Ce a făcut gene?
Dansul - o fuziune de E. coli și aderenții săi viruși „fagi biserică“ a reușit să găsească indicii la unele dintre cele mai mari mistere ale vieții. Și pentru ei nu sa pus problema unei mai mare, ca o chestiune de fapt, din care sunt făcute gene.
Înainte de anii 1950. cei mai mulți oameni de știință sunt înclinați să creadă că genele sunt formate din proteine. A obține probe directe nu a avut succes, dar dovezile circumstanțiale serioase au fost multe. Chiar și atunci era clar că există gene în toate organismele vii, chiar și bacterii și viruși. Proteinele nu mai puțin omniprezente. In studierea zboara de fructe, oamenii de știință au stabilit că genele lor sunt localizate în cromozomi; contin proteine si cromozomi. Era clar că moleculele din genele trebuie să fie complicată - de fapt, în gene într-un fel misterios criptate informații despre viața în toate manifestările sale. În același timp, oamenii de știință au cunoscut faptul că structura unei proteine este de multe ori foarte complicate. A rămas doar pentru a afla exact modul in care proteinele efectua funcția de gene.
Prima provocare serioasă a acestei comune, cu toate că nu prea specifice, poziția a venit în 1944, când un medic a declarat public că genele de fapt, nu sunt realizate din proteine. Osvald Eyveri, care lucreaza la Institutul de Spitalul Rockefeller, a fost cercetarea bacteria pneumococ. În această bacterie există ca o formă inofensivă și patogen, provocând pneumonie. Experimentele anterioare au dat motive să creadă că genele sunt responsabile pentru comportamentul diferit al acestor tulpini. Dacă oamenii de știință ucide o tulpină periculoasă, iar apoi injectat soareci cu bacterii ucis, șoarecii nu au contract. Dar dacă tulpina periculoase bacterii ucise a fost amestecat cu bacterii vii tulpina inofensive pneumococ, injectarea unui amestec de șoareci ucidere. tulpina Inofensiv cumva sa transformat într-un agent patogen, și descendenții lor sunt, de asemenea, reținute de patogenitate. Cu alte cuvinte, materialul genetic este trecut din tulpina patogena sacrificat bacteriilor la bacterii vii.
Avery si colegii sai au inceput bacteriile izolate de la un compus chimic ucis de unul și adăugarea lor la cupa cu tulpini non-patogene de bacterii. Ei au descoperit că interesele transformării lor oferă doar o singură substanță. Nu a fost o proteină, iar compusul numit acid dezoxiribonucleic, ADN sau trunchiat.
Existența ADN-ului, oamenii de stiinta au cunoscut de zeci de ani, dar nu a putut imagina ce este. In 1869, biochimist elvețian Iogann Misher găsit în puroi în bandaje de soldați substanță fosfor bogat rănit, care a fost numit acid nucleic. Mai târziu, oamenii de știință au descoperit că există doi acizi nucleici aproape identice: deoxiribonucleic și ribonucleic (ARN). schelet ADN-ul cuprinde resturile de reziduuri de acid fosforic conectate la zahărul deoxiriboză. Pentru aceasta sunt atașate patru tipuri de compuși de carbon bogate și azot - așa-numitele baze de azot.
Era clar că ADN-ul joaca un rol important în organismul viu - după ce oamenii de știință găsit în aproape toate celulele. Ea a găsit chiar și în cromozomi, unde a fost deja au fost localizate gene cunoscute. Dar mulți cercetători cred că ADN-ul ofera un cadru de bază rigidă simplu cromozom - probabil ea răsucește în jurul valorii de gene manșetă. Puțini crezut că ADN-ul are o structură destul de complicată pentru a fi gene materiale purtătoare. ADN-ul, în cuvintele unui Delbruck, „astfel de lucruri prost!“
Prost sau nu, Avery a concluzionat: ADN-ul - exact ce este format din gene. Dar experimentele sale nu au reușit să convingă scepticului călit:
Virusul pătrunde ADN-ul său în E. coli
colegii au decis că ADN-ul a fost insuficient purificate și pot conține impurități ale unor proteine.
Pentru a restabili reputația ADN-ului, a fost nevoie de un deceniu de cercetare pe E. coli și virusurile. In timp ce Avery Streptococcus pneumoniae investigat în căutarea pentru gene delbryukovoy aderenții „Biserica fagilor“, încercarea de a vedea viruși E. coli. Trebuie spus că virusurile în reprezentarea de oameni de știință nu mai erau abstractiuni matematice, dar creaturi destul de mici tangibile. Cu ajutorul instrumentului nou inventat - microscop electronic - Delbrück si colegii sai au descoperit ca bacteriofagi învelită în forme geometrice elegante. După ce a fixat pe suprafața de E. coli, fagul străpung peretele celular al bacteriilor prin ace speciale de proteine și introdus într-un nou master o anumită substanță. Genele virusului intra in celula de E. coli, ci o cochilie goală a rămas pe suprafața sa.
Apoi, Hershey și Chase a efectuat un experiment invers, în care au fost introduse nu etichete radioactive în ADN-ul si proteine din virusul. In acest caz, după infectarea cu E. coli radioactivitate reținută numai cochilie goală. Deci, la zece ani după experiment Eyveri Hershi și Chase a dovedit concluzia lui: gene sunt compuse din ADN-ul.
Printre cei care sunt mai interesați de alte descoperiri noi, a existat un tânăr biolog american Dzheyms Uotson. El a fost acceptat în staulul „Biserica fagilor“, la vârsta de numai 20 de ani, iar în pregătirea tezei, viruși el, ca și colegii lui, entuziasm iradiat de E. coli raze X. Este învățat perfect intelepciunea conventionala ca genele sunt realizate din proteine, dar propria lor de cercetare a făcut tânăr om de știință atenția cu plata la ADN-ul. In experiment, Hershey și Cheyz Uotson a văzut „o nouă dovadă convingătoare că materialul genetic primar este ADN-ul.“
Modelul a fost frumos, simplu și elocvent. Se pare că era gata să spună cum funcționează genele. Ambele catene de ADN sunt construite din miliarde de link-uri - nucleotide aranjate liniar, ca și literele din șirul de text. Fiecare nucleotidă constă dintr-un fosfat și zaharuri dezoxiriboză, care este atașat la una dintre bazele azotate. Există patru tipuri de baze azotate corespunde celor patru tipuri de nucleotide. Textul în sine poate avea un număr infinit de valori în funcție de ordinea de nucleotide de locație. Datorită acestui ADN-ului poate deține informațiile necesare pentru construirea oricărei proteine din orice specie.
Structura ADN-ului a ajutat Watson și Crick pentru a înțelege modul în care aceasta poate fi reprodus. Ei au sugerat că catenele ADN separă, apoi se adaugă un nou șir de caractere pentru fiecare dintre ele - un proces numit „replicare“. Sinteza de ADN nou facilitează faptul că bazele azotate sunt capabile să se conecteze între ele un alt mod decât foarte specific: fiecare tip de motiv, există o - singurul partener posibil. Rezultatul este o copie perfectă a moleculei originale.
Teoria sa dovedit frumos, dar dovezi greu nu este de ajuns. Max Delbrück, în special, îngrijorat despre „problema deșirare.“ Este posibil să se împartă dublu helix în două fire separate, si termina fiecare dintre ele pentru a finaliza molecula de ADN, fără a fi nevoie să înlocuiască un amestec neclar ce? Delbrück a încercat să găsească răspunsul la această întrebare, dar nu a reușit. Succesul a venit în 1957, altul - studenti Metyu Mezelsonu si cercetatorii Dr. Frank a devenit California Institute of Technology. Cu ajutorul E. coli, au înființat un experiment care a devenit cunoscut ca fiind cele mai frumoase din biologie.
Meselson și oțel realizat că replicarea ADN-ului poate fi urmărită în cazul în care E. coli sa creasca pe o dieta speciala. E. coli pentru creșterea și reproducerea azotului necesar este necesar, deoarece acest element este o parte din orice nucleotidă. atom de azot Common conține 14 protoni și neutroni 14, dar există și alte mai ușoare sau mai grele izotopi ai azotului, în care mai puține sau mai mulți neutroni. Meselson, Oțel adăugat la mediul de creștere E. coli amoniac conținând azot greu cu 15 neutroni pentru fiecare atom. După un timp, când bacteria a fost înlocuită cu multe generații, acestea sunt îndepărtate și plasate într-un ADN mic centrifugă. Prin măsurarea distanței până la punctul în care ADN-ul este deplasat cu rotirea centrifugii, au calculat masa sa și a constatat că ADN-ul de E, coli, crescute pe un atom de azot greu, cum era de așteptat, mai grele decât normal ADN E. coli.
Apoi Meselson și oțel același experiment un pic diferit. Ele sunt separate ușor de E. coli cu azot grele într-un balon, în care bacteriile ar putea mânca azot normal, cu neutroni 14 atom. Oferirea de bacterii un pic de timp - doar un singur ciclu de diviziune - oamenii de stiinta sa extras ADN-ul și încă o dată plasat într-o centrifugă. Scopul lor a fost de a testa teoria lui Watson și Crick, care a dat acest caz este destul de predicții clare. Conform acestei teorii prin împărțirea microorganismelor în fiecare dintre acestea toroane grele ale ADN-ului au fost împărțite în sus și se dispersează, iar noul fir pentru a termina construirea ei deja de atomi ușori. Astfel, ADN-ul la o nouă generație de E. coli a fost să primească jumătate lumină, jumătate dificilă - și benzi formă centrifugare exact la mijloc între lumină și ADN-ul greu. Și așa sa întâmplat.
Poate că Watson și Crick a construit un model frumos. Dar, pentru ca alți oameni de știință au recunoscut teoria lor este corectă și acceptat model de serviciu, a luat un experiment frumos pe E. coli.