Опишите основной носитель наследственности ДНК

ДНК – основной материальный носитель наследственности. Доказательства важнейшего генетического значения ДНК были получены в результате анализа многих факторов и специально поставленных опытов. Почти вся ДНК находится в хромосомах. В различных организмах содержится разное количество ДНК. Но у одного и того же организма в различных клетках (их ядрах) ее количество одинаково, хотя сами клетки значительно различаются по своему химическому составу. Количество ДНК в половых клетках в два раза меньше, чем в соматических. При образовании гамет оно уменьшается ровно наполовину и точно восстанавливается в зиготе. Соответственно изменению числа хромосом изменяется количество ДНК в соматических и половых клетках. Таким образом, изменение в клетках количественного содержания ДНК регулируется процессами мейоза и оплодотворения. Это указывает на прямую связь ДНК с размножением организмов. Мутагенное действие различного рода излучений и химических веществ на организмы связано в первую очередь с изменением ДНК. Так, было установлено, что спектр мутагенного действия ультрафиолетовых лучей соответствует спектру их поглощения ДНК и не соответствует спектру поглощения хромосомных белков. Белки поглощают ультрафиолетовые лучи в диапазоне 180 нм, а ДНК — 260 нм (в том диапазоне, в котором эти излучения вызывают больше всего наследственных изменений). При действии лучей Рентгена на чистые препараты ДНК ее молекулы разрушались. Горчичный газ (иприт) и некоторые другие химические мутагены оказывают на ДНК значительно большее химическое действие, чем на белок и другие вещества клетки. Важнейшее свойство клетки — способность ее к самовоспроизведению. Но, кроме ДНК, ни один составной компонент клетки, в том числе и все белки, таким свойством не обладают. Способность молекул ДНК к саморепродукции имеет непосредственную связь с клеточным делением и размножением организмов. Молекулы ДНК в сравнении с белковыми обладают огромной устойчивостью. С этим свойством ДНК связано большое постоянство наследственности. Прямым доказательством генетической роли ДНК служат опыты по бактериальной трансформации. Трансформация. В 1928 г. английский бактериолог Ф. Гриффите наблюдал изменение наследственных свойств бактериальных клеток пневмококков под влиянием какого-то вещества, выделяющегося из других клеток. У пневмококков Diplococcus pneumoniae имеется два штамма, хорошо различимых по внешнему виду и болезнетворным свойствам. Клетки одного из них (5-штамм) заключены в капсульные оболочки, состоящие из полисахаридов, отличаются высокой вирулентностью и вызывают у некоторых млекопитающих тяжелое заболевание — инфекционную пневмонию. Клетки другого штамма (S-штамм) не имеют капсульных оболочек и невирулентны. В опытах Гриффитса мыши, которым вводился вирулентный штамм, погибали. При введении невирулентного штамма они оставались живыми. Клетки вирулентного штамма, предварительно убитые нагреванием, также не вызывали заболевания. Казалось бы, ничего нового этот опыт дать и не мог. Но совершенно неожиданные результаты были получены у четвертой группы мышей, которым вводили смесь невирулентных и вирулентных, но убитых нагреванием клеток. Эти мыши заболевали инфекционной пневмонией и также погибали, как и мыши первой, группы, которым вводился вирулентный штамм. В выделениях таких больных животных обнаруживались капсульные вирулентные клетки пневмококков. Следовательно, взаимодействие невирулентных и убитых нагреванием вирулентных клеток восстанавливало свойства и внешние признаки последних. Происходила трансформация — передача особенностей одних клеток другим. Самое интересное в этих опытах заключалось в том, что трансформация происходила под влиянием какого-то вещества небелкового характера, поскольку клетки донора предварительно были убиты. В начале 30-х годов в ряде опытов была показана возможность трансформации вне организма (in vitro), прямо в пробирке. В одном из таких опытов капсульные клетки пневмококков разрушали и смешивали с бескапсульными клетками. Через некоторое время в результате совместного выращивания некоторая часть бескап-сульных клеток превращалась в капсульные и приобретала свойство вирулентности. В последующие годы от одних видов бактерий другим передавали способность образовывать какой-либо белок-фермент, катализирующий в клетке определенный, химический процесс. Таким образом, в различных опытах по трансформации под влиянием какого-то вещества у бактерий происходило направленное изменение определенного наследственного свойства.

Ответ на вопрос, что представляет собой это вещество, посредством которого осуществляется бактериальная трансформация, был дан в 1944 г. в экспериментах американских микробиологов-генетиков под руководством О. Эвери. Продукты разрушенных капсульных клеток бактерий были ими разделены на различные химические компоненты, каждый из которых оценивался на способность вызывать трансформацию признака кансульности. Приэтом обнаруживалось, что только одно вещество обладало способностью превращать бескапсульные клетки в капсульные. С помощью химических методов было показано, что этим веществом, обладающим высокой трансформирующей активностью, является чистая ДНК- Опыт, произведенный в лаборатории Эвери, был многократно повторен в отношении трансформации признака капсулыюсти и многих других наследственных признаков у бактерий и получил полное подтверждение. Путем бактериальной трансформации в пробирке неустойчивые к стрептомицину клетки пневмококков были превращены в стрептомициноустойчивые. У этого вида микроорганизмов имеются два штамма, по-разному реагирующих на стрептомицин: один в присутствии его в среде погибает, клетки другою могут нормально расти. Клетки стрептомициноустойчивых пневмококков разрушили в пробирке, и из них выделили ДНК. После добавления такой очищенной ДНК в среду, на которой развивались неустойчивые к стрептомицину пневмококки, некоторые из них приобретали наследственную устойчивость к этому антибиотику. Таким образом, во всех случаях бактериальной трансформации направленное изменение свойств бактерий вызывала ДНК. В то же время попытки вызвать бактериальную трансформацию другими химическими веществами, входящими в состав клетки, оказались совершенно безрезультатными. В настоящее время изучено много случаев бактериальной трансформации и во всех из них точно установлено, что изменения признаков происходят благодаря ДНК. Открытие Эвери и его сотрудников имело для последующего развития генетики выдающееся значение. Установление связи ДНК с наследственными свойствами клетки положило начало изучению закономерностей наследственности и изменчивости организмов на молекулярном уровне.

Вопрос №44