С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Чейз, которые доказали роль ДНК в размножении бактериофага ТК Обьясяения в тексте Рис. 6.4. Впрыскивание ДНК бактериофага Т4 в клетку й.. б!шоп, Т. Апдгезоп, ! 9671: А — адсорбцня фага на оболочке клетки Е. со!1, сопровождаемая сокращением хвостового чехла, Виден осевой канал нлн игла„через которую впрыскивается ДНК бактериофага в клетку; Б -- тонкий срез, показывающий проникновение иглы пеево~о канала !стрелка! через оболочку и впрыскивание ДНК (фрагмент прн большом увеличении — вверху!. Длина отрезка 16!Х! нм 1!6 Размножение бактериофагов. Второе прямое доказательство роли ДНК в наследственности было получено при изучении размножения бактериофага Т2, инфицирующего кишечную палочку — Езслепсл1а со!~'.
Строение близкого к нему бактериофага Т4 схематически представлено на рис. 6.2. Бактериофаги — это вирусы бактерий. Частица бактернофага заражает клетку Е. со11. Внутри клетки образуются новые частицы бактериофага, Через 20 мин при 37'С клетка лизируется и около 100 дочерних частиц выходят Рьс. К4. Пгохьлжечие п7 наружу. Бактериофаг состоит только из двух макромолекулярных компонентов — белка и ДНК, заключенной в головке бактериофага. В 1952 г. А. Херши н М. Чейз выяснили, какой из этих двух компонентов отвечает за размножение бактериофага (рис.
6.3). В этих экспериментах белок бактериофага метили радиоактивным изотопом серы 'э, поскольку серу содержат только аминокислоты метионин и цистеин, входящие в белок. ДНК метили радиоактивным изотопом фосфора '8Р. Около 99 '~ фосфора бактериофага Т2 заключено в его ДНК.
Для того чтобы ввести эти радиоактивные метки в бактериофаг, им заражали бактерии, выращенные в среде, содержащей соответствующие изотопы в компонентах питательной среды. Мечеными бактериофагами заражали клетки Е. сой, не содержащие З88 и мр. После начального периода адсорбции бактериофага на клетках последние тщательно отмывали, освобождая их от так называемых «теней» бактериофага — их пустых оболочек, оставшихся на поверхности бактериальных клеток.
Оказалось, что при такой процедуре из культуры бактерий удаляется не менее 80, 888, и зто никак не влияет на дальнейшее размножение бактериофага. В то же время основная масса "Р не может быть удалена, поскольку проникает внутрь бактерий (рис. 6.4.), и в дальнейшем при размножении бактериофага "Р передается потомству. Таким образом, именно ДНК, а не белок определяет размножение бактериофага в зараженных клетках, Сопоставление плоидности и содержания ДНК в клетке. Параллелизм в поведении хромосом и генов натолкнул исследователей на мысль сопоставить плоидность (число наборов хромосом) клеток и содержание в них ДНК.
Наиболее показательные результаты были получены Х. Рисом и А. Мирским (1949). Они исследовали печень крысы, в которой вследствие эндомитоза обнаруживаются клетки различной плоидности: часто хромосомы редуплицируются и остаются в материнской клетке, которая не делится. Ядра клеток окрашивали по методике Фельтена, выявляющей ДНК, поскольку она специфична для дезоксирибозы. Интенсивность окраски может быть измерена цитоспектрофотометрически и таким образом зарегистрирована количественно. Х. Рис и А. Мирский обнаружили в печени крысы три типа ядер, интенсивность окраски которых по Фельгену соотносилась как 1:1,9:3,6. В то же время в печени крысы онтологически были найдены клетки трех уровней плоидности: 2п, 4п, 8л.
Эти результаты показали, что содержание ДНК в клеточном ядре меняется пропорционально изменению плоидности, что также согласуется с представлениями о генетической роли ДНК. Видовая специфичность нуклеотидного состава ДНК. На основе правила Чаргаффа (количество А равно Т, О равно С; см. гл. 1) видовая специфичность ДНК выражается соотношением с+ с получившим наименование коэффициента нуклеогийной (видовой) специфичности. Это положение легло в основу новой отрасли био- 118 Таблица б.?. Соаержание осиоианий а ДНК нз различных источников (по А.
Ленииджеру, 1976) Нэхлеотндный состав, мод % Коэффициент нхклеогадной Обьеьт сцецнфкчвостн хо+с ) С 7 Животные человек овца курица черепаха лосось морской еж саранчи Растении. грибы зерна пшен!шы дрожжи Йзрегу111ит туес Бактерии Е. сой 51арау(ососсиз аигеиз С1оззгуг?гит рег(ггибепз Вгисе11и абие!из Ваге!на 1и!еа Бактернофапг Т? 1! Х174 гг К!74 !ренликатнкнаи форма) 30,9 19,9 29 3 21,4 19,8 21,0 215 21,3 20,4 !7,3 20,? 29,4 26,3 2972 27,9 29, ! 32,! 29,3 1,52 1. 36 1,38 1,3! 1,43 ! >8 1,41 28,8 20,5 29.7 22,0 29,7 20,8 32,8 17,7 29,3 20,5 27. 1 3о 9 о1 9 2г,3 31,3 25 0 22,8 17,1 25,0 22,7 18,7 25.
1 1,19 1,79 1,00 23,6 29,2 36,3 21,! 12,4 2о,г !9,0 12,8 28,9 0,93 1,50 2,70 0,72 0 35 24.7 26,0 30.8 21,0 369 140 210 290 13,4 3?,! 37,1 26,0 22,9 32,7 20,4 26,0 24,0 24,0 21,3 28.6 27,2 24,6 24.1 !8,5 26,3 22,3 22,3 1,08 0,79 1,34 1.18 Генетическую роль нуклеиновых кислот подтверждает также мутагенный эффект аналогов пуриновых и пиримидиновых оснований для бактерий, а также ультрафиолетового света с длиной волны 260 нм, поглощаемой азотистыми основаниями. РНК как генетический материал.
Подавляющее большинство организмов содерлсат ДНК в качестве генетического материала. Лишь некоторые вирусы, например вирус табачной мозаики (ВТМ), лишены ДНК и состоят из белка и рибонуклеиновой кислоты — РНК. РНК отличается от ДНК по химическому составу тем, что в ней содержится сахар — рибоза, а пиримидиновое основание тимин заменено на урацил (рис. 6.5). Генетическая роль РНК у ВТМ была доказана в экспериментах Г. Френкель-Конрата, А. Гирера и других в конце 50-х годов ХХ в.
Каждая частица ВТМ содержит одиночную нить РНК длиной около 6400 нуклеотидов, заключенную в белковую оболоч- 1!9 логии — геносистематики, которая оперирует сравнением состава, а ныне уже и структуры нуклеиновых кислот для построения естественной системы организмов. Некоторые примеры варьирования коэффициента нуклеотидной специфичности у разных организмов приведены в табл. 6.1. озин Гуенин ! Н ~АН Н 3' конец Рис.
6.5. цонинунееетициые цепи ДНК (Л> и РНК (Б> ку. Оболочка ВТМ состоит примерно из 2130 идентичных субъединиц, каждую из которых составляют 158 аминокислотных остатков. Известны штаммы ВТМ, различающиеся по способности инфицировать различные формы растения-хозяина, по симптомам, которые сопровождают вирусную инфекцию, а также по аминокислотному составу субъединиц белка оболочки. Если отделить белок от РНК ВТМ, то РНК практически теряет инфекционность (на 99,9 ее).
При реконструкции вирусных частиц (смешивании РНК и белка ВТМ) они вновь становятся инфекционными. Эти особенности ВТМ и были использованы в опытах. Реконструированные вирусные частицы были получены из РНК стандартного !20 Б о н Бсконец Н тозин О Гранин Н рнс. К5. Продолжение. штамма и белка так называемого штамма НВ. Штаммы различались аминокислотным составом белка оболочки.
В отличие от штамма НВ стандартный штамм не содержал гистидина и метионина. Вирусные частицы-потомки, образовавшиеся в результате инфекции растений, по аминокислотному составу белка оболочки и другим признакам всегда соответствовали тому штамму ВТМ, от которого брали РНК. Таким образом была показана роль РНК как носителя генетической информации у ВТМ.
Итак, свойство наследственности оказалось связанным с нуклеиновыми кислотами, и прежде всего с ДНК. б.2. Полукоисервативная репликация ДНК Модель структуры ДНК, предложенная в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком, давала объяснение кодирования генетической информации, мутационной изменчивости и воспроизведения генов (см. гл. 1), которые согласно этой гипотезе представляют собой участки молекулы ДНК.
В 1957 г. М. Мезельсон и Ф. Сталь подтвердили представления Дж. Уотсона и Ф. Крика о полуконсервативном механизме воспроизведения (репликации) ДНК в клетках бактерий (рис. б.б). Г. Стент предложил рассматривать три способа репликации Рис. б.ы Схема нолукаисераатииией реиликалии ДНК (Г. Стеит.
1974) 1тт <4 е Б в Релитеаьская Рели <еаь< «ая Рели<с <ьская Г Р 1Й1 йй йЦ Рис. 6.7. Три возможиык варианта воспроизведения ДНК (Л вЂ” консервативный; Б — полуконсервативный;  — дисперсный>, между которыми был сделан выбор в зксперимеите М. Мезельсона и Ч».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
