DNA: 2 Bevissthet til støtte for DNA som et genetisk materiale

De ulike indirekte og direkte bevisene til støtte for DNA som er genetisk materiale er som følger:

Indirekte bevis:

1. Hver celle inneholder kjernen som styrer sin morfologi, fysiologi og arvelighet.

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

2. Som funnet ut av Friedrich Miescher (1869) og påfølgende arbeidere, har kjernen deoksyribose nukleinsyre. DNA forekommer derfor i alle cellene.

3. DNA er i stand til replikasjon. DNA-eksemplarer ligner det opprinnelige DNA.

4. DNA replikerer før celledeling og fordeles likeverdig i dattercellene.

5. DNA er i stand til å kontrollere cellestrukturen og cellefunksjonene gjennom transkripsjon og oversettelse.

6. Deler av DNA kan bli undertrykt eller deprimert i henhold til metabolsk krav.

7. DNA kan vise uendelige variasjoner på grunn av endringer i nukleotid-type, sekvens og lengde.

8. DNA har et system for reparasjon.

9. Differensial aktivering av DNA-segmenter eller gener resulterer i celledifferensiering, vevdannelse, organdannelse og produksjon av forskjellige komponenter i en multicellulær kropp.

10. Den har en innebygd klokke for utvikling.

11. Mængden av DNA er normalt det samme i alle cellene i en organisme. Det endres imidlertid en gang i løpet av celle syklus og livssyklus. DNA-nivå dobler i interfase (S-fase) når kromosomene replikerer for å danne deres karbonkopier. Den minker til halv i meiose når kromosomnummeret også reduseres til halvparten.

12. Bølgelengder av høye energistråler (f.eks. Ultraviolett) som absorberes av DNA, er også de bølgelengder som gir opphav til maksimalt antall mutasjoner eller plutselige men permanente arvelige variasjoner.

13. En endring av kjemisk eller lineær struktur av DNA gjennom omorganisering, tillegg eller deletjon av nukleotider gir opphav til mutasjoner som overføres til datterceller og manifesteres gjennom endret metabolisme av cellene.

Direkte bevis:

(a) Transformasjon (Griffiths eksperiment):

Det er forandringen i en organismeres genetiske grunnlov ved å plukke opp gener som er tilstede i resterne av sine døde slektninger. Transformasjon ble først studert av en britisk lege, SE Griffith i 1928. Han studerte patogenicitet av forskjellige stammer av bakterie Streptococcus lungebetennelse, også kjent som pokalococcus eller Pneumococcus lungebetennelse. Bakterien har to stammer - virulent og ikke-virulent.

Den virulente stammen forårsaker lungebetennelse. Dens bakterier er kjent som S-type fordi de dannes når de er vokst på egnet medium, og danner glatte kolonier. Disse diplokokkene er dekket av et skjede av mucilage (polysakkarid) rundt dem. Mantelen er ikke bare årsaken til toksigenicitet, men beskytter også bakteriene mot faglocytter fra verten. Den ikke-virulente typen bakterier produserer ikke sykdommen. De danner uregelmessige eller grove kolonier. Disse diplokokkene er blottet for mucilageskjede.

De ikke-virulente bakteriene kalles derfor grov eller R-type. Griffith testet virulensen av de to stammene til Pneumococcus ved å injisere levende R II-type og levende S IH-type bakterier separat i mus. Han fant at R-type bakterier ikke produserte noen sykdom mens S-type bakterier forårsaket lungebetennelse og deretter død i musene (Tabell 6.1).

Imidlertid døde varme (ved 82 ° C-90 ° C) S-type bakterier produserte ikke noe symptom på sykdommen. Endelig injiserte Griffith en kombinasjon av levende R-type og varme-døde S-type bakterier i mus. Ingen av disse bakteriene er skadelig når de er til stede alene. Da de ble injisert med blandingen av de to, overlevde noen mus mens andre utviklet sykdommen i lungebetennelse og døde (figur 6.1).

Obduksjon av de døde musene viste at de hadde begge typer bakterier (virulent S-type og ikke-virulent R-type) i levende tilstand, selv om musene ble injisert med døde virulente og levende ikke-virulente bakterier.

Forekomsten av levende S-type virulente bakterier er mulig bare ved dannelsen fra ikke-virulente bakterier av R-type som plukker opp egenskapen for virulens fra døde bakterier. Fenomenet kalles Griffith effekt eller transformasjon. Griffith foreslo at "transformerende prinsipp" er et kjemisk stoff frigjort av varmdøde bakterier. Det endret R-bakteriene til S-bakterier. Det var en permanent genetisk forandring da de nye S-type bakteriene bare dannet S-type avkom.

Griffiths arbeid kunne imidlertid ikke bevise (a) hvorvidt mus var avgjørende for transformasjon ved å gi noen viktige kjemikalier, (b) virulens karakter kunne tilhøre en hvilken som helst komponent av polysakkarid av S-type av mucilage, protein eller DNA .

Snart ble det funnet at mus ikke var nødvendig for transformasjon, da kulturmediet som inneholdt døde S-type bakterier kunne indusere karakteren av virulens i de ikke-virulente bakteriene.

Tabell 6.1. Sammendrag av Griffiths eksperimenter

Biokjemisk karakterisering av transformasjonsprinsipp:

I 1944 renset Avery, MacLeod og McCarty biokjemikalier fra de varme-døde S-type bakteriene i tre komponenter-DNA, karbohydrat og protein. DNA-fraksjon ble videre delt i to deler: en med deoksyribonuklease eller DNase og den andre uten den. De fire komponentene ble så tilsatt til separate kulturrør inneholdende R-type bakterier (fig.6.2). Kulturrørene fikk lov til å forbli uforstyrret i noen tid. De ble deretter analysert for bakteriell populasjon.

Bare DNA av S-type kan endre R-type bakterier til S-type. Derfor er karakteren eller genet av virulens lokalisert i DNA. Genene av andre tegn ville ligeledes være plassert i denne kjemikalien. Dermed viste de seg at kjemikaliet som skal arves er DNA, og det danner kjemisk eller molekylært grunnlag for arvelighet. Dette eksperimentet bekreftet også at DNA kan ekstraheres fra en celle og overføres til en annen celle. Imidlertid var alle biologer ikke overbevist om Avery et als eksperimentelle tilnærming.

(b) Multiplikasjon av bakterierofag (transduksjon):

Bakteriofager er bakterielle virus. T ₂ er en bakteriofag som infiserer Escherichia coli, bakterien tilstede som commensal i tyntarm. Escherichia coli kan også dyrkes over kulturmedium. AD Hershey og Martha Chase (1952) vokste to kulturer av Escherichia coli. En kultur ble tilført radioaktivt svovel, ^35S . Den andre kulturen ble forsynt med radioaktivt fosfor, 32P

Radioaktivt svovel blir innarbeidet i svovelholdige aminosyrer (cystein og metionin), og blir derfor en del av bakterielle proteiner. Radioaktivt fosfor blir inkorporert i nukleotider som danner nukleinsyrer, hovedsakelig DNA. Derfor ble bakterier fra begge kulturer merket (= hot).

Hershey og Chase introduserte deretter bakteriofag T ₂ i begge bakteriekulturer. Viruset kom inn i bakteriene der det ble multiplisert. Den virale avkom ble testet i begge tilfellene. Det ble merket, en type med radioaktivt protein og annen type med radioaktivt DNA (figur 6.3). Hver type bakteriofager ble nå introdusert i separate kulturer som hadde normale eller umerkede bakterier.

Etter en tid ble begge kultene rystet forsiktig i en blender ved 10000 rpm for å fjerne de tomme fagkapsider (eller spøkelser) som stikker til overflaten av bakterier. Kulturen ble deretter sentrifugert.

De tyngre (infiserte også) bakteriene slo seg ned i form av pellet. Supernatanten inneholder lettere virale frakker som ikke kommer inn i bakteriecellene. Både pellet og supernatant ble analysert. Det ble funnet at fag med merket protein ikke gjorde bakteriene merket. I stedet var radioaktivitet begrenset til supernatanten som ble funnet å inneholde bare tomme fagkapsider eller spøkelser.

I den andre kulturen der bakteriofag merket med radioaktivt DNA ble introdusert, ble det funnet at risting ikke frembringer noen radioaktivitet i supernatanten som hadde tomme kapsider frakker. I stedet ble bakteriene merket som bevis på at bare DNA fra fagen kom inn i bakteriene.

Avkomene til de to typer bakteriofager ble igjen testet for radioaktivitet. Radioaktivitet var fraværende i virusene fra foreldre som hadde merket protein. Virusene avledet fra foreldre som hadde merket DNA hadde radioaktivitet. Dette viser at den genetiske kjemien er DNA og ikke proteinet.