Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
ДНҚ эксперименті
DNA experiment
Герши–Чейз эксперименттері – 1952 жылы Альфред Герши мен Марта Чейз жүргізген эксперименттер сериясы. ДНҚ 1869 жылдан бері биологтарға белгілі болғанмен, сол кезде көптеген ғалымдар ақуыздар мұрагерлік ақпаратын тасиды деп есептеген, себебі ДНҚ инертті молекула сияқты көрінген және ядрода орналасқандықтан, оның рөлі фосфорды сақтау деп саналды. Эксперименттерінде Герши мен Чейз бактериофагтардың, ДНҚ мен ақуыздан тұратын вирустардың, бактерияларды жұқтырғанда, олардың ДНҚ-сы қабылдаушы бактериялық жасушаға енетінін, ал ақуыздарының көп бөлігі енбейтінін көрсетті. Герши мен Чейз және одан кейінгі жаңалықтар ДНҚ – мұрагерлік материал екенін дәлелдеуге көмектесті. Герши 1969 жылы Макс Дельбрюк пен Сальвадор Луриямен бірге «вирустардың генетикалық құрылымына қатысты жаңалықтары» үшін физиология және медицина саласындағы Нобель сыйлығын бөлісті.
The Hershey–Chase experiments were a series of experiments conducted in 1952 by Alfred Hershey and Martha Chase that helped to confirm that DNA is genetic material. While DNA had been known to biologists since 1869, many scientists still assumed at the time that proteins carried the information for inheritance because DNA appeared to be an inert molecule, and, since it is located in the nucleus, its role was considered to be phosphorus storage. In their experiments, Hershey and Chase showed that when bacteriophages, which are composed of DNA and protein, infect bacteria, their DNA enters the host bacterial cell, but most of their protein does not. Hershey and Chase and subsequent discoveries all served to prove that DNA is the hereditary material. Hershey shared the 1969 Nobel Prize in Physiology or Medicine with Max Delbrück and Salvador Luria for their "discoveries concerning the genetic structure of viruses".
Тарихи негіздер
ХХ ғасырдың басында биологтар ақуыздар генетикалық ақпаратты тасиды деп ойлаған. Бұл ақуыздар ДНК-дан күрделірек деген сенімге негізделген. Фоб Левеннің ықпалды "тетрануклеотидтік гипотезасы", ДНК бірдей нуклеотидтердің қайталап келетін жиынтығы екенін бұрыс дәлелдеген, осы қорытындыны қолдады. 1944 жылы жарияланған Эвери-МакЛеод-МакКарти экспериментінің нәтижелері ДНК генетикалық материал екенін көрсетті, бірақ жалпы ғылыми қауымдастықта оны қабылдауға күмән болды, бұл Герши-Чейз экспериментіне дайындық жасады. Герши мен Чейз, сондай-ақ осыған ұқсас тәжірибелер жасаған басқа ғалымдар ДНК генетикалық ақпаратты таситын биомолекула екенін растады. Осыған дейін Освальд Эйвери, Колин МакЛеод және Маклин МакКарти ДНК Streptococcus pneumoniae бактериясының бір түрінің екінші түріне өзгеруіне себеп болатынын көрсеткен. Осы эксперименттердің нәтижелері ДНК генетикалық ақпаратты таситын биомолекула екенін дәлелдеді.
In the early twentieth century, biologists thought that proteins carried genetic information. This was based on the belief that proteins were more complex than DNA. Phoebus Levene's influential "tetranucleotide hypothesis", which incorrectly proposed that DNA was a repeating set of identical nucleotides, supported this conclusion. The results of the Avery–MacLeod–McCarty experiment, published in 1944, suggested that DNA was the genetic material, but there was still some hesitation within the general scientific community to accept this, which set the stage for the Hershey–Chase experiment. Hershey and Chase, along with others who had done related experiments, confirmed that DNA was the biomolecule that carried genetic information. Before that, Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty had shown that DNA led to the transformation of one strain of Streptococcus pneumoniae to another. The results of these experiments provided evidence that DNA was the biomolecule that carried genetic information.
Әдістер мен нәтижелер
Герши мен Чейз зерттеп жатқан фагтардың әртүрлі бөліктерін жеке қарастыру қажет болды, сондықтан фагтардың бөлімдерін ажырату қажеттігі туды. Вирустардың ақуыз қабығынан және ДНК-дан тұратыны белгілі болғандықтан, олар әрқайсысын ерекше элементтік изотоптармен белгілеуді жөн көрді. Бұл оларға әрқайсысын жеке бақылап, талдауға мүмкіндік берді. Фосфор ДНК-да ғана болатын, аминқышқылдарында болмайтындықтан, T2 фагындағы ДНК-ны белгілеу үшін радиоактивті фосфор-32 қолданылды. Ал күкірт ақуыздарда ғана болатындықтан, радиоактивті күкірт-35 T2 фагының ақуыздық бөліктерін белгілеу үшін пайдаланылды. Герши мен Чейз радиоактивті элементтерді бактериофагтарға бактериялардың 4 сағат бойы өсуіне жағдай жасалған жеке ортаға изотоптар қосу арқылы енгізді. Бактериофагтар бактерияларды жұқтырғанда, олардың ұрпақтарында радиоактивті изотоптар қамтылды. Бұл процедура күкіртпен белгіленген фагтар үшін және фосформен белгіленген фагтар үшін бір реттен орындалды. Содан кейін белгіленген ұрпақтар белгісі жоқ бактерияларды жұқтыруға жіберілді. Фаг қабықшалары бактериялардың сыртында қалды, ал генетикалық материал ішке өтті. Блендерде араластыру арқылы бактериялардан фагтарды бөліп, содан кейін центрифугалау фаг қабықшаларын бактериялардан ажыратуға мүмкіндік берді. Бұл бактериялар фаг ұрпағын шығару үшін лизис жағдайында ұсталды. Радиоактивті фосформен белгіленген фагтардың ұрпақтары белгіленген күйінде қалды, ал радиоактивті күкіртпен белгіленген фагтардың ұрпақтары белгісіз болды. Осылайша, Герши-Чейз тәжірибесі генетикалық материалдың ақуыз емес, ДНК екенін растауға көмектесті. 1953 жылы Джеймс Д. Уотсон мен Фрэнсис Крик «Нуклеин қышқылдарының молекулалық құрылымы: дезоксирибонуклеин қышқылының құрылымы» атты мақаласында ДНК-ның қос спиральді құрылымын дұрыс болжап, ДНК-ның тұқым қуалаушы материал ретінде жұмыс істейтін көшіру механизмін ұсынғанда растау мен нақтылық келді. Сонымен қатар, Уотсон мен Крик ДНК – генетикалық материалдың жасушалардағы мыңдаған ақуыздардың синтезіне жауапты екенін көрсетті. Олар бұл ұсынысты екі макромолекула арасындағы құрылымдық ұқсастыққа негіздейді: ақуыздар мен ДНК – мономерлердің (сәйкесінше аминқышқылдары мен нуклеотидтер) тізбектік құрылымдары.
Hershey and Chase needed to be able to examine different parts of the phages they were studying separately, so they needed to distinguish the phage subsections. Viruses were known to be composed of a protein shell and DNA, so they chose to uniquely label each with a different elemental isotope. This allowed each to be observed and analyzed separately. Since phosphorus is contained in DNA but not amino acids, radioactive phosphorus 32 was used to label the DNA contained in the T2 phage. Radioactive sulfur 35 was used to label the protein sections of the T2 phage, because sulfur is contained in protein but not DNA. Hershey and Chase inserted the radioactive elements in the bacteriophages by adding the isotopes to separate media within which bacteria were allowed to grow for 4 hours before bacteriophage introduction. When the bacteriophages infected the bacteria, the progeny contained the radioactive isotopes in their structures. This procedure was performed once for the sulfur labeled phages and once for phosphorus labeled phages. The labeled progeny were then allowed to infect unlabeled bacteria. The phage coats remained on the outside of the bacteria, while genetic material entered. Disruption of phage from the bacteria by agitation in a blender followed by centrifugation allowed for the separation of the phage coats from the bacteria. These bacteria were lysed to release phage progeny. The progeny of the phages that were labeled with radioactive phosphorus remained labeled, whereas the progeny of the phages labeled with radioactive sulfur were unlabeled. Thus, the Hershey–Chase experiment helped to confirm that DNA, not protein, is the genetic material. Confirmation and clarity came a year later in 1953, when James D. Watson and Francis Crick correctly hypothesized, in their journal article "Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid", the double helix structure of DNA, and suggested the copying mechanism by which DNA functions as hereditary material. Furthermore, Watson and Crick suggested that DNA, the genetic material, is responsible for the synthesis of the thousands of proteins found in cells. They had made this proposal based on the structural similarity that exists between the two macromolecules: both protein and DNA are linear sequences of monomers (amino acids and nucleotides, respectively).
Басқа тәжірибелер
Герши-Чейз эксперименті жарияланғаннан кейін, ғылыми қауым ДНҚ генетикалық кодтың материалдық негізі екенін қабылдады. Бұл жаңалық ДНҚ-ның құрамын және оның үш өлшемді құрылымын анықтау үшін оны терең зерттеуге алып келді. Рентгендік кристаллографияны қолдана отырып, Джеймс Уотсон мен Фрэнсис Крик, Морис Уилкинс пен Розалинд Франклиннің бұрынғы тәжірибелік деректерінің көмегімен ДНҚ құрылымын ашты. ДНҚ құрылымы туралы білім ғалымдарды генетикалық кодтың мәнін зерттеуге және нәтижесінде ақуыз синтезі процесін түсінуге жетеледі. Джордж Гамов генетикалық код үш ДНҚ негіз жұбының тізбектерінен тұратынын, олар үштіктер немесе кодондар деп аталады және олар жиырма аминқышқылының бірін көрсетеді деп болжады. Генетикалық кодтау зерттеушілерге ген экспрессиясының механизмін – геннен алынған ақпарат ақуыз синтезінде қолданылатын процесті – түсінуге көмектесті. Одан бері ген экспрессиясы процесінің қадамдарын өзгерту мақсатымен көптеген зерттеулер жүргізілді. Бұл қадамдарға транскрипция, РНҚ тігілуі, трансляция және посттрансляциялық модификация кіреді, олар ақуыздардың химиялық және құрылымдық сипаттамаларын бақылау үшін пайдаланылады. Бұдан бөлек, генетикалық инженерия инженерлерге рекомбинантты ДНҚ техникаларын қолдана отырып, организмдердің генетикалық материалдарын тікелей манипуляциялауға мүмкіндік береді. Алғашқы рекомбинантты ДНҚ молекуласын 1972 жылы Пол Берг жасады, ол маймыл вирусы SV40 ДНҚ-сын ламбда фагының ДНҚ-сымен біріктірді. Герши-Чейз эксперименті кезінде мұрагерлік материалға қатысты эксперименттерде бактериофагтар жиі үлгі ретінде қолданылды. Бактериофагтар мұрагерлік материалға қатысты эксперименттер үшін ыңғайлы, себебі олар өз генетикалық материалдарын қабылдаушы жасушаның генетикалық материалына енгізеді (оларды пайдалы құралға айналдырады), олар жылдам көбейеді және зерттеушілер оларды оңай жинай алады.
Once the Hershey–Chase experiment was published, the scientific community generally acknowledged that DNA was the genetic code material. This discovery led to a more detailed investigation of DNA to determine its composition as well as its 3D structure. Using X ray crystallography, the structure of DNA was discovered by James Watson and Francis Crick with the help of previously documented experimental evidence by Maurice Wilkins and Rosalind Franklin. Knowledge of the structure of DNA led scientists to examine the nature of genetic coding and, in turn, understand the process of protein synthesis. George Gamow proposed that the genetic code was composed of sequences of three DNA base pairs known as triplets or codons which represent one of the twenty amino acids. Genetic coding helped researchers to understand the mechanism of gene expression, the process by which information from a gene is used in protein synthesis. Since then, much research has been conducted to modulate steps in the gene expression process. These steps include transcription, RNA splicing, translation, and post translational modification which are used to control the chemical and structural nature of proteins. Moreover, genetic engineering gives engineers the ability to directly manipulate the genetic materials of organisms using recombinant DNA techniques. The first recombinant DNA molecule was created by Paul Berg in 1972 when he combined DNA from the monkey virus SV40 with that of the lambda phage. Experiments on hereditary material during the time of the Hershey–Chase experiment often used bacteriophages as a model organism. Bacteriophages lend themselves to experiments on hereditary material because they incorporate their genetic material into their host cell's genetic material (making them useful tools), they multiply quickly, and they are easily collected by researchers.