соңды болмаған тәжірибеде Марта Чейз атақты жұмыстың адал авторы болды және оның есімі аңызға айналған Херши-Чейз экспериментінің негізгі ғалымдарының бірі ретінде ғылым тарихында мәңгілік қалады. Генетика, биохимия және микробиологиямен айналысатын оқулықтар тәжірибені егжей-тегжейлі сипаттайды.

Олар енгізілген фаг материалы ДНҚ деген қорытындыға келді. Демек, тұқым қуалаушылық материалы ДНҚ болуы керек еді!

Инъекцияланған ДНҚ материалы 100% толық болмағанымен, кейбір радиоактивті ақуыздар бактериялардың ішінде де табылғандықтан, ДНҚ өмірдің генетикалық субстанциясы екеніне жалпы ғылыми қауымдастықты сендіру жеткіліксіз болды. Ақуыз-биохимиктердің кейінгі өкінішіне қарамастан, Уотсон мен Крикті ДНҚ өмір құпиясының кілті екеніне сендіру жеткілікті болды. Гендер ДНҚ-дан тұрады деген сенушілер дұрыс болды.

5) Неліктен бактериофагтар зерттеу мақсатында “үлгі организмдер” болып көрінеді?

Фагтар шын мәнінде бірнеше маңызды себептер бойынша ғылыми зерттеулер жүргізуге арналған модельдік организмдер болды.

Біріншіден, фагтарды зертханада манипуляциялау оңай болды. Сұйық сорпада суспензия күйінде оларды тоңазытқыштарда шексіз дерлік сақтауға болады.

Second, the phage bacterial hosts were almost just as simple to handle in the laboratory setting. One merely had to make broth in test tubes and culture flasks or prepare Petri plates with agar in them, in order to grow bacteria.

Third, the phages were easy to enumerate. One had only to mix the pure phages with bacteria in melted agar and pour onto an agar plate. The bacteria would grow to form a layer called a bacterial lawn. The phage would lyse the bacteria in the lawn, forming a hole in the lawn layer, called a plaque. Investigators could count the number of plaques formed in the lawn on the Petri plates and determine the viral titer in terms of plaque-forming units per volume.

Fourth, for both bacteria and their associated phages, mutational variants were easy to find and isolate. Such mutants, whether bacterial or viral, could be studied in detail using conjugation times and the blender to map the locations of the genetic determinants.

Importantly, bacteriophages were used early on in molecular biology as gene cloning vehicles. One of the earliest of these DNA cloning phages was called M13 virus, which readily infects certain strains of E. coli. Gene cloning into phage M13 facilitated the early efforts in DNA sequencing, which at the time required that the DNA template being sequenced to have a single-stranded version of it. Phage M13 readily fit this bill. Such efforts with the phages led ultimately led to improvements in sequencing efficiency and in the final elucidation of entire base-sequences of genomes for a great many organisms, including those of humans.

6) Hershey apparently shared the Nobel Prize for Physiology or Medicine with two other scientists- Max Delbruck and Salvador Luria–What happened to Martha Chase? Did she not receive any recognition?

Unfortunately, Dr. Martha Chase did not receive anything near the accolades that were enjoyed by Drs. Hershey, Delbruck and Luria. Chase did not garner a Nobel. In fact, historians of the sciences describe Chase as a tragic figure.

Martha Cowles Chase was born in Cleveland, OH, on the 30 th day of the month of November, in 1927. At the time of the famous Chase-Hershey experiments, in 1952, Chase had been a recent college graduate and was Hershey’s laboratory assistant at Cold Spring Harbor, in NY. She had earned her BS degree from the College of Wooster in 1950. While Hershey was the lab chief, Chase was the person who actually performed the now famous Chase-Hershey T2-E.coli experiments.

Because of her technical and scientific acumen in the laboratory setting, Chase was invited to work at Oak Ridge National Laboratory in TN in 1953, after she completed her T2 phage work in E. coli. Next, while working briefly at the University of Rochester, NY, Chase would spend each summer participating in the very famous Phage Group discussions. In 1959, Chase enrolled in the Ph.D. program at the University of Southern California. She took her doctorate in genetics in 1964.

Regrettably, Dr. Chase developed early onset dementia in the late-1960s, losing some of her short-term memory and eventually causing her to lose her job and end her scientific career. Further, to make matters worse, Chase had to stand by watch Hershey get the Nobel and was never mentioned by name even once in Hershey’s Nobel lecture, delivered on the evening of December 12, 1969. Chase died on the 8 th day in the month of August in 2003, at the age of 75.

7) Martha Chase was also a geneticist. Did she make any contributions to that area?

Dr. Chase’s primary and widely known contribution to genetics was in personally conducting the famous Hershey-Chase blender experiments, which showed that phage T2 DNA was the biological material that entered into the host E. coli bacteria, thus, strongly implying that DNA was the genetic material.

Dr. Chase conducted further experiments while at Rochester in which she and colleague A.H. Doermann examined genetic recombination in phage T4 and genome replication in the bacteriophage. They studied how closely linked genetic elements along the T4 chromosome did not seem to undergo genetic crossover as frequently as those genes that were located further apart along the phage genome. They also noticed that genetic recombination accompanied DNA replication during T4 phage progeny production. This work was important because other investigators were able to extend the recombination-replication connection to E. coli and later to many other organisms. In fact, human DNA replication involves recombination events during DNA replication. I think their genetic work was key also to understanding physical gene mapping, another important advance in the field of genetics.

8) What have I neglected to ask?

Many of Hershey’s scientific colleagues who knew him personally, have often written in their personal memoirs about the so-called notion of ‘Hershey’s Heaven.’ While individual accounts vary in their details, the main gist of the phenomenon refers to the intense satisfaction inherent in performing experiments in the laboratory or in making key important discoveries. Hershey was said to have mentioned this to visiting dignitaries and colleagues. I have to admit myself that some of my own happiest scientific moments were experienced at my laboratory bench conducting experiments and in writing about my own scientific discoveries.

There is a sense of not only cherishing deep satisfaction in making new scientific discoveries that perhaps no one else in the world has done, but also in knowing that there’s a good chance that your discovery may somehow be important in making the world a better place. In a most agreeable way, many scientific endeavors have helped to make a prettier world for all of us.

9) What is the relevance today of the Hershey-Chase experiments?

Many writers of science have wondered why the not-so-clear-cut data generated by the famous Hershey-Chase blender experiment clearly convinced a certain few key investigators, but not many others, of the potential for DNA to hold the hereditary role in biology. The fact remains, however, that shortly after the publication of the Hershey-Chase paper in 1952, the DNA structure had been largely solved by Watson and Crick. The rest of the world took it from there. The scientific works of Frederick Griffith and of the trio Avery, MacLeod and McCarty, were at the time (1940s) not enough to convince the ‘protein geneticists’ while the Hershey-Chase data were indeed effectively sufficient to do so in the 1950s.

The elegance of the Hershey-Chase experiment is literally one for the history books, as well as for the science books. Their work stimulated an unprecedented body of work all dealing with DNA, the secret to life. The Hershey-Chase experiment paved the way to the DNA structure, DNA recombination technology, gene cloning, DNA genetic manipulation, DNA and protein sequencing, genome determination projects, protein structure, protein biochemistry, and bioinformatics, to name only a few.


Hershey-Chase Experiment Prove that DNA is the Genetic Material

жылы 1952, Alfred D. Hershey және Martha Chase performed a confirmatory experiment using Т2 бактериофаг to prove DNA as genetic material. Bacteriophage T2 is a tailed virus of ішек таяқшасы.

Viruses are the simplest living organisms and their reproduction is totally dependent on the metabolic machinery of the host. The viruses infect the bacteria and are called as bacteriophage. Bacteriophage T2 which infects the bacteria is composed of about 50% protein coat and 50% with an inner core of DNA. The bacteriophage T2 attaches the host bacterium by means of a tail. It enters its DNA into the cytoplasm of bacteria and the protein coat remains outside the cell. After half an hour, the bacteria cell bursts and numerous phages come out of the bacterial cell. This is due to fact that phage DNA lyses the bacterial cell and uses its metabolic machinery for synthesizing more of their DNA copies and protein coats. Thus, the parental DNA of the virus carries the genetic information which directs the synthesis of both DNA molecules and the protein coats of the progeny.

Hershey and Chase allowed to grow both bacteriophage T2 and E. coli cells in a medium supplemented with radioactive isotopic phosphorous P 32 or radioactive sulfur S 35 . E. coli growing on a medium containing either P 32 or S 35 were infected by the Т2 фаг. Then radio-labelled Т2 phages were recovered from the respective culture medium by centrifugation. The progeny phages contained S 35 protein and P 32 labelled DNA. Both types of phages were allowed to infect E. coli cells separately growing on a fresh normal medium. After some times (20 minutes) when infection was over, the empty phage coat proteins were recovered from the infected bacterial cells by agitation using a kitchen blender. The phage coat proteins were separated from infected cells by low speed centrifugation. The phage particles are present in supernatant and bacterial cells settled as pellets. Radioactivity in these two fractions was measured in both sets of an experiment.

It was found that the bacterial cells showed radioactivity when P 32 labelled phage infected E. coli cells. When S 35 labelled phage was used to infect E. coli, the empty phage showed radioactivity but not the bacterial cells. The progeny phage also contained P 32 in DNA but not S 35 in coat protein.

Hershey and Chase concluded that T2 phage delivered its DNA into bacterial cell leaving the coat protein outside the жасуша қабырғасы. Progeny phage particles were produced inside the cell and consisted of P32 in their DNA and unlabelled protein coat. It showed that DNA acts as genetic material. That is why it synthesises a new protein coat and replicates DNA.


Бейнені қараңыз: ハーシーとチェイス実験 (Мамыр 2022).