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上半年的20世纪初,孟德尔的遗传基因的原则成为被广泛接受,但遗传物质的化学性质仍然未知。科学家们知道,基因是位于染色体,染色体由吗DNA和蛋白质。当时,然而,蛋白质似乎遗传物质是一个更好的选择,因为化学分析表明,蛋白质比DNA的化学成分变化,以及他们的物理属性。因此,最终识别DNA作为遗传物质的科学家来说,无疑是一个巨大的惊喜。这突破了一系列的实验细菌和噬菌体或病毒感染细菌。在一起,这些实验表明,DNA是两代之间传递,这个分子有能力改变的属性细胞。
弗雷德里克·格里菲斯发现细菌转变
图1:R变异表型。
在这个图左边的殖民地R的变体是生长在琼脂没有改变的物质(3.5 x)和右边是殖民地感应后改变的物质。
知识共享艾弗里,o . T。et al。研究物质的化学性质诱导肺炎球菌类型的转换。实验医学杂志。79年,137 - 157 (1944)。CC BY-NC-SA License");" class="inlineLinks">
后1918年致命的流感疫情,各国政府争相开发的疫苗可以防止传染病的传播。在英国,微生物学家弗雷德里克·格里菲斯是研究两种链球菌引起的肺炎这是他们的外表和他们的毒性,或者他们事业的能力疾病。具体来说,高毒性年代毒株有光滑的胶囊,或外套组成的多糖,而nonvirulent R株有粗糙的外观和缺乏一个胶囊(图1)。老鼠注射S应变去世后几天内注入,而老鼠注射R株并没有死。
通过一系列的实验中,格里菲斯确定年代的毒性菌株被加热细菌。因此,他惊奇地发现,小鼠死亡时注射的混合物heat-killed S细菌和生活R细菌(图2),也导致小鼠死亡时单独注射。格里菲斯能够隔离活细菌的心死去的动物被注射混合菌株,他观察到这些细菌顺利胶囊年代应变的特征。基于这些观察,格里菲斯假设毒性的化学成分S细胞在某种程度上改变了R细胞毒性更强的年代形式(格里菲斯,1928)。不幸的是,格里菲思并没有能够识别这种“的化学性质转换原理“超越它能够生存的热处理。
DNA被确定为“转换原则”
的实际鉴定DNA的“转换原则”是一个意想不到的结果的一系列临床调查执行的肺炎球菌感染多年(斯坦曼&支持,1994)。格里菲斯同时进行了实验,研究奥斯瓦德艾弗里在纽约洛克菲勒大学和他的同事们正在表演的详细分析肺炎球菌细胞胶囊,这种胶囊在感染的作用。现代抗生素尚未发现,艾弗里确信详细了解肺炎球菌细胞是必不可少的有效治疗细菌性肺炎。多年来,艾弗里集团积累了相当多的生化专家,他们建立了株肺炎双球菌可以区分的多糖胶囊,胶囊的完整性是必不可少的毒性。因此,格里菲斯的研究结果发表时,埃弗瑞和他的同事们认为这些发现的重要性,他们决定利用他们的专业知识来识别特定分子可能nonencapsulated细菌转变成一种封装形式。格里菲斯截然不同的过程,然而,艾弗里的团队采用一种方法改变生活的细菌在文化而不是老鼠,使他们更好地控制实验。
埃弗瑞和他的同事,包括研究人员科林·麦克劳德和Maclyn McCarty,用排除法确定转换原理(埃弗里et al。,1944)。实验(图3),相同的提取从热处理年代细胞首先水解酶处理,特别是被烧毁蛋白质,核糖核酸或DNA。酶处理后,提取被拌住R细胞治疗。封装的细胞出现在所有的文化中,除了那些年代的应变提取DNAse术治疗,一种酶,破坏DNA。这些结果表明,DNA分子负责转换。
艾弗里和他的同事们提供了进一步证实这个假说的化学分离细胞的DNA提取和显示,它拥有相同的转换能力热处理提取。我们现在考虑这些实验,出版于1944年,提供明确的证据表明DNA是遗传物质。然而,团队的结果没有好评,最有可能因为民意仍有利于蛋白质的遗传物质。
好时和追逐证明蛋白质遗传物质
蛋白质最终被排除作为遗传物质后一系列的实验由阿尔弗雷德·赫尔希和玛莎追逐在1952年出版。这些实验包括T2噬菌体,一个病毒感染的大肠杆菌细菌。当时,噬菌体被广泛用作实验模型为研究基因传输因为他们迅速繁殖,可以很容易地收获。事实上,维能只是一个感染周期迅速,噬菌体在其宿主细菌细胞,最终导致细胞破裂,从而释放大量的新的感染噬菌体(图4)。好时使用的T2噬菌体和追逐,包括蛋白质和DNA,但是每个物质的角色在噬菌体的增长还不清楚。电子显微图显示,T2噬菌体组成一个二十面体的头,一个圆柱形鞘,对细菌和底板产生依恋,示意图见图5。感染后,噬菌体粒子仍然附着在细菌,但正面出现空,形成“鬼”。
确定角色T2噬菌体的DNA和蛋白质在感染,好时和大通决定使用放射性同位素跟踪噬菌体的蛋白质和DNA的命运利用它们的化学差异。蛋白质含有硫磺,但DNA并非如此。相反,DNA含有磷酸,但是蛋白质不。因此,当被感染的细菌生长在放射性的存在形式的磷酸盐(32P)或硫(35放射性年代),可以有选择地纳入DNA或蛋白质。准备好时,追求使用这种方法32P-labeled和35S-labeled噬菌体,然后用来感染细菌。确定哪些标记分子进入感染细菌,他们分离噬菌体鬼魂从感染细胞机械剪切掉在一个普通的厨房搅拌器。鬼魂和细菌细胞被身体使用离心机分离。更大的细菌细胞迅速转移到离心管底部,他们形成了一个小球。的更小、更轻噬菌体鬼魂仍在上层清液,在那里他们可以收集和分析。在分析,好时和追逐发现几乎所有的放射性硫仍然与鬼魂,而磷酸约三分之一的放射性进入细菌细胞,之后可以恢复在下一代的噬菌体。
从这些实验,好时和追逐确定蛋白质周围形成了一层保护膜的噬菌体运作噬菌体对细菌和噬菌体的注射DNA进入细胞。有趣的是,他们并没有得出结论:DNA是遗传物质,并指出进一步的实验必须在噬菌体建立DNA的作用复制。事实上,好时和追逐慎重地结束他们的论文如下声明:“这可能蛋白质在细胞内的生长没有函数噬菌体。DNA具有一些功能。进一步化学推断不应该来自实验(Hershey & Chase, 1952)。然而,仅仅一年之后,DNA结构的决心,这允许调查人员一起把问题的DNA片段的结构和功能。
引用和推荐阅读
艾弗里,o . T。等。研究物质的化学性质诱导肺炎球菌类型的转换。实验医学杂志79年137 - 157 (1944)
格里菲斯,f .肺炎球菌的意义类型。卫生杂志27113 - 159 (1928)
好时,a D。,& Chase, M. Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage.普通生理学杂志3639-56 (1952)
斯坦曼r . M。,& Moberg, C. L. A triple tribute to the experiment that transformed biology。实验医学杂志179年379 - 384 (1994)
