الحمض النووي كمادة وراثية

الحمض النووي هو المادة الجينية التي تنقل المعلومات من جيل إلى جيل.  ولكن ، هل تساءلت يومًا كيف ومتى تم اكتشاف الحمض النووي؟  ما التجارب والملاحظات التي أدت إلى اكتشاف الحمض النووي؟  دعنا نستكشف هذه الرحلة الممتعة لاكتشاف المادة الجينية هنا.

 اكتشاف الحمض النووي:

 حدد العلماء أن المادة الجينية كانت على كروموسومات في نواة الخلية.  ومع ذلك ، تم اكتشاف الجزيء الدقيق فقط في وقت لاحق.  دعونا نلقي نظرة على سلسلة التجارب التي أجراها العلماء والتي قربتنا من اكتشاف الحمض النووي.

 

1. فريدريك جريفث:

 أثناء العمل مع Streptococcus pneumoniae (البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي) في عام 1928 ، لاحظ فريدريك جريفيث حدوث تحول خارق في هذه البكتيريا.  عندما تزرع هذه البكتيريا على صفيحة استنبات ، ينتج بعضها مستعمرات ملساء (يشار إليها باسم "S") وينتج بعضها مستعمرات خشنة (يشار إليها باسم "R").

 تحتوي بكتيريا سلالة S على طبقة عديد التسكر تؤدي إلى تكوين مستعمرات ملساء ولامعة.  تفتقر سلالة R إلى هذا الغلاف ، وبالتالي ، فإنها تعطي مستعمرات خشنة.  أيضا ، سلالة S خبيثة وتسبب الالتهاب الرئوي.  بينما سلالة R غير ضارة. أجرى التجربة التالية مع هذه السلالات وشاهد ملاحظات مختلفة.

 1. سلالة S:

 حقن في الفئران 🐁، تصاب الفئران بالالتهاب الرئوي وتموت.

 2. سلالة R: 

حقن في الفئران، تعيش الفئران.

 3. سلالة S قتلت بالحرارة:

 حقن في الفئران، تعيش الفئران. 

 (وجد جريفيث أن التسخين يقتل البكتيريا).

 4. سلالة S المقتولة بالحرارة + سلالة R:

حقن في الفئران، تموت الفئران.

 - الملاحظات:

 🐁 لم تمت الفئران التي تم حقنها بسلالة S + R المميتة للحرارة فحسب ، بل استعاد جريفيث أيضا بكتيريا سلالة S الحية من هذه الفئران الميتة.

 🐁 خلص إلى أن هذا يرجع إلى أن السلالة R قد "تحولت" بطريقة ما بفعل سلالة S المقتولة بالحرارة.  جادل بأن هذا يرجع إلى نقل "مبدأ التحول" من سلالة S إلى سلالة R ، مما جعل سلالة R خبيثة.  على الرغم من أهميتها ، إلا أن ملاحظاته لم تحدد الطبيعة البيوكيميائية لمبدأ التحويل.

 2. ألفريد هيرشي و مارثا تشيس:

 قبل ذلك بكثير ، اعتقد العلماء أن المادة الجينية هي بروتين.  في عام 1952 ، أثبت هيرشي وتشيس بشكل قاطع أن الحمض النووي هو المادة الجينية. 

 قد عملوا مع العاثيات او الفاج Bacteriophages الفيروسات التي تصيب البكتيريا.  تعلق العاثية وتسلم مادتها الوراثية إلى خلية بكتيرية ، حيث تولد المزيد من جزيئات الفيروس. 

استخدم Hersey & Chase العاثيات للتجربة على النحو التالي:

 - التوسيم:

 نمت بعض الفيروسات على وسط يحتوي على الفوسفور المشع والبعض الآخر على وسط به كبريت مشع.

 الفيروسات التي تنمو على الفوسفور المشع لها DNA مشع ولكنها لا تحتوي على بروتين لأن الحمض النووي يحتوي على الفوسفور ولكن لا يحتوي على البروتين. على العكس من ذلك ، تحتوي الفيروسات التي تنمو على الكبريت المشع على بروتين مشع ولكن ليس الحمض النووي لأن الحمض النووي لا يحتوي على الكبريت.

 - العدوى:

 تم السماح للعاقمات المشعة بعد ذلك بإصابة البكتيريا

 E. coli.

 - المزج والطرد المركزي:

 مع تقدم العدوى ، تمت إزالة الطبقات الفيروسية من البكتيريا عن طريق المزج.  بعد ذلك ، تم استخدام الطرد المركزي لفصل الجزيئات الفيروسية عن البكتيريا.

 - الملاحظات:

البكتيريا المصابة بالفيروسات التي تحتوي على DNA مشع ، كانت مشعة، بينما البكتيريا المصابة بالفيروسات التي تحتوي على بروتين مشع، لم تكن مشعة.

 - الاستنتاجات:

 أظهرت هذه التجربة بشكل قاطع أن الحمض النووي هو المادة الجينية المنقولة من الفيروس إلى البكتيريا وليس البروتين.

 خصائص المواد الوراثية:

 لكي يعمل الجزيء كمادة وراثية ، يجب أن يكون له الخصائص التالية:

 ▪︎ قادرا على النسخ، أي إنشاء نسخة طبق الأصل الخاصة به.

 ▪︎يجب أن تكون مستقرة وتركيبية وكيميائية.

 ▪︎يجب أن يكون لها مجال للتغيرات البطيئة (الطفرات) لتتطور. و يتم التعبير عنها في شكل "صفات مندل".

 على الرغم من أن الحمض النووي هو المادة الوراثية في معظم الكائنات الحية ، في بعض الفيروسات ، فإن الحمض النووي الريبي RNA هو المادة الجينية.  في الواقع ، وفقا للدراسات ، كان RNA أول مادة وراثية.  ولكن نظرا لأنه غير مستقر فقد تطور الحمض النووي من الحمض النووي الريبي مع تعديلات كيميائية، مما يجعله أكثر استقرارا وأكثر ملاءمة لنقل المعلومات الجينية.