Hücre çekirdeğinde bulunan bileşen türlerini ortaya çıkarmaya yönelik ilk girişimler, moleküler biyolojide devrim yarattı. 1868’de İsviçreli bilim adamı Friedrich Miescher, proteinleri parçalamak için bir hücreye pepsin uyguladığında, çekirdek küçüldü. Ama temelde sağlam kaldığını gösterdi. Miescher, peptit bozunmasına karşı dirençli olan bu temel maddenin, diğer birçok ajanla işlendiğinde proteinden çok farklı davrandığını ve bir proteinde bulunması beklenen karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojene ek olarak fosfor elementini de içerdiğini gösterdi. Bütün bunlar, çekirdeğin büyük miktarda protein ve proteinden farklı bazı tanımlanamayan bileşikler içerdiği sonucuna götürdü. O zamandan beri, Miescher’in nüklein olarak adlandırdığı protein dışındaki yapılara nükleik asitler adı verildi. On yıl sonra, Feulgen çekirdeklerini parlak kırmızıya boyama yöntemini bütün bir hücreye uyguladığında, nükleer DNA’nın kromozomlarla sınırlı olduğunu buldu. Feulgen’in yöntemi hala kullanılmaktadır. Araştırmacılar, belirli bir organizmanın tüm somatik hücrelerinin (gamet oluşturan eşey hücreleri dışındaki tüm hücreler ve hatta diğer bileşenlerin miktarının oldukça farklı olduğu karaciğer, böbrekler, sinirler ve kaslar gibi farklı dokulardaki hücreler) olduğunu bulmuşlardır. ) aynı miktarda DNA içerir ve üstelik Yumurta ve sperm hücreleri somatik hücrelerin yarısı kadardır ve aynı miktarda DNA içerdiğini kesin olarak göstermiştir. Moleküler biyologlar, hücrelerin gerçek rolü ne olursa olsun, hücre bölünmesiyle her somatik hücrede tam bir gen setinin dağıldığı, buna karşın gamet oluşturan sperm ve yumurta hücrelerinin somatik hücrelerdekinin yarısı kadar genetik materyal içerdiği sonucuna varmışlardır. Bu, DNA miktarının tüm somatik hücrelerde sabit olduğu sonucunu verir; Ancak gametlerde bunun yarısı kadar olması, genlerin ana maddesinin proteinler değil DNA olduğunu gösterir. Ancak birçok araştırmacı bu fikri ciddiye almadı. Çoğu organizmanın kromozomları hem protein hem de DNA içerdiğinden, birçok biyolog proteinin genetik materyal olduğuna inanır. Çünkü o, bu kadar çok bilgi verecek kimyasal karmaşıklığa yalnızca proteinin sahip olduğunu savundu.
İçindekiler
DNA’ya karşı protein
1928 İngiliz tıbbi bakteriyolog Fred Griffiths, zatürreye neden olan bir bakteri türü olan pnömokok üzerindeki artık klasikleşmiş deneylerini anlatan bir makale yayınladı. Griffiths, öldürücü (patojenik) bir pnömokok suşunun (S, “düzgün koloniler oluşturabilen”) ve viral olmayan (patojenik olmayan) bir pnömokok suşunun (R, “kaba koloniler oluşturabilen”) fareler üzerindeki etkisini inceledi. Canlı R-bakteri suşu enjekte edilen fareler hayatta kalırken, canlı S-bakteri suşu enjekte edilen fareler hemen öldü. Bununla birlikte, ısı öldürücü bakteri türü S enjekte edilen fareler hayatta kaldı. Griffith’in sonuçları kolayca anlaşılır. Ancak başka bir deneyin sonucu tamamen şaşırtıcıydı. Hem canlı R suşu hem de ısı öldürücü S suşu içeren karışım enjekte edilen fareler de öldü. Öldürücü ve ölü bakteri karışımı bir fareyi nasıl öldürebilir? Griffith ölü farenin karkasını inceledi ve canlı bir S bakteri türü ile dolu olduğunu buldu. Bu nereden geldi? Pek çok dikkatli deneyden sonra, canlı R bakteri türünün, ölü S türünden alınan materyal tarafından canlı bir S türüne dönüştürüldüğü sonucuna varıldı. Dönüşen bakteriler, kültürlendiklerinde yeni S bakteri suşları üretir. Büyük ihtimalle ölü bakterilerden elde edilen genetik materyal, canlı R suşu hücrelerine girer ve onları S suşu hücrelerine dönüştürür.
1931’de diğer araştırmacılar, bakteriyel dönüşümün canlı, ara memeli bir konakçı gerektirmediğini gösterdi; Aynı şey bir test tüpü kültüründe de olur. İki yıl sonra, Rockefeller Enstitüsü’nden (şimdi Rockefeller Üniversitesi) James L. Alloway, S soyunun hücrelerinin dönüşmek için bozulmamış olmasına bile gerek olmadığını, ancak bir test tüpündeki S bakterisinin hücre içi kalıntılarının da dönüştüğünü gösterdi. canlı R bakterileri. S. suşlarında, öldürücü suşun genetik karakterinin, ana hücresini öldürürken (kırarken) bozulmadan kalabilen bir madde tarafından habis olmayan hücreye aktarıldığı görülmektedir.
1920’lerin sonlarında ve 1930’ların başlarında Griffith, Loway ve diğerlerinin çalışmaları diğer biyologlar için çok ilginçti. Ancak o zamanlar önemi tam olarak anlaşılamamıştı. 1944 yılına kadar, Rockofeller Enstitüsü’nden O.T. Avery, Colin MacLeod ve Maclyn McCarty, saflaştırma tekniklerinin yardımıyla dönüştürücü maddenin DNA olduğunu ve başka hiçbir şeye ihtiyaç olmadığını kanıtladı.
Mevcut bakış açımızdan, bu sonuçlar, gerçek genetik materyalin bir protein veya nükleoprotein kompleksi değil, DNA olduğuna dair ikna edici kanıtlardır. Ancak, o dönemde birçok bilim adamı ikna olmadı. Anlayan herkes için, öldürücü suştan gelen DNA, ölümcül olmayan suştaki proteine bağlı genleri aktive eder.
Sonraki on yıl boyunca, DNA bilgisi istikrarlı bir şekilde arttı ve Griffith’in vardığı sonuçları ve bulguları desteklemek için güç kazandı. Saflaştırılmış DNA kullanılarak en az 30 farklı bakteri dönüşümü yapılmıştır ve Carnegie Genetik Laboratuvarı’ndan Alfred D. Hershey ve Martha Chase tarafından bol miktarda bulunan Escherichia coli’ye saldıran belirli bir virüs türüyle yapılan çalışmalardan çok daha güçlü kanıtlar (bilgiler) gelmektedir. insan sindirim sisteminde. Bakterileri bu şekilde parçalayan bir virüse faj veya kısaca faj denir.
Virüsler, konakçı organizmanın genlerini kopyalamak için hücresel makinelerini kullanan bir protein kılıfı ve nükleik asitten oluşan küçük parazitlerdir. Elektron mikroskobu, bazı fagovirüslerin yapısal olarak diğerlerinden daha karmaşık olduğunu ortaya çıkardı.
Protein Kılıfları iki kısma ayrılır; Baş kısmı (genetik materyal içeren) ve kılıfla kaplı 6 lifli (saç) uzun içi boş kısım. Elektron mikroskobu görüntüleri, bu fajın bir bakteriye saldırdığında kendisini kuyruğun liflerine ve taban plakasındaki bakteri hücre duvarına bağladığını göstermektedir. Fajın taban plakası ve liflerin uçları, bakteri hücre duvarının belirli bileşenlerine bağlanan özel proteinler içerir. Faj protein zarfı asla bakteri hücresine girmez. Ancak faj hücre duvarına tutunduktan sonraki bir saat içinde bakterinin içinde yeni fajlar ortaya çıkar. Faj, doğru zamanda sindirim enzimi lizozim ve onun diğer enzimleri kodlayan genlerini harekete geçirir ve bunun sonucunda bakteri hücresi parçalanır veya ufalanır ve onlarca hatta yüzlerce yeni faj etrafa saçılır.
Bakterilerin parçalanmasıyla yayılan yeni fajlar, bakteriyel enfeksiyonu başlatan fajın genetik olarak aynısıdır. Bu sonuç aşağıdaki varsayımı sağlar; Genetik materyal, bakterinin duvarına yapışmış bir faj tarafından bakteriye enjekte edilmiş olmalı ve bu genetik materyal, bakterinin metabolik mekanizmasını ele geçirmiş ve onu, bakteriyi durduran birkaç enzimle birlikte yeni faj genleri yapmak üzere çalıştırmış olmalıdır. ev sahibinin vücudu. Protein sentezi ve karmaşık protein zarf yapısı için gerekli olan birçok protein, hücreyi de belirli bir zamanda yok etmiş olmalıdır.
Hershey ve Chase, enfekte fajın bakteriye sadece DNA’sını mı, sadece proteinini mi yoksa her ikisini birden mi enjekte ettiğini keşfetmek için bir deney yaptı. bu iki araştırma DNA molekülünün fosfor veya kükürt içerip içermediği; Ancak öte yandan, protein kükürt içerir. Fosforsuz prensibi kullanarak, fosfor ve sülfürün radyoaktif izotoplarını kullanarak DNA’yı proteinden ayırmayı başardılar. Fajı, radyoaktif fosfor (32P) ve radyoaktif kükürt (35S) içeren ortamda yetiştirilen bakteriyel bir ortamda ürettiler. Faj, 35S’yi proteinlerine ve 32P’yi DNA’sına dahil etti (Şekil 8.6b). Sonra Hershey ve Chase radyoaktif olmayan bakterileri radyoaktif fajla enfekte ettiler. Fajın bakteri hücre duvarına tutunması ve genetik materyalini enjekte etmesi için belli bir süre beklediler. Daha sonra bakterileri bir karıştırıcıda hızla karıştırdılar ve bakteri duvarından kalan fajları çıkarmak ve enfekte olmuş bakterileri zarflarından ayırmak için karışımı santrifüjlediler. Analiz sonuçlarının santrifüjlenmesinden sonra tüpün dibine yerleşen bakteriler üzerinde büyük miktarda 35S (süpernatan) kalmıştır; Ancak ihmal edilebilecek kadar küçük miktarlarda 32p gösterdi. Bu sonuç bakteri hücresinin dışında sadece boş protein tabakasının kaldığını göstermektedir. Bakteriyel fraksiyonlar analiz edildiğinde, 32P’den daha fazla ve 35S’den daha az içerdikleri belirlendi, bu da DNA’ya sadece fajın enjekte edildiğini gösterir.
Bakterilerde yeni fajlar yapıldığı için, fajların üretilmesi için gerekli bilgilerin bakterilere iletilmesi için DNA tek başına yeterlidir. Bu deney 1952’de bildirildi ve genetik materyali proteinlerin değil nükleik asitlerin oluşturduğuna dair önceki transdüksiyon deneyleriyle elde edilen bulgular güçlü bir şekilde desteklendi.
kaynak:
Khan Akademisi
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]