5.2: Експерименти Херші - Чейз

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5772

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

У 1952 році (через сім років після демонстрації Ейвері, що гени є ДНК) два генетика: А.Д. Херші і Марта Чейз, надали подальші докази. Вони працювали з ДНК-вірусом під назвою Т2, який заражає кишкову паличку (і так це бактеріофаг). На малюнку 5.2.1 показані істотні елементи інфекційного циклу ДНК-бактеріофагів типу Т2. Віріони прикріплюються до поверхні клітини-господаря (а). Білки капсида впорскують ядро ДНК в клітину (б). Потрапивши в клітину, деякі гени бактеріофагів («ранні» гени) транскрибуються (РНК-полімеразою господаря) і перекладені (рибосомами господаря, тРНК тощо) для отримання ферментів, які зроблять багато копій ДНК фагів і вимкнуть (навіть знищать) ДНК господаря.

альт — Малюнок 5.2.1: Експеримент Герші - Чейз

У міру накопичення свіжих копій ДНК фагів інші гени («пізні» гени) транскрибуються та трансформуються з утворенням білків капсиду (c). Запаси ядер ДНК і капсидних білків зібрані в повні віріони (d). Ще один «пізній» ген транскрибується і переводиться в молекули лізоциму. Лізоцим атакує стінку пептидоглікану (зсередини, звичайно). Зрештою клітина розривається і вивільняє вміст віріонів, готових поширювати інфекцію на нові клітини господаря (е).

Бактеріофаги, що утворюються всередині бактерій, що ростуть в радіоактивному середовищі культури, самі будуть радіоактивними Якщо атоми радіоактивної сірки (³⁵ S) присутні, вони будуть включені в білкові оболонки бактеріофагів, оскільки дві амінокислоти - цистеїн і метіонін - містять сірку (рис. 5.2.2). Однак ДНК буде нерадіоактивною, оскільки в ДНК немає атомів сірки. Якщо замість нього використовується радіоактивний фосфор (³² P), ДНК стає радіоактивною - через багато атомів фосфору - але не білків.

Герші і Чейз виявили, що коли бактеріофаги, що містять ³² Р (радіоактивні), дозволили заражати нерадіоактивні бактерії, всі заражені клітини стали радіоактивними і, по суті, значна частина радіоактивності передавалася наступному поколінню бактеріофагів. Однак, коли бактерії були заражені бактеріофагами, міченими ³⁵ S, а потім видаляються вірусні оболонки (кружлячи їх в електричному блендері), в інфікованих клітині практично не вдалося виявити радіоактивність. З цих експериментів було зрозуміло, що компонент ДНК бактеріофагів вводиться в бактеріальну клітину, тоді як білковий компонент залишається зовні. Однак саме ін'єкційний компонент — ДНК — здатний керувати утворенням нових вірусних частинок в комплекті з білковими оболонками. Отже, ось ще один доказ того, що гени є ДНК.