Hershey-Chaseovi poskusi (1952): dokaz, da je DNK genetski material
Hershey-Chaseovi poskusi (1952) — ključen dokaz, da je DNK genetski material. Odkrijte metodo, rezultate in njihov vpliv na razvoj molekularne genetike.
Hershey-Chaseovi poskusi so bili niz poskusov, ki sta jih leta 1952 začela Alfred Hershey in Martha Chase.
Ti poskusi naj bi potrdili, da je DNK genetski material živih bitij, ki ga je pred tem odkril švicarski zdravnik Friedrich Miescher v svojih poskusih na belih krvničkah ali levkocitih med letoma 1868 in 69. Hershey je leta 1969 prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino za "odkritja v zvezi z genetsko strukturo virusov".
Kaj so bili Hershey in Chase poskusi?
Hershey in Chase sta preučevala bakteriofag T2 — virus, ki okuži bakterijo Escherichia coli. Namen poskusov je bil ugotoviti, kater del virusa nosi informacije, potrebne za nastanek novih virusov: beljakovine ali DNK. V tistem času je bilo namreč vprašanje, ali je genetski material DNK ali beljakovina, še vedno predmet razprav kljub delu Avy, MacLeod in McCarty iz leta 1944.
Potek eksperimenta (poenostavljeno)
- Selektivno označevanje: beljakovine novega virusa sta označila z radioaktivnim žveplom (35S), saj žveplo v večini beljakovin obstaja, v DNK pa ne; DNK pa sta označila z radioaktivnim fosforjem (32P), ker DNK vsebuje fosfatno ogrodje, beljakovine pa običajno ne.
- Okužba bakterij: označene faze sta dali v stik z neoznačenimi bakterijami E. coli, da bi virusi okužili bakterije in vnesli svoj genetski material v gostiteljsko celico.
- Ločitev pokrovčkov od bakterij: po kratkem času sta mešanico vrčala v brizgo in jo obdelala v blenderju (mehanična obdelava), kar je odstranilo virusne ovojnice (proteinske pokrove) z bakterijskih površin.
- Ločevanje z centrifugo: vzorec sta centifugirala — bakterijske celice so se oblikovale v pelete, medtem ko so lažji delci in odtrgani proteini ostali v supernatantu.
- Merjenje radioaktivnosti: v supernatantu je bila večina radioaktivnega 35S (torej proteinov), medtem ko je bila večina radioaktivnega 32P (torej DNK) v peletu z bakterijami. To je pomenilo, da je DNK vstopila v bakterije, medtem ko so se proteinski ovojnici večinoma ostali zunaj.
- Dodatna potrditev: ko so bakterije, okužene z 32P-označenimi fagi, proizvedle nove faze, so bile tudi nove faze radioaktivne, kar je pokazalo, da je genetska informacija, ki je omogočila proizvodnjo novih virusov, prenesena z DNK.
Pomembne tehnične podrobnosti
Za označevanje sta uporabila izotope 35S (primerno za beljakovine, ker v DNK ni žvepla) in 32P (primerno za DNK zaradi fosfatov). Za detekcijo so uporabljali radijske merilnike. Kontrolni eksperimenti in ponovitve so potrdili ponovljivost ugotovitev.
Pomen in posledice
Hershey-Chaseovi poskusi so bili ključni pri prepričljivi potrditvi, da je DNK glavni nosilec dednih lastnosti v virusih, kar je močno prispevalo k splošnemu sprejetju ideje, da DNK nosi dedno informacijo tudi pri vseh drugih živih organizmih. Ti rezultati so podkrepili in razširili ugotovitve Averyjeve skupine iz leta 1944 in so omogočili nadaljnje napredke v molekularni biologiji, vključno s preučevanjem strukture DNK in molekularnih mehanizmov replikacije ter izražanja genov.
O priznanju
Alfred Hershey je leta 1969 prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino za svoje prispevke pri razumevanju genetske strukture virusov. Martha Chase, njegova sodelavka pri teh poskusih, Nobelove nagrade ni prejela; v zgodovinskih zapisih se pogosto omenja, da je bil njen prispevek pomemben, vendar Nobelov odbor nagradi posameznike po določenih kriterijih.
Zaključek
Hershey-Chaseovi poskusi so preprosti po zasnovi, a zelo prepričljivi v zaključkih: pokazali so, da DNK, ne pa proteinski del virusa, vstopi v bakterijo in nosi informacije, potrebne za nastanek novih virusov. To odkritje je bilo pomemben mejnik pri vzpostavitvi DNK kot ključnega genetskega materiala v biologiji.
Poskus
Metoda
Hershey in Chase sta uporabila fag T2, bakteriofaga. Fag okuži bakterijo tako, da se nanjo pritrdi in vanjo vbrizga svoj genski material.
Fagovo DNK so označili z radioaktivnim fosforjem 32. Nato so fagom sledili, ko so okužili bakterijo E. coli. Ugotovili so, da je radioaktivni element, ki je ostal na fagovi DNK, le v bakteriji in ne v fagu, kar pomeni, da je DNK vstopila v bakterijo.
V drugem poskusu sta Hershey in Chase na protein faga nalepila radioaktivni žveplo-35. Ko je bil fag pritrjen na bakterijo, so radioaktivni element našli v faagu, ne pa tudi v bakteriji. To pomeni, da so beljakovine faga ostale na zunanji strani bakterije. Ti rezultati so Hersheyju in Chaseu pokazali, da je genetski material, ki okuži bakterijo, DNK.
Vprašanja in odgovori
V: Kdo je izvedel poskus Hershey-Chase?
O: Poskus Hershey-Chase sta izvedla Alfred Hershey in Martha Chase.
V: Kakšen je bil namen poskusa Hershey-Chase?
O: Namen poskusa Hershey-Chase je bil potrditi, da je DNK genetski material živih bitij.
V: Kdaj so bili izvedeni poskusi Hershey-Chase?
O: Poskusi Hershey-Chase so bili izvedeni leta 1952.
V: Kdo je Friedrich Miescher in kakšen je bil njegov prispevek k preučevanju DNK?
O: Friedrich Miescher je bil švicarski zdravnik, ki je med letoma 1868 in 69 s poskusi na belih krvničkah ali levkocitih odkril, da je DNK genetski material v živih bitjih.
V: Za kaj je Alfred Hershey prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino?
O: Alfred Hershey je Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino prejel za svoja odkritja o genetski strukturi virusov.
V: Zakaj je bila potrditev DNK kot genetskega materiala v živih bitjih pomembna?
O: Potrditev, da je DNK genetski material živih bitij, je bila pomembna, ker je omogočila boljše razumevanje, kako se genetske lastnosti prenašajo iz generacije v generacijo.
V: Kako so poskusi Hershey-Chase potrdili, da je DNK genetski material v živih bitjih?
O: Poskusi Hershey-Chase so potrdili, da je DNK genetski material živih bitij, saj so dokazali, da je DNK virusa tista, ki okuži bakterijsko celico in povzroči nastanek novih virusnih delcev.
Iskati