Asosiy kontent
Biologiya
Course: Biologiya > Unit 14
Lesson 2: DNKning kashf etilishiKlassik tajribalar: DNK genetik material sifatida
Frederik Griffit, Osvald Averi va uning kasbdoshlari hamda Alfred Hershey va Marta Cheyz tomonidan oʻtkazilgan tajribalar.
Kirish
DNKning irsiyatdagi roli toʻgʻrisida zamonaviy tushunchalarimiz turli xil amaliy dasturlarga, jumladan, sud-tibbiy ekspertizasi, otalik testlari va genetik skriningga olib keldi. Ushbu usullardan keng koʻlamli foydalanish tufayli bugungi kunda koʻp odamlar DNK haqida asosiy maʼlumotlarga ega boʻlib bormoqda.
Bir asrdan kamroq vaqt oldin hatto jamiyatning eng yetuk ilmiy maʼlumotga ega insonlari ham DNKning irsiy material ekanini bilmaganliklari ajablanarli boʻlishi mumkin!
Ushbu maqolada biz DNKning genetik maʼlumot tashuvchi sifatida aniqlanishiga olib kelgan baʼzi bir klassik tajribalarni koʻrib chiqamiz.
Oqsil va DNK
Gregor Mendelning ishlari belgilar (noʻxat oʻsimligida gul rangi) bevosita irsiylanmaganini, balki maxsus genlar orqali ota-onadan avlodlarga oʻtganini koʻrsatdi. Bundan tashqari, XX asrning oxirlarida Teodor Boveri, Valter Setton va Tomas Hant Morgan kabi olimlarning ishlari Mendelning irsiylanish omillari xromosomalarga bogʻliq boʻlganini aniqladi.
Olimlar dastlab DNK bilan birga xromosomalarda mavjud boʻlgan oqsillar
aynan qidirilayotgan genetik material degan fikrga bordi. Oqsillar turli xil aminokislotalar ketma-ketligidan iborat ekani maʼlum edi, DNK esa oʻsha davrda keng tarqalgan, ammo notoʻgʻri model boʻyicha faqatgina bir xil takrorlanadigan tarkibiy qismlardan iborat polimer deb qaralganstart superscript, 1, end superscript.
Bugungi kunda biz bilamizki, DNK aslida takroriy tarkibga ega emas, balki katta hajmdagi maʼlumotlarni tashishi mumkin, bu haqida DNK strukturasi borasidagi tadqiqotlar maqolasida batafsil muhokama qilingan. Lekin dastlab olimlar shu “zerikarli” DNK aslida irsiy material boʻlishi mumkinligini qanday qilib anglagan?
Frederik Griffit: bakterial transformatsiya
1928-yilda britaniyalik bakteriolog Frederik Griffit Streptococcus pneumoniae bakteriyasi bilan sichqonlarda qator tajribalar olib bordi. Griffit genetik materialni aniqlashga harakat qilmagan, balki pnevmoniyaga qarshi vaksina oʻylab topmoqchi edi. Tajribada Griffit bakteriyaning S va R shtammlarini qoʻlladi.
- R shtamm. Petri idishida oʻstirilganda R bakteriyalari aniq namoyon boʻluvchi qirrali va gʻadir-budur koʻrinishga ega boʻlgan koloniyalar yoki boʻlaklarni hosil qildi (R – inglizcha “rough” soʻzining qisqartmasi, “gʻadir-budur” maʼnosini anglatadi). R bakteriyalar virulent boʻlmagan, yaʼni sichqonga kiritilganda kasallik keltirib chiqarmagan.
- S shtamm. S shtamm bakteriyalari aylana shakldagi silliq koloniyalar hosil qilgan (S – “smooth”, inglizcha “silliq”). Silliq boʻlishiga sabab bakteriyalar tomonidan polisaxarid qobiq hosil qilinishi bilan bogʻliq. Bu qobiq S bakteriyalarni sichqonning immun tizimidan himoya qiladi, ularni virulent (kasallik keltirib chiqaradigan shtamm)ga aylantiradi. S bakteriyalar kiritilgan sichqon pnevmoniyadan oʻlgan.
Tajribalarining bir qismida Griffit issiqlik taʼsirida oʻldirilgan S bakteriyalarni sichqonga kiritdi (issiqlik taʼsirida S bakteriyalari hujayrasi oʻladi). Kutilganidek, S shtamm sichqonlarda kasallik keltirib chiqarmadi.
Ammo zararsiz boʻlgan R bakteriya issiqlik taʼsirida oʻldirilgan S bakteriyaga qoʻshib sichqonga joʻnatilganda tajribada kutilmagan burilish paydo boʻldi. Sichqonda pnevmoniya rivojlanib, nobud boʻlibgina qolmay, Griffit tomonidan sichqon qoni tekshirilganda tirik S bakteriyalar topildi!
Griffit shunday xulosaga keldi: R bakteriya S bakteriyadan “transformatsion omil”ni oʻzlashtiradi. Bu R shtamm uchun silliq qobiqli shtammga transformatsiyalanish imkonini beradi.
Averi, Makkarti va MakLeod: transformatsion omilni aniqlash
1944-yilda kanadalik va amerikalik tadqiqotchilar, Osvald Averi, Maklin Makkarti va Kolin Makleod Griffitning “transformatsion omil”ini aniqlashga kirishdi.
Buning uchun ular yuqori miqdordagi issiqlik taʼsirida oʻldirilgan S-hujayralar bilan tajriba olib borib, uzun seriyali biokimyoviy bosqichlar (tajribalar ehtiyotkorlik bilan oʻtkazilgan) orqali transformatsion omilni boshqa hujayra tarkibiy qismlaridan tozalash, ajratib olish yoki fermentativ ravishda yoʻq qilish orqali asta-sekinlik bilan tozalab olishgan. Ushbu usul yordamida ular oz miqdordagi yuqori darajada tozalangan transformatsion omilga ega boʻlishdi, keyinchalik ular transformatsion omilning tuzilishini aniqlash uchun boshqa tekshiruvlar oʻtkazishlari mumkin edisquared.
Turli dalillar orqali Averi va uning hamkasblari transformatsion omil DNK boʻlishi mumkin degan xulosaga kelishdisquared:
- Ajratib olingan modda oqsil aniqlash reaksiyalarida manfiy natija berdi, lekin DNK aniqlash reaksiyalari musbat natija chiqdi.
- Ajratib olingan moddaning elementar tarkibi azot va fosfor miqdor darajasi boʻyicha DNKga juda yaqin edi.
- Oqsil va RNKni parchalovchi fermentlar transformatsion omilga kam taʼsir qildi, lekin DNKni parchalovchi ferment transformatsion faollikni bartaraf etdi.
Ushbu natijalarning barchasi transformatsion omilning DNK ekanini koʻrsatar edi. Biroq Averi natijalarini talqin qilishda ehtiyotkorlik bilan harakat qildi. U DNK emas, balki oz miqdorda mavjud boʻlgan boshqa qoʻshimcha moddalar ham transformatsion omil boʻlishi mumkinligini aytdicubed.
Ushbu noaniqlik tufayli DNKning roli toʻgʻrisidagi munozaralar 1952-yilgacha davom etdi, shunda Alfred Xershey va Marta Cheyz DNKni genetik material sifatida aniqlab olish uchun boshqacha yondashuvni qoʻlladi.
Xershey-Cheyz tajribalari
Oʻzlarining afsonaviy tajribalarida Xershey va Cheyz bakteriofag yoki bakteriyalarga hujum qiluvchi viruslarni oʻrgandi. Ular foydalangan faglar oqsil va DNKdan tashkil topgan oddiy zarralar boʻlib, tashqi tuzilmalar oqsildan, ichki yadrosi DNKdan iborat edi.
Xershey va Cheyz faglarning bakteriyalar hujayrasi yuzasiga birikib, hujayralarga baʼzi moddalar (DNK yoki oqsil)ni kiritishini bilishgan. Ushbu modda beradigan “koʻrsatmalar” xoʻjayin bakteriyaning koʻp sonli faglar ishlab chiqarishiga olib keldi, boshqacha aytganda, bu fagning genetik materiali edi. Tajribadan oldin Xershey genetik material oqsil tabiatga ega deb oʻylaganstart superscript, 4, end superscript.
Fag bakteriyalarga DNK yoki oqsil yuborilganini aniqlash uchun Xershey va Cheyz ikki xil fag toʻplamini tayyorladi. Har bir toʻplam fag maʼlum bir radioaktiv element ishtirokida hosil qilingan edi, u fagni tashkil etuvchi makromolekulalar (DNK va oqsil)ga qoʻshildi.
- Bitta namuna radioaktiv start superscript, 35, end superscript, start text, S, end text oltingugurt izotopi bilan birga hosil qilingan. Oltingugurt koʻplab oqsillar tarkibida uchraydi va DNKda mavjud emas edi, shuning uchun bu usul bilan faqat fag oqsillari radioaktiv ravishda belgilangan edi.
- Boshqa namuna radioaktiv start superscript, 32, end superscript, start text, P, end text fosfor izotopi bilan hosil qilingan. Fosfor oqsil tarkibida emas, DNK tarkibida topildi, shuning uchun faqatgina fag DNKsi fosfor bilan belgilandi.
Har bir fag namunasi bakteriyalarning boshqa-boshqa kulturasiga yuqtirish uchun ishlatildi. Infeksiyalanish sodir boʻlganidan soʻng, bakteriya hujayralari tashqi qismidagi fag va uning tarkibiy qismlarini olib tashlash uchun har bir kultura blenderda aralashtirildi. Nihoyat, bakteriyalarni fag qoldiqlaridan ajratish uchun kulturalar sentrifuga qilingan yoki yuqori tezlikda aylantirilgan.
Santrifugadan keyin ogʻirroq boʻlgan tarkibiy qismlar, masalan, bakteriya naychaning tubiga siljishiga va choʻkma hosil boʻlishiga olib keladi. Bakterial kulturani oʻstirish uchun ishlatiladigan vosita (suyuq oziq muhitida), fag va fag qismlari kabi moddalar naychaning yuqori qismida qoladi va choʻkma ust deb nomlangan suyuq qatlam hosil qiladi.
Xershey bilan Cheyz choʻkma va choʻkma usti qatlamdagi radioaktivlikni oʻlchaganda, katta miqdorda start superscript, 32, end superscript, start text, P, end text choʻkma qatlamda, start superscript, 35, end superscript, start text, S, end text esa choʻkma usti qatlamda mavjud ekani aniqlandi. Shu tajribalardan kelib chiqib Xershey va Cheyz oqsil emas, balki DNK bakteriya ichiga kirib, irsiy materialni hosil qiladi degan xulosaga keldi.
Qolgan savollar
Yuqoridagi tadqiqotchilarning ishlari DNKning genetik material ekani toʻgʻrisida ishonchli dalillarni keltirdi. Ammo juda oddiy koʻrinadigan bu molekula qanday qilib murakkab organizmni yaratish uchun zarur boʻlgan genetik maʼlumotni kodlay olishi mumkinligi hali ham aniq emas edi.
Ervin Chargaff, James Vatson, Fransis Krik va Rosalind Franklin kabi olimlar tomonidan olib borilgan DNK strukturasi borasidagi tadqiqotlarda, DNK qanday qilib katta miqdordagi axborotni kodlashi aniqlandi.
Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?
Hozircha izohlar yoʻq.