Hershey-Chase eksperimenti — DNS kā ģenētiskais materiāls (1952)
Hershey–Chase eksperimenti (1952): spēcīgs pierādījums, ka DNS ir ģenētiskais materiāls — eksperimenta gaita, rezultāti un ietekme molekulārās bioloģijas vēsturē.
Heršija un Keisa eksperimenti bija vairāki eksperimenti, ko 1952. gadā sāka Alfrēds Heršijs un Marta Keisa.
Šo eksperimentu mērķis bija apstiprināt, ka DNS ir dzīvās organismā esošais ģenētiskais materiāls, ko jau iepriekš bija atklājis šveiciešu ārsts Frīdrihs Mišers, 1868.-69. gadā eksperimentējot ar baltajām asins šūnām jeb leikocītiem. Heršijam 1969. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizioloģijā vai medicīnā par "atklājumiem attiecībā uz vīrusu ģenētisko struktūru".
Eksperimenta konteksts
Līdz 1952. gadam bija vairāki pierādījumi, ka DNS var saturēt ģenētisko informāciju (piemēram, Avery, MacLeod un McCarty 1944. gada pētījumi), taču daudzi zinātnieki joprojām uzskatīja, ka proteīni varētu būt ģenētiskais materiāls, jo tie ir daudz ķīmiski dažādāki. Heršijs un Keisa izvēlējās izmantot bakteriofāgu (konkrēti, T2 fāgu), kas inficē baktērijas Escherichia coli, jo fāgi sastāv galvenokārt no DNS un proteīna apvalka — tas padarīja iespējamu skaidri atšķirt, kurš no komponentiem nokļūst baktērijā un nodod ģenētisko instrukciju jaunu fāgu ražošanai.
Eksperimenta gaita — kodolpunkti
- Heršijs un Keisa atzīmēja fāga DNS ar radioaktīvo fosforu (fosfors-32, 32P), jo DNS satur fosforu, bet proteīnos fosfora praktiski nav.
- Otrā eksperimentā fāga proteīnu apvalku atzīmēja ar radioaktīvo sēru (sērs-35, 35S), jo proteīnos ir amino skābes, kas satur sēru (metionīns, cisteīns), bet DNS sēru nesatur.
- Atzīmētie fāgi tika ļauti inficēt baktērijas E. coli; pēc neilga laika kultūras tika ātri apstrādātas ar blenderi, lai mehāniski atdalītu fāgu apvalkus (pārklājumus) no baktēriju šūnām.
- Pēc tam izmantoja centrifugēšanu: baktērijas nogulēja kā pellets, bet vieglie fāgu apvalki palika supernatantā.
- Radioaktivitātes mērījumi parādīja, ka 32P (DNS marķējums) galvenokārt atradās baktēriju pellets, savukārt 35S (proteīna marķējums) — supernatantā.
Secinājumi un nozīme
Heršija un Keisa galvenais secinājums bija tāds: tieši DNS, nevis proteīni, iekļuva baktērijās un nodrošināja ģenētisko informāciju, kas vadīja jaunu fāgu sintēzi. Tas sniedza spēcīgu un viegli interpretējamu eksperimentālu pierādījumu par DNS lomu kā ģenētiskajam materiālam.
Metodoloģiskie aspekti un kontrolējošie soļi
Eksperiments bija rūpīgi plānots, lai novērstu iespēju, ka radioaktivitāte nonāk šūnās nejauši. Izmantojot divus dažādus radioaktīvos marķierus, viņi precīzi atšķīra DNS un proteīna uzvedību infekcijas gaitā. Blenderis kalpoja kā ātrs veids, kā atdalīt ārējos apvalkus no šūnām, un centrifugēšana nodrošināja tīru frakcionēšanu pelletā un supernatantā. Tādējādi eksperimenta rezultāti bija viegli reproducējami un saprotami.
Sekas molekulārās bioloģijas attīstībai
Heršija un Keisa darbs nostiprināja DNS kā galveno ģenētisko materiālu un veicināja tālāku molekulārās bioloģijas attīstību, kas noveda pie DNS dubultspirāles modelēšanas (Watson un Crick 1953) un mūsdienu ģenētikas. Eksperiments ir bieži citēts kā klasisks piemērs skaidrai, labi izplānotai eksperimentālai pieejai fundamentāra jautājuma risināšanā.
Par autoru atzinību
Alfrēdam Heršijam tika piešķirta Nobela prēmija fizioloģijā vai medicīnā 1969. gadā par pētījumiem saistībā ar vīrusu ģenētisko struktūru. Marta Keisa bija nozīmīga eksperimenta izpildītāja un vēlāk strādāja zinātnē, taču Nobela prēmija 1969. gadā tika piešķirta tikai Heršijam. Neatkarīgi no tā, Keisas ieguldījums šajā klasiski svarīgajā pētījumā tiek plaši atzīts zinātniskajā literatūrā.
Eksperiments
Metode
Heršijs un Čezs izmantoja T2 fāgu - bakteriofāgu. Fāgs inficē baktēriju, piestiprinoties pie tās un ievadot tajā savu ģenētisko materiālu.
Viņi marķēja fāga DNS ar radioaktīvo fosforu-32. Pēc tam viņi sekoja fāgiem, kamēr tie inficēja E. coli. Viņi atklāja, ka radioaktīvais elements, kas palicis uz fāga DNS, bija tikai baktērijā, nevis fāgā, kas nozīmē, ka DNS bija nonākusi baktērijā.
Otrajā eksperimentā Heršijs un Čezs uz fāga proteīna uzlika marķējumu ar radioaktīvo Sulfur-35. Pēc fāga pievienošanas baktērijai radioaktīvais elements tika atrasts fāgā, bet ne baktērijā. Tas nozīmē, ka fāga proteīni palika baktērijas ārpusē. Šie rezultāti parādīja Heršijam un Čezam, ka ģenētiskais materiāls, kas inficē baktēriju, ir DNS.
Jautājumi un atbildes
Jautājums: Kas veica Hersija-Heisa eksperimentu?
A: Hersija un Čaisa eksperimentu veica Alfrēds Hersijs un Marta Čase.
J: Kāds bija Heršija un Keisa eksperimenta mērķis?
A: Hersija un Keisa eksperimenta mērķis bija apstiprināt, ka DNS ir dzīvu būtņu ģenētiskais materiāls.
J: Kad tika veikti Hersija un Keisa eksperimenti?
A.: Hersija-Šeisa eksperimenti tika veikti 1952. gadā.
J: Kas ir Frīdrihs Mišers un kāds bija viņa ieguldījums DNS izpētē?
A: Frīdrihs Mišers bija šveiciešu ārsts, kurš savos eksperimentos ar baltajām asins šūnām jeb leikocītiem laikā no 1868. līdz 69. gadam atklāja, ka DNS ir dzīvu būtņu ģenētiskais materiāls.
J: Par ko Alfrēds Heršijs saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā?
A: Alfreds Heršijs saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā par atklājumiem attiecībā uz vīrusu ģenētisko struktūru.
J: Kāpēc bija svarīgi apstiprināt, ka DNS ir dzīvu būtņu ģenētiskais materiāls?
A.: Apstiprināt, ka DNS ir dzīvu būtņu ģenētiskais materiāls, bija svarīgi, jo tas ļāva labāk izprast, kā ģenētiskās iezīmes tiek nodotas no paaudzes paaudzē.
J: Kā Heršī-Šeisa eksperimenti apstiprināja, ka DNS ir dzīvu būtņu ģenētiskais materiāls?
A: Hersija un Keisa eksperimenti apstiprināja, ka DNS ir dzīvu būtņu ģenētiskais materiāls, pierādot, ka vīrusa DNS ir tas, kas inficē baktērijas šūnu, izraisot jaunu vīrusa daļiņu veidošanos.
Meklēt