Содержание
Фредерик Гриффит был британским врачом, специалистом в области бактериологии, который в одном из своих экспериментов объяснил, в чем заключается процесс бактериальной трансформации, в поисках лекарства от определенного типа пневмонии. Это было прелюдией к одному из самых выдающихся открытий в науке: химическому составу генов.
Наука сопровождала человека тысячи лет и развивалась вместе с ним. Исследователи из разных поколений перевернули экспериментальные методы с ног на голову в настоятельном поиске ответов на события в природе, влияющие на биохимию человеческого тела, которое считается очень продвинутой машиной.
Бактериальная пневмония была пандемией гриппа во время Первой мировой войны, когда Гриффит решил найти вакцину для борьбы с Streptococcus pneumoniae, бактерией, вызывающей заболевание. Были вирулентные бактерии (они производили полисахаридную капсулу) и безобидные (у них не было капсулы).
Эта история началась в 1928 году, когда Фредерик Гриффит работал над прививкой мышей пневмококками для изучения поведения бактерий, вызывающих пневмонию у людей. Способность микробов вызывать заболевание у хозяев была связана с тем, что у них была капсула снаружи их клеточной стенки.
Открытие ДНК было одним из важнейших научных достижений человека. Поскольку Фредерик Мишер впервые выделил молекулу ДНК, а также исследования Фебуса Левена и открытия Гриффита, Эйвери, Херши-Чейза и даже Уотсона и Крика, стало возможным определить, что ДНК является молекулой, ответственной за наследование. . Эти успехи не могли бы произойти без работы Гриффита.
Фредерик Гриффит был неутомимым исследователем в области эпидемиологии и бактериологии. Он посвятил свою жизнь работе по обнаружению происхождения и лечению болезней, которые преследовали Европу более 100 лет, вызванных вирусным явлением.
Последние заданные вопросы в категории Биология
Биология 22.10.2023 05:15 23 Серов Данила
Яке твердження щодо грибів є хибним? А Клітини грибів можуть містити вакуолі з клітинним соком Б Г
Ответов: 2
Биология 22.10.2023 05:15 26 Шнек Стас
Срочноооо пожалуйста!!!!! Биология Які із зображених біологічних об’єктів перебувають на одному рі
Ответов: 2
Биология 22.10.2023 05:14 29 Кулинич Георгий
6 Установіть вiдповiднiсть між терміном та його значенням: 1 степ 2 заплавна А сукупність рослинних
Ответов: 1
Биология 22.10.2023 05:11 2 Чиняев Глеб
Помогите пж 1. Как вы думаете, почему некоторые перелетные птицы остаются на зимовку в Черноморско
Ответов: 2
Биология 22.10.2023 05:09 11 Bilovus Diana
Відомо, що ймовірність вилікувати хвору тварину вакциною А1 дорівнює 0,9, вакциною А2 – 0,8 і вакцин
Ответов: 1
Биология 22.10.2023 05:09 24 Мисик Юля
Биология 8 класс. 90 баллов. 1. Верны ли следующие суждения? А. Чувство осязания даёт возможность
Ответов: 1
Биология 22.10.2023 05:08 2 Тасимов Диас
Какую максимально низкую температуру могу переносить бабочки зимой: Выберите один ответ: А -20 гра
Ответов: 1
Биология 22.10.2023 05:06 16 Николаева Алина
Чинники, від яких не залежить характер людини
Ответов: 1
Биология 22.10.2023 05:05 14 Газизова Азалия
Батько і матір — здорові, в сімʼї народилася глухоніма дитина. Визначте генотипи всіх членів сімʼї
Ответов: 1
Биология 22.10.2023 05:04 15 Сметанина Наталья
Мотиваційний лист екологія
Ответов: 1
Исследования на менингококк и пневмококк
Идея о том, что заболевания, обнаруженные серологически, могут развиваться, стала более очевидной после его отчета о менингококке в носоглотке, который он подготовил, находясь в своей лаборатории патологии в Лондоне.
В этом отчете Гриффит заявил, что разница в антигенной способности заключается в том, что сложные структуры обнаруживаются у более вирулентных штаммов, а более простые — у более мягких. Эти различия зависят от вашего химического состава.
Гриффит продолжил свои исследования и в 1922 году подчеркнул необходимость создания однородного метода диагностики различных типов пневмококка в эпидемиологических и терапевтических целях.
Он провел тщательную классификацию видов. Streptococcus pyogenes в 27 различных типах согласно их серологии. Он указал, что стрептококк, как и пневмококк, был дифференцирован на несколько серологических рас, которые имели разные патологические и эпидемиологические значения; однако они продолжали образовывать четко определенный вид бактерий.
Нуклеиновые кислоты открыл Ф. Мишер в XIX веке[править]
ДНК как представитель отдельного класса органических веществ — нуклеиновых кислот — была открыта швейцарским врачом и биологом Фридрихом Мишером в 1869 г. Мишер изучал химический состав гноя — погибших клеток-лейкоцитов. Ему удалось выделить из ядер лейкоцитов вещество, не расщепляемое протеазами, не растворяющееся в эфире и содержащее большое количество фосфора. Мишер назвал его «нуклеин» (от слова «нуклеус» — ядро) (когда это вещество было переименовано в «нуклеиновую кислоту», это вызвало большое недовольство Мишера). Позднее Мишеру удалось найти удобный материал для выделения ДНК — молоки лососевых рыб (для выделения больших количества ДНК их используют до сих пор, так как процентное содержание ДНК в сперматозоидах гораздо выше, чем в любых других клетках).
Эксперимент
В своем поиске лекарства от пандемии гриппа в Европе Гриффит изучил два штамма пневмококка: один он определил как штамм S, а другой — как штамм R.
Первый состоял из блестящей капсулы с биомолекулами (полисахаридами), которые образовались из связи между несколькими моносахаридами и чьи основные функции — энергетические и структурные.
Этот штамм был заразным и при прививке вызывал пневмонию и убивал мышей в течение 24 часов, поскольку иммунная система не боролась с ним, потому что капсула, окружавшая его, защищала бактерии. Во втором случае штамм R не имел такой капсулы, имел довольно грубый вид и не имел вирулентного состояния.
Гриффит нагрел S (вирулентный) штамм, чтобы убить его, и обнаружил, что при введении в одиночку они были безвредны.
Однако он обнаружил, что если они смешивают мертвые штаммы S с живым R, мыши заражаются и умирают. В своих выводах он заметил, что штаммы R развивали капсулы; то есть бактерии, обнаруженные у мышей (R / S), были S-типа и остались таковыми.
Опыт Эйвери, МакЛеода и МакКарти доказал, что трансформирующее начало — ДНК[править]
Эксперимент Освальда Эвери, Колина Маклеод и Маклина Маккарти, произведенный в 1944 году, доказал что ДНК является веществом, вызывающим трансформацию клеток бактерий, то есть передает некоторый наследственный признак.
Эксперимент Эвери, Маклеода и Маккарти стал кульминацией исследований, проводившихся в Рокфеллеровском институте медицинских исследований в 1930-х — 1940-х годах и начатых экспериментом Гриффита в 1928 году. В эксперименте Гриффита убитые пневмококки штамма III-S (обладают олигосахаридной капсулой, вирулентные), введенные в кровь мыши с живыми пневмококками штамма II-R (безкапсульные, невирулентные), вызывали инфекцию типа III-S (мышь погибала).
В статье, опубликованной в феврале 1944 года в Журнале экспериментальной медицины, Эвери с соавторами показали, что ДНК, но не белки являются веществом, отвечающим за передачу наследственных признаков у бактерий.
Освальд Эвери
В ходе эксперимента болезнетворные пневмококки, имеющие капсулу, были убиты нагреванием. Для выделения ДНК было произведено осаждение белков хлороформом. Полисахаридные капсулы, обуславливающие вредные свойства бактерий, были гидролизованы специфичным ферментом. Из оставшейся части экстракта были выделены прозрачные тяжи. Химический анализ показал, что соотношение в них атомов углерода, водорода, азота и фосфора соответствует соотношению этих же атомов в молекуле ДНК. Для подтверждения того, что действующим началом трансформации является именно ДНК, а не РНК, белки или другие компоненты клетки, Эвери с сотрудниками добавляли к выделенному веществу трипсин (расщепляет пептиды и белки) и рибонуклеазу (разрушает РНК), но это никак не влияло на трансформирующие свойства. Лишь обработка ДНКазой (разрушает ДНК) приводила к разрушению трансформирующего начала.
Эксперимент Гриффита и принцип преобразования
Фредерик Гриффит, британский бактериолог, провел серию исследований с бактериями Streptococcus pneumoniae и мышами в 1928 году. Гриффит не пытался обнаружить генетический материал; скорее, он пытался произвести вакцину от пневмонии. Гриффит использовал в своих тестах два штамма бактерий, обозначенных как R и S.
- Р штамм: При культивировании на чашке Петри R бактерии образовали колонии с четкими краями и шероховатой поверхностью (отсюда и аббревиатура «R»). Бактерии R были невирулентными, а это означает, что при введении мышам они не вызывали заболевания.
- S штамм: Колонии бактерий S были сферическими и гладкими (отсюда и аббревиатура «S»). Бактерии образовали покрытие на основе полисахарида или сахара, которое обеспечило гладкий вид. Это покрытие защищало вирулентные бактерии S от иммунной системы мыши, позволяя им процветать (способным вызывать заболевания). Введение мышам живых S-бактерий вызывало пневмонию и смерть.
Гриффит в рамках своих испытаний попытался ввести мышам убитую нагреванием бактерию S (то есть бактерию S, которая была нагрета до высоких температур, что привело к гибели клеток). Неудивительно, что мыши не были инфицированы убитой нагреванием бактерией S.
Когда безвредные R-бактерии соединили с безвредными, убитыми нагреванием S-бактериями и ввели мышам, исследование приняло неожиданный оборот. У мыши не только развилась пневмония и она умерла, но когда Гриффит взял образец крови умершей мыши, он обнаружил живые S-бактерии!
Фредерик Гриффит | Изображение предоставлено: Microbiologynote.com
Гриффит рассудил, что бактерии R-штамма, должно быть, приобрели «преобразующий принцип» от убитых нагреванием S-бактерий, что позволило им «трансформироваться» в бактерии с гладкой оболочкой и стать вирулентными.
Н. К. Кольцов предсказал, что наследственная информация записана на молекулярном уровне, а наследственные молекулы размножаются в помощью матричного принципа[править]
В 1927 году Н. К. Кольцов, выступая с докладом, прибавил к двум уже существующим биологическим принципам («Omne vivum ex ovo», «Omnis cellula ex cellula») третий — «Omnis molecula ex molecula» — «Всякая молекула от молекулы». Речь шла о «наследственных молекулах», которые, как считал Кольцов, несут наследственную информацию. По представлениям Кольцова, «наследственные молекулы» — это белковые макромолекулы огромной длины; информация в них шифруется последовательностью аминокислот. При удвоении хромосом информация копируется по матричному принципу: исходная молекула служит матрицей, по которой строится её копия. В том, что наследственная информация закодирована в белках, Кольцов ошибся (одной из причин этого было кажущееся исчезновение ДНК при позднем овогенезе и в гигантских хромосомах). Зато в том, что «наследственная молекула» удваивается по матричному принципу, он оказался прав.
Личная жизнь
О жизни Фредерика Гриффита информации очень мало; большинство из них были восстановлены с помощью писем, написанных третьими сторонами, и информации из вторых рук, связанной с их работой.
Эти данные могут помочь вам лучше понять свой карьерный путь, а также развитие и эволюцию ваших научных представлений о биологии инфекционных заболеваний.
Как опытный бактериолог, в начале Второй мировой войны он был отправлен в Кембридж, чтобы создать и руководить государственной лабораторией экстренной медицинской помощи, где он объединился с Брюсом Уайтом (еще одним экспертом по бактериологии) в лабораторной группе. У Гриффита не было политических амбиций, и он позволил Уайту возглавить проект.
Очевидно, у Гриффита не было организаторских способностей, и ему было трудно находить новых людей и знакомиться с ними.Поэтому он решил вернуться в Лондон и основать отдел исследования стрептококка в изоляторе королевы Шарлотты в Хаммерсмите, где он начал работать со Стюартом Дансмором Эллиотом.
По возвращении в британскую столицу Фредерик Гриффит поселился в своем доме на Экклестон-сквер, где остановился с домработницей и своей племянницей. Его друг и соратник Уильям Скотт также жил в своей резиденции.
Гриффитса
Трещина Гриффитса в пьезоэлектрической среде.
|
Схематическое изображение трещины Гриффитса ( а и полос скольжения ( б. |
Идея Гриффитса получила дальнейшее развитие в ряде работ, например , но их результаты несущественно отличаются от результатов Гриффитса.
Теория Гриффитса исходит из возникновения микроразрушений в местах разрыва материала, и обычно по ней допускается, что единица объема, содержащая слабейшую трещину, определяет прочность всего образца. Под этим подразумевается, что любой излом распространяется по всему участку образца, подвергнутого данному напряжению, или, другими словами, то, что происходит в элементарном объеме, идентично тому, что происходит во всей массе.
Гипотеза Гриффитса применима для разрушения под действием растягивающих сил, но ее можно распространить на разрушение при двух — и трехосном напряженном состоянии, а также при внецентренном сжатии. Даже когда два главных напряжения являются сжимающими, напряжения по краям трещины представляют собой растяжение в некоторых точках, что может привести к разрушению.
Сущность критерия Гриффитса состоит в следующем. Пусть имеется идеально упругое тело с начальным разрезом. Чтобы этот разрез стал распространяться, увеличивая свою поверхность, требуется израсходовать энергию, равную по величине работе, которую надо затратить, чтобы обеспечить разрыв материала перед кромкой разреза.
По мнению Гриффитса, в реальных телах имеются дефекты в виде полых микротрещин эллиптической формы, у вершины которых создаются локальные перенапряжения. Когда величина одного из них достигнет критического значения, трещина начинает расти со скоростью звука, разрушая тело.
Из формулы Гриффитса следует, что константа в уравнении ( 35) зависит от поверхностной энергии и модуля упругости материала. Поэтому зеркальная зона излома у разных марок стекол может быть разной при одинаковой прочности образцов из-за различия между модулем упругости и поверхностной энергией разных стекол.
|
Упругое тело с увеличивающейся трещиной. |
Теория разрушения Гриффитса — Ирвина — Орована утверждает, таким образом, что состояния, при которых подвод энергии к телу превышает скорость пластической диссипации, неустойчивы, что приводит к росту трещины. Если на границе тела заданы постоянные перемещения, что обычно имеет место в опытах на разрушение образцов с неподвижными захватами испытательной машины, то ясно, что никакого подвода энергии к образцу нет и, стало быть, в критерии устойчивости будет фигурировать только соотношение между уменьшением потенциальной энергии деформации и увеличением энергии пластической диссипации.
Экспериментально теория Гриффитса была подтверждена известными опытами с каменной солью и со стеклянными нитями
Энергетическая концепция Гриффитса рассматривает разрушение твердого тела как атермический критический процесс, поэтому она физически может быть оправдана только при очень низких температурах вблизи абсолютного нуля.
В работах Гриффитса впервые были выявлены возможные причины этого несоответствия, которые явились основой современных методов оценки вязкости разрушения материалов. Гриффите предположил, что макроскопически гомогенный образец может содержать малые дефекты, способствующие концентрации напряжений, достигающих в локальных областях теоретической прочности.
Основное достижение Гриффитса как основателя теории разрушения тел с трещинами заключается в том, что он, рассматривая общее изменение энергии тела с увеличением длины трещины, дал термодинамический критерий разрушения. Трещина будет спонтанно распространяться под действием приложенной нагрузки только тогда, когда общая энергия системы при этом будет уменьшаться. Ценность энергетического подхода заключается в том, что, рассматривая изменение энергии тела в целом, можно не учитывать сильно деформированные области непосредственно у трещины и вывести формулы для напряжений разрушения. Общий подход к решению задач осуществляется во всех последующих разделах, однако интересно кратко проследить ход анализа самого Гриффитса.
Хотя теория Гриффитса в ее оригинальной форме была применена к разрушению очень хрупких материалов, впоследствие было показано, что можно модифицировать ее при объяснении разрушения более пластичных материалов, обычно используемых в конструкциях. Обнадеживающие результаты получены при испытаниях больших тонких пластин из алюминиевых сплавов, содержащих центральные трещины, при комнатной температуре.
Топ вопросов за вчера в категории Биология
Биология 04.06.2023 19:21 810 Кособуцький Микола
Задание №1 Постройте логическую цепочку из следующих понятий, расположив их в порядке усложнения:
Ответов: 2
Биология 27.07.2023 20:25 1793 Маринина Алёна
Напишите вывод по теме ткани Срочноооо Небольшой вывод напишите пожалуйста
Ответов: 3
Биология 06.07.2023 11:28 131 Еркинбеков Абылай
Напишите основную последовательность посадки саженцев срочно
Ответов: 2
Биология 02.07.2023 20:21 594 Тастан Амина
Используя дополнительные источники информации научно-популярную литературу справочники статьи в том
Ответов: 2
Биология 20.06.2023 09:12 1627 Пыжик Глеб
Вопросы 1. Какое значение имеют измерения в научных исследованиях? 2. Какие единицы измерения вы зна
Ответов: 2
Биология 16.05.2023 16:36 295 Полухина Арина
ДАЮ 20 БАЛЛОВ!!! Рассмотри изображение поперечного сечения стебля растения и дополни текст. На рис
Ответов: 1
Биология 20.06.2023 15:32 1125 Гончар Настя
Лабораторная работа № 2. Обнаружение воды и минеральных веществ в клетках растений. Цель: обнаружи
Ответов: 1
Биология 02.07.2023 06:03 1009 Коряковцев Егор
Лабораторная работа по биологии 5 класс измерение объектов
Ответов: 2
Биология 05.06.2023 04:18 312 Русак Александра
1. В рабочей тетради заполните таблицу «Жизнедеятельность клетки». Название п роцесса Суть явления
Ответов: 1
Биология 02.10.2023 08:37 88 Кузнецов Алексей
СРОЧНО!!! Сколько пептидных связей насчитывается в молекуле белка, если в состав его молекулы вход
Ответов: 2
Э. Шрёдингер стимулировал интерес биологов к физической природе наследственности[править]
Эрвин Шрёдингер — один из создателей квантовой механики — в 1944 г. написал книгу «Что такое жизнь? С точки зрения физика». В этой книге автор подробно описывает строение хромосом и их функцию. Он подробно разобрал явление мутаций и их причины. Также он разработал некоторые положения теории наследственности. Вот некоторые выдержки из его книги:
«Именно эти хромосомы или, возможно, только осевая или скелетная нить того, что мы видим под микроскопом как хромосому, содержат в виде своего рода шифровального кода весь „план“ будущего развития индивидуума и его функционирования в зрелом состоянии. Каждый полный набор хромосом содержит весь шифр, поэтому, как правило, имеются две копии последнего в оплодотворенной яйцеклетке, которая представляет самую раннюю стадию будущего индивидуума…»
«Называя структуру хромосомных нитей шифровальным кодом, мы подразумеваем, что всеохватывающий ум, вроде такого, который некогда представлял себе Лаплас и которому каждая причинная связь непосредственно открыта, мог бы, исходя из структуры хромосом, сказать, разовьется ли яйцо при благоприятных условиях в черного петуха или в крапчатую курицу, в муху или растение маиса, в рододендрон, жука, мышь или человека…»
По этим цитатам видно, что Шредингер разбирал темы, которые раньше почти не затрагивались биологической теорией. Здесь Шредингер впервые использует для хромосом термин «наследственный шифровальный код». Шрёдингер был знаменитым физиком, и его книга вызвала неподдельный интерес у других представителей естественных наук, в том числе у биологов, хотя многие не сразу оценили ее значение.
Ф. Гриффит открыл трансформацию: вещества убитых бактерий могут вызывать изменение наследственных свойств других штаммов, проникая в их клетки[править]
Схема опыта Гриффита. Rough strain — шероховатый штамм (невирулентный), smooth strain — гладкий штамм (вирулентный)Фредерик Гриффит, 1936.
Немецкий бактериолог Фред Нойфельд впервые описал штаммы пневмококка Streptococcus pneumoniae. Среди колоний вирулентных (способных вызывать заболевание) пневмококков, имеющих гладкую поверхность (R-штамм) изредка в результате мутации появляются шероховатые колонии невирулентного S-штамма. Утрата болезнетворности связана с тем, что мутантные пневмококки не синтезируют полисахаридную капсулу. Сейчас известно, что полисахаридная капсула препятствует опсонизации и последующему фагоцитированию бактерий.
До эпохи антибиотиков пневмония была грозной, часто смертельной болезнью. Нужно отметить, что и сегодня пневмония занимает одно из первых мест среди инфекционных болезней как причина смертности. В наши дни существует и в некоторых странах широко применяется вакцина от пневмонии.
Английский врач и генетик Фредерик Гриффит начал опыты, приведшие к открытию трансформации, а надежде получить вакцину от пневмонии. Пневмококки — один из самых обычных возбудителей, которые вызывают эту болезнь. Результаты своих экспериментов Ф. Гриффит опубликовал в 1928 году.
Гриффит брал два штамма пневмококков: капсульный и бескапсульный. Капсульный — патогенный (болезнетворный), при инфицировании таким штаммом мыши погибают через 1-2 дня, бескапсульный — непатогенный. При введении мышам смеси убитых нагреванием (и, следовательно, потерявших болезнетворность) капсульных пневмококков и живых бескапсульных (непатогенных) бактерий животные погибали в результате размножения в их организме капсульных болезнетворных форм.
Следовательно, убитые пневмококки с капсулой каким-то образом передавали свой наследственный признак (способность синтезировать капсулу) бескапсульному штамму. Эта способность сохранялась и у последующих поколений при разведении. Обнаруженное явление Гриффит назвал трансформацией.
Описание опытов Гриффита:
1) После заражения пневмококками капсульного патогенного(штамма мыши погибают. Капсульные пневмококки размножаются в их крови и могут быть выделены в чистую культуру.
2) При инфицировании пневмококками бескапсульного непатогенного штамма животные не погибают. Бескапсульные пневмококки уничтожаются иммунной системой мыши и не обнаруживаются в её крови.
3) После заражения пневмококками капсульного патогенного штамма, предварительно убитыми нагреванием, мыши не погибают. Убитые пневмококки, естественно, не размножаются.
4) При введении мышам одновременно бескапсульных неболезнетворных пневмококков и капсульных, убитых нагреванием, животные погибают. Бескапсульные пневмококки становятся капсульными и размножаются в организме мыши. выделенные из её организма в чистую культуру, они и в последующих попоклениях сохраняют способность синтезировать капсулу.
Бескапсульные неболезнетворные пневмококки приобрели наследуемый признак убитых капсульных бактерий — произошла трансформация.
В 1941 г Ф. Гриффит погиб в своей лаборатории в пригороде Лондона во время бомбежки.
До исследований Гриффита бактериологи полагали, что штаммы не изменяются от поколения к поколению. Данные, полученные Гриффитом, позднее были подтверждены Фредом Нойфельдом в Институте Коха и Мартином Генри Доусоном в Институте Рокфеллера. Мартин Генри совместно с Ричардом Сиа разработал метод трансформации клеток бактерий in vitro (эксперимент Гриффита был проделан в условиях in vivo). После отъезда Доусона в 1930 году Джеймс Эллоуэй в 1933 году предпринял попытки продолжить исследования Гриффитса и получить водный экстракт трансформирующего агента. Колин Маклеод работал над выделением этих водных растворов с 1934 по 1937 год, исследования по выделению фракций были продолжены в 1940 году и завершены Маклином Маккарти.
В 1944 г. эта серия экспериментов была завершена Освальдом Эйвери, Колином МакЛеодом и Маклином МакКарти. Они смешивали бескапсульных пневмококков со взятыми от капсульных белками, полисахаридами или ДНК. При введении смеси из бескапсульных пневмококков и белков или полисахаридов животные оставались живы; значит, наследственная информация в них не содержится. А при введении смеси из бескапсульных пневмококков и ДНК мыши умирали; значит, именно в ДНК и записана информация, определяющая способность синтезировать капсулу.
Опыт Херши и Чейз: при заражении бактерий бактериофаг вводит внутрь клетки ДНК, но не белки[править]
Эксперимент Херши—Чейз окончательно доказал, что носитель генетической информации — это ДНК. Эксперимент состоял из серии опытов, которые были проведены в 1952 году американскими генетиками Алфредом Херши и Мартой Коулз Чейз. Хотя ДНК была известна ещё с 1869 года, ко времени эксперимента многие учёные считали, что наследственная информация находится в белках.
Схема эксперимента Херши—Чейз.
Эксперимент проводился на бактериофаге T2, структура которого к тому времени была выяснена с помощью электронной микроскопии. Оказалось, что бактериофаг состоит из белковой оболочки, внутри которой находится ДНК. Эксперимент был спланирован таким образом, чтобы выяснить, что же — белок или ДНК — является носителем наследственной информации.
Херши и Чейз выращивали две группы бактерий: одну в среде, содержащей радиоактивный фосфор-32 в составе фосфат-иона, другую — в среде с радиоактивной серой-35 в составе сульфат-иона. Бактериофаги, добавленные в среду с бактериями и размножавшиеся в них, поглощали эти радиоактивные изотопы, которые служили маркёрами, при построении своей ДНК и белков. Фосфор содержится в ДНК, но отсутствует в белках, а сера, наоборот, содержится в белках (точнее в двух аминокислотах: цистеин и метионин), но её нет в ДНК. Таким образом, одни бактериофаги содержали меченые серой белки, а другие — меченую фосфором ДНК.
После выделения радиоактивно-меченых бактериофагов их добавляли к культуре свежих (не содержащих изотопов) бактерий и позволяли бактериофагам инфицировать эти бактерии. После этого среду с бактериями подвергали энергичному встряхиванию в специальном смесителе (было показано, что при этом оболочки фага отделяются от поверхности бактериальных клеток), а затем инфицированных бактерий отделяли от среды. Когда в первом опыте к бактериям добавлялись меченые фосфором-32 бактериофаги, оказалось, что радиоактивная метка находилась в бактериальных клетках. Когда же во втором опыте к бактериям добавлялись бактериофаги, меченые серой-35, то метка была обнаружена во фракции среды с белковыми оболочками, но её не было в бактериальных клетках. Это подтвердило, что материалом, которым инфицировались бактерии, является ДНК. Поскольку внутри инфицированных бактерий формируются полные вирусные частицы, содержащие белки вируса, данный опыт был признан одним из решающих доказательств того факта, что генетическая информация (информация о структуре белков) содержится в ДНК.
В 1969 году Алфред Херши получил Нобелевскую премию за открытия генетической структуры вирусов.
Ссылки
- «Фредерик Гриффит» в Википедии, свободной энциклопедии. Получено 8 июня 2019 г. из Википедии, бесплатной энциклопедии: es.wikipedia.org.
- «Британский бактериолог Фред Гриффит» в Британской энциклопедии. Получено 8 июня 2019 г. из Британской энциклопедии: britannica.com.
- «ДНК как генетический материал (немного истории)» в ArgenBio. Получено 8 июня 2019 г. из Аргентинского совета по информации и развитию биотехнологии: argenbio.org
- От Риос Вероника. «Гриффит, Фредерик (1881-1941)» в «Прославленных микробиологах». Получено 8 июня 2019 г. от известных микробиологов: microilustres.blogspot.com.
- «1928 год. Гриффит и бактериальная трансформация »в издании Curtis Biology. Получено 8 июня 2019 г. из Curtis Biology 7th. издание curtisbiologia.com
- Алиуш, Хидая История исследований ДНК: пионеры науки и их открытия в новостях медицинские науки о жизни news-medical.net
- «Бактериальная трансформация и истоки эпидемий в межвоенный период: эпидемиологическое значение трансформирующего эксперимента Фреда Гриффита» в Journal of the History of Biology. Получено 9 июня 2019 г. из Journal of the History of Biology: fp.ulaval.ca.
Генетические опыты на дрозофиле показали, что гены расположены в хромосомах в линейной последовательности[править]
Открытие кроссинговера (обмена участками между гомологичными хромосомами) не только внесло поправку в представления о сцепленном наследовании. После этого открытия ученые смогли изучить расположение генов в хромосоме. Идея была предложена ученым Т. Х. Морганом и его сотрудником Стертевантом. Они предположили, что: 1) Хромосома представляет собой линейную структуру. 2) Гены в хромосоме расположены линейно, как бусины на нитке. 3) Точка пересечения хромосом при кроссинговере лежит в любом месте хромосом.
Из этих предположений можно сделать вывод, что чем дальше гены расположены друг от друга, тем чаще будет наблюдаться кроссинговер, чем гены ближе друг к другу, тем кроссинговер будет наблюдаться реже. Если гены лежат на разных концах хромосомы, то при каждом перекрещивании гены разойдутся в разные хромосомы, но если гены расположены близко друг к другу, то кроссинговер будет происходить только если точка перекреста хромосом окажется на коротком участке, находящемся между ними, то есть редко.
Если изучать кроссинговер трех генов, то можно определить расстояние между ними по частоте кроссинговеров. Морган скрещивал самок дрозофил с рецессивными генами w (белые глаза), y (желтый цвет тела) и bi (вильчатые крылья). При этом частота кроссинговеров между генами y и w составила 1,2 %, между генами w и bi — 3,5 %, между генами y и bi — 4,7 %. Из этого можно сделать вывод, что ген w находится между генами y и bi, причем расстояние между данными генами пропорционально проценту кроссинговеров меду ними.
Эйвери, Маккарти и Маклауд: определение принципа преобразования
В 1944 году Освальд Эйвери, Маклин Маккарти и Колин Маклауд, трое канадских и американских ученых, решили найти «преобразующий принцип» Гриффита.
Для этого они начали с огромных культур S-клеток, убитых нагреванием, и с помощью длинной последовательности биохимических процедур (определяемых кропотливыми экспериментами) постепенно очищали трансформирующий принцип, удаляя, изолируя или устраняя другие клеточные компоненты. Используя эту технику, они смогли собрать мельчайшие количества высокоочищенного трансформирующего принципа, который они могли впоследствии исследовать, чтобы определить его подлинность.
Несколько линий доказательств подсказали Эйвери и его коллегам, что ДНК может быть преобразующим фактором.
- Очищенное вещество дало отрицательный результат в химических тестах, предназначенных для обнаружения белков, но очень положительный результат в тесте, предназначенном для обнаружения ДНК.
- Соотношение азота и фосфора в элементном составе очищенного трансформирующего компонента близко к соотношению ДНК.
- Ферменты, расщепляющие белок и РНК, оказывали минимальное влияние на принцип трансформации, тогда как ферменты, расщепляющие ДНК, устраняли трансформирующую активность.
Все эти результаты указывали на ДНК как на наиболее вероятный трансформирующий агент
Однако Эйвери интерпретировал свои данные с осторожностью. Он пришел к выводу, что вполне вероятно, что небольшая часть загрязненного химического вещества, а не ДНК, была фактическим преобразующим агентом
Из-за этой возможности споры о роли ДНК продолжались до 1952 года, когда Альфред Херши и Марта Чейз использовали другой метод, чтобы четко установить, что ДНК является генетическим материалом.
А. Вейсман предположил, что существует «бессмертная» зародышевая плазма — особое вещество наследственности[править]
В конце 19-ого века А. Вейсман высказал гипотезу, что существует особое «наследственное вещество», которое он назвал зародышевой плазмой. Она, как предполагал Вейсман, находится в хромосомах, а её элементы располагаются в линейном порядке. Две гипотезы, которые он выдвинул, подтвердились в ходе развития генетики:
1) Вейсман предположил, что зародышевая плазма содержится только в половых клетках и отсутствует в соматических (клетках тела). Как предполагал Вейсман, зародышевая плазма не зависит от того, что происходит с соматическими клетками (приобретенные признаки не наследуются). Для доказательства этой теории Вейсман проводил опыты на мышах. В двадцати поколениях мышам подрезали хвосты, но при этом у их детенышей хвосты короткими не становились
Этот несколько наивный опыт в то время рассматривался как важное доказательство того, что приобретенные признаки не наследуются: клетки тела не могут сообщить половым клеткам о происходящих с ними изменениях.
2) Идея Вейсмана о роли хромосом и о линейном расположении в них элементарных единиц наследственности оказалась верной и сохранилась в науке до наших дней, изменилась только терминология.