DNA: 2 bằng chứng hỗ trợ DNA là vật liệu di truyền

Các bằng chứng gián tiếp và trực tiếp khác nhau để hỗ trợ DNA là vật liệu di truyền như sau:

Bằng chứng gián tiếp:

1. Mỗi tế bào đều chứa nhân điều khiển hình thái, sinh lý và di truyền của nó.

Hình ảnh lịch sự: wrwrforensicsblog.files.wordpress.com/2013/01/dna-pipettes-up-close.jpg

2. Theo phát hiện của Friedrich Miescher (1869) và các công nhân tiếp theo, hạt nhân sở hữu axit nucleic deoxyribose. DNA, do đó, xảy ra trong tất cả các tế bào.

3. DNA có khả năng sao chép. Bản sao DNA tương tự như DNA gốc.

4. DNA sao chép trước khi phân chia tế bào và được phân phối công bằng trong các tế bào con.

5. DNA có khả năng kiểm soát cấu trúc tế bào và chức năng tế bào thông qua phiên mã và dịch mã.

6. Các bộ phận của DNA có thể bị ức chế hoặc suy nhược theo yêu cầu trao đổi chất.

7. DNA có thể hiển thị các biến thể vô hạn do những thay đổi về loại, trình tự và chiều dài nucleotide của nó.

8. DNA có một hệ thống sửa chữa.

9. Kích hoạt khác biệt các phân đoạn DNA hoặc gen dẫn đến sự biệt hóa tế bào, hình thành mô, hình thành cơ quan và sản xuất các thành phần khác nhau của một cơ thể đa bào.

10. Nó có một đồng hồ sẵn có để phát triển.

11. Lượng DNA thường giống nhau trong tất cả các tế bào của sinh vật. Tuy nhiên, nó thay đổi một lần trong suốt chu kỳ tế bào và vòng đời. Mức DNA tăng gấp đôi trong giai đoạn xen kẽ (pha S) khi nhiễm sắc thể sao chép để tạo thành các bản sao carbon của chúng. Nó giảm xuống một nửa trong bệnh teo khi số lượng nhiễm sắc thể cũng giảm xuống còn một nửa.

12. Bước sóng của các tia năng lượng cao (ví dụ như tia cực tím) được DNA hấp thụ cũng là những bước sóng tạo ra số lượng đột biến tối đa hoặc các biến đổi di truyền đột ngột nhưng vĩnh viễn.

13. Sự thay đổi cấu trúc hóa học hoặc tuyến tính của DNA thông qua việc sắp xếp lại, bổ sung hoặc xóa các nucleotide làm phát sinh các đột biến được truyền đến các tế bào con và được biểu hiện thông qua sự trao đổi chất của các tế bào.

Bằng chứng trực tiếp:

(a) Biến đổi (Thí nghiệm của Griffith):

Đó là sự thay đổi trong hiến pháp di truyền của một sinh vật bằng cách nhặt các gen có trong hài cốt của những người thân đã chết của nó. Sự biến đổi được nghiên cứu đầu tiên bởi một bác sĩ người Anh, SE Griffith vào năm 1928. Ông đang nghiên cứu khả năng gây bệnh của các chủng vi khuẩn Streptococcus pneumonia khác nhau, còn được gọi là viêm phổi do vi khuẩn Diplococcus hoặc Pneumococcus. Vi khuẩn này có hai chủng vi khuẩn có độc lực và không độc lực.

Các chủng độc lực gây viêm phổi. Vi khuẩn của nó được gọi là loại S vì khi được trồng trên môi trường phù hợp, chúng tạo thành các khuẩn lạc mịn. Những loại vi khuẩn này được bao phủ bởi một lớp vỏ nhầy (polysacarit) xung quanh chúng. Vỏ bọc không chỉ là nguyên nhân gây độc tính mà còn bảo vệ vi khuẩn khỏi thực bào của vật chủ. Loại vi khuẩn không độc lực không tạo ra bệnh. Chúng tạo thành các khuẩn lạc không đều hoặc thô. Những loại vi khuẩn này không có vỏ bọc niêm mạc.

Do đó, các vi khuẩn không có độc lực được gọi là loại thô hoặc loại R. Griffith đã kiểm tra độc lực của hai chủng Pneumococcus bằng cách tiêm vi khuẩn sống loại I loại II và S IH sống vào chuột. Ông phát hiện ra rằng vi khuẩn loại R không tạo ra bất kỳ bệnh nào trong khi vi khuẩn loại S gây viêm phổi và sau đó tử vong ở chuột (Bảng 6.1).

Tuy nhiên, nhiệt chết (ở 82 ° C - 90 ° C) vi khuẩn loại S không tạo ra bất kỳ triệu chứng nào của bệnh. Cuối cùng, Griffith đã tiêm một loại kết hợp vi khuẩn loại R sống và nhiệt đã giết chết vi khuẩn loại S vào chuột. Không ai trong số các vi khuẩn này có hại khi có mặt một mình. Khi được tiêm hỗn hợp của hai con chuột, một số con chuột sống sót trong khi những con khác bị bệnh viêm phổi và chết (Hình 6.1).

Khám nghiệm tử thi những con chuột chết cho thấy chúng sở hữu cả hai loại vi khuẩn (loại S độc lực và loại R không độc lực) ở trạng thái sống mặc dù những con chuột đã được tiêm vi khuẩn có độc lực sống và không có độc lực.

Sự xuất hiện của vi khuẩn độc lực loại S sống chỉ có thể xảy ra do sự hình thành của chúng từ vi khuẩn không độc lực loại R, có đặc điểm độc lực từ vi khuẩn chết. Hiện tượng được gọi là hiệu ứng Griffith hoặc biến đổi. Griffith đề xuất rằng "nguyên tắc biến đổi" là một chất hóa học được giải phóng bởi vi khuẩn đã tiêu diệt nhiệt. Nó đã thay đổi vi khuẩn R thành vi khuẩn S. Đó là một sự thay đổi di truyền vĩnh viễn vì vi khuẩn loại S mới chỉ hình thành thế hệ con loại S.

Tuy nhiên, công trình của Griffith không thể chứng minh (a) Chuột có cần thiết để biến đổi hay không bằng cách cung cấp một số hóa chất quan trọng, (b) Đặc tính độc lực có thể thuộc về bất kỳ thành phần nào của vi khuẩn loại S polysacarit của chất nhầy, protein hoặc DNA .

Chẳng mấy chốc, người ta phát hiện ra rằng chuột không cần phải chuyển đổi vì môi trường nuôi cấy chứa vi khuẩn loại S đã chết có thể tạo ra đặc tính độc lực ở vi khuẩn không có độc lực.

Bảng 6.1. Tóm tắt thí nghiệm của Griffith

Đặc tính hóa sinh của nguyên lý biến đổi:

Năm 1944, Avery, MacLeod và McCarty đã tinh chế hóa chất sinh học từ nhiệt đã tiêu diệt vi khuẩn loại S thành ba thành phần DNA DNA, carbohydrate và protein. Phần DNA được chia thành hai phần: một phần với deoxyribonuclease hoặc DNase và phần còn lại không có nó. Bốn thành phần sau đó được thêm vào các ống nuôi cấy riêng biệt có chứa vi khuẩn loại R (Hình.6.2). Các ống nuôi cấy được cho phép không bị xáo trộn trong một thời gian. Sau đó, họ đã được phân tích cho dân số vi khuẩn.

Chỉ DNA loại S mới có thể thay đổi loại vi khuẩn R thành loại S. Do đó, đặc tính hoặc gen của độc lực nằm trong DNA. Gen của các nhân vật khác tương tự sẽ được định vị trong hóa chất này. Do đó, họ đã chứng minh rằng hóa chất được kế thừa là DNA và nó tạo thành cơ sở hóa học hoặc phân tử của di truyền. Thí nghiệm này cũng xác nhận rằng DNA có thể được chiết xuất từ ​​một tế bào và truyền vào một tế bào khác. Tuy nhiên, tất cả các nhà sinh học đã không bị thuyết phục với phương pháp thử nghiệm của Avery et al.

(b) Nhân giống vi khuẩn (Sự tải nạp):

Vi khuẩn là vi khuẩn. T ₂ là một loại vi khuẩn lây nhiễm Escherichia coli, vi khuẩn có mặt như là phần tử trong ruột người. Escherichia coli cũng có thể được trồng trên môi trường nuôi cấy. AD Hershey và Martha Chase (1952) đã phát triển hai nền văn hóa Escherichia coli. Một nền văn hóa được cung cấp lưu huỳnh hoạt tính vô tuyến, ³⁵ S. Nền văn hóa khác được cung cấp phốt pho phóng xạ, ³² P.

Lưu huỳnh phóng xạ được tích hợp vào lưu huỳnh có chứa axit amin (cysteine ​​và methionine), và do đó, trở thành một phần của protein vi khuẩn. Photpho phóng xạ được tích hợp vào các nucleotide tạo thành axit nucleic, chủ yếu là DNA. Do đó, vi khuẩn của cả hai nền văn hóa đã được dán nhãn (= nóng).

Hershey và Chase sau đó đã giới thiệu vi khuẩn T ₂ trong cả hai môi trường nuôi cấy vi khuẩn. Virus xâm nhập vào vi khuẩn nơi nó nhân lên. Thế hệ con cháu đã được thử nghiệm trong cả hai trường hợp. Nó được dán nhãn, một loại có protein hoạt tính vô tuyến và loại khác có DNA phóng xạ (Hình 6.3). Mỗi loại vi khuẩn hiện đã được giới thiệu trong các nền văn hóa riêng biệt có vi khuẩn bình thường hoặc không có nhãn.

Sau một thời gian, cả hai mẫu cấy được lắc nhẹ trong máy xay ở tốc độ 10000 vòng / phút để loại bỏ các viên nang phage trống rỗng (hoặc bóng ma) dính trên bề mặt vi khuẩn. Văn hóa sau đó được ly tâm.

Các vi khuẩn nặng hơn (cũng bị nhiễm) lắng xuống dưới dạng viên. Chất nổi trên mặt chứa lớp vỏ virus nhẹ hơn không xâm nhập vào tế bào vi khuẩn. Cả hai viên và supernatant đã được phân tích. Nó đã được tìm thấy rằng phage với protein được dán nhãn không làm cho vi khuẩn được dán nhãn. Thay vào đó, hoạt động vô tuyến bị giới hạn ở phần nổi phía trên được tìm thấy chỉ chứa các viên đạn phage hoặc ma trống.

Trong nền văn hóa thứ hai nơi vi khuẩn được dán nhãn DNA phóng xạ được giới thiệu, người ta thấy rằng rung lắc không tạo ra bất kỳ hoạt động vô tuyến nào trong chất nổi trên bề mặt có vỏ bọc rỗng. Thay vào đó, vi khuẩn được dán nhãn chứng minh rằng chỉ có DNA của phage xâm nhập vào vi khuẩn.

Thế hệ con của hai loại vi khuẩn một lần nữa được thử nghiệm cho hoạt động vô tuyến. Phóng xạ không có trong các virus có nguồn gốc từ cha mẹ có nhãn protein. Các virus có nguồn gốc từ cha mẹ có nhãn DNA sở hữu hoạt động vô tuyến. Điều này cho thấy hóa chất di truyền là DNA chứ không phải protein.