Grifita eksperiments (1928): S. pneumoniae transformācija un DNS loma
Grifita eksperiments (1928): S. pneumoniae transformācija un DNS atklājums — kā mirušā III‑S DNS pārveidoja II‑R celmus par nāvējošiem, mainot mikrobu ģenētiku.
Grifita eksperiments bija 1928. gadā Frederika Grifita veikts eksperiments. Tas bija viens no pirmajiem eksperimentiem, kas parādīja, ka baktērijas var iegūt DNS procesā, ko sauc par transformāciju.
Grifits izmantoja divus Streptococcus pneumoniae celmus. Pēc tam viņš ar šīm baktērijām inficēja peles, kurām ir daudzas līdzīgas īpašības kā cilvēkiem. Viņš izmantoja III-S tipa (gludo) un II-R tipa (raupjo) celmu. III-S celms pārklājas ar polisaharīdu kapsulu, kas aizsargā to no saimnieka imūnsistēmas. Tas nozīmē, ka saimnieks iet bojā. II-R celma celmam nav šī aizsargājošā vairoga, un saimnieka imūnsistēma to nogalina.
Šajā eksperimentā III-S celma baktērijas tika nogalinātas ar karstumu, un to atliekas tika pievienotas II-R celma baktērijām. Lai gan neviena no šīm baktērijām nekaitēja pelēm atsevišķi, abu baktēriju maisījums spēja nogalināt peles.
Grifits no šo mirušo peļu asinīm varēja iegūt gan dzīvus II-R, gan dzīvus III-S S. pneumoniae celmus. Viņš secināja, ka II-R tipa baktērijas ir "pārveidotas" par nāvējošo III-S celmu, izmantojot "pārveidošanas principu", kas kaut kādā veidā bija daļa no mirušās III-S celma baktērijas.
Šodien mēs zinām, ka "pārveidojošais princips", ko redzēja Grifits, bija III-S celma baktēriju DNS. Lai gan baktērijas tika nogalinātas, DNS bija izdzīvojusi karsēšanas procesā un to pārņēma II-R celma baktērijas. III-S celma DNS satur gēnus, kas veido polisaharīdu aizsargājošo daļu no uzbrukuma. Ar šo gēnu apbruņotas bijušās II-R celma baktērijas tagad bija pasargātas no saimnieka imūnsistēmas un varēja nogalināt saimnieku.
Transformācijas principa precīzu dabu apstiprināja Everija, Makleoda un Makkartija, kā arī Heršija un Čezas veiktie eksperimenti.
Detalizētāka eksperimenta gaita un kontroles
- Grifits izmantoja vairākus kontroles eksperimentus: injicēja pelēm tikai dzīvās III-S baktērijas (peles mira), tikai dzīvās II-R baktērijas (peles izdzīvoja), un tikai karstumā nogalinātās III-S baktērijas (peles izdzīvoja).
- Galvenais novērojums bija tas, ka sajaukums no karstumā nogalinātām III-S un dzīvajām II-R baktērijām izraisīja slimību un nāvi — un no šīm mirušajām pelēm varēja izgrauzt dzīvās III-S baktērijas. Tas norādīja, ka no mirušajām baktērijām kaut kas ir pārgājis uz dzīvajām un mainījis to īpašības.
- Grifita darbs nenoteica, kas tieši bija šis "pārveidojošais princips" — tajā laikā varēja tikt pieņemts, ka tas ir proteīns vai cita molekula. Precīzs identitātes apstiprinājums nāca vēlāk.
Nozīme un turpmākie atklājumi
Avery, MacLeod un Maccarty (1944) izolēja un attīrīja šo pārveidojošo materiālu no III-S baktērijām un parādīja, ka tā ķīmiskais raksturojums atbilst DNS. Viņi arī pierādīja, ka, pievienojot DNāzi (enzīmu, kas noārda DNS), pārveidošana nenotiek — tas sniedza tiešu pierādījumu, ka DNS ir ģenētiskās informācijas nesējs šajā procesā. Vēlāk Heršija un Čeisa (1952) ar baktērfāgām neatkarīgi apstiprināja, ka DNS — nevis proteīni — ir molekula, kas nes ģenētisko informāciju.
Mūsdienu skatījums uz transformāciju
Tagad transformāciju saprot kā horzontālās gēnu pārvietošanās formu: baktērijas var uzņemt brīvi pieejamu DNS no apkārtnes un integrēt to savā genomā vai izmantot to izteiksmei. Šis process ir svarīgs gan evolūcijas ziņā, jo ļauj gēniem izplatīties starp populācijām, gan praktiski — tas var veicināt, piemēram, antibiotiku rezistences izplatīšanos. Turklāt transformācijas princips tiek izmantots molekulārās bioloģijas metodēs, piemēram, ģenētiskajā inženierijā un klonēšanā.
Kopsavilkums
Grifita eksperiments bija klasisks un būtisks soliņš uz priekšu molekulārās ģenētikas attīstībā, jo parādīja, ka baktērijas var pārņemt īpašības no mirušajiem šūnu komponentiem. Lai gan Grifits neatklāja, kas tieši bija pārveidojošais faktors, vēlākie pētījumi skaidri norādīja uz DNS kā šī faktora identitāti. Šie atklājumi veicināja izpratni par ģenētiskās informācijas dabiskajiem nesējiem un par to, kā gēni var pārvietoties un izplatīties dabā.
Grifita eksperiments, kurā atklāja "transformācijas principu" pneimokoku baktērijās.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kas bija Grifita eksperiments?
A: Grifita eksperiments bija eksperiments, ko 1928. gadā veica Frederiks Grifits. Tas bija viens no pirmajiem eksperimentiem, kas parādīja, ka baktērijas var iegūt DNS.
J: Ko Grifits izmantoja savā eksperimentā?
A: Eksperimentā Grifits izmantoja divus Streptococcus pneumoniae celmus - III-S tipa (gludo) un II-R tipa (raupjo) celmu.
J: Kā notika eksperiments?
A: Eksperimentā III-S celma baktērijas tika nogalinātas ar karstumu, un to atliekas tika pievienotas II-R celma baktērijām. Lai gan neviena no šīm baktērijām nekaitēja pelēm atsevišķi, abu baktēriju maisījums spēja nogalināt peles.
J: Kādus secinājumus Grifits izdarīja no iegūtajiem rezultātiem?
A: No iegūtajiem rezultātiem Grifits secināja, ka II-R tipa baktērijas bija "pārveidotas" par nāvējošo III-S celmu, izmantojot "pārveidošanas principu", kas kaut kādā veidā bija daļa no mirušajām III-S celma baktērijām.
J: Kas vēlāk apstiprināja, kas patiesībā ir šis transformācijas princips?
A: Everijs, Makleods un Makkartijs, kā arī Hēršijs un Čīzs vēlāk apstiprināja, ka šis transformācijas princips patiesībā ir DNS no III-S celma baktērijas.
J: Kā notiek šī transformācija?
A: Pārveide notiek, kad III-S celma DNS izdzīvo karsēšanu un to pārņem II-R celma baktērijas. Tādējādi tās iegūst gēnus, kas ap tām veido aizsargvairogu, lai tās būtu pasargātas no saimnieka imūnsistēmas uzbrukuma un pēc tam varētu nogalināt saimniekus.
Meklēt