معلومة

ما التجربة التي أظهرت لأول مرة أن الحمض النووي مضاد للتوازي؟


كيف يثبت العلماء أن الحمض النووي مضاد للتوازي؟


جاء الدليل النهائي مع التركيب البلوري لـ B-DNA (انظر Watson & Crick ، ​​1953). السلاسل المضادة المتوازية هي التكوين الذي أوضح بيانات الحيود بشكل أفضل مع عدم انتهاك الكيمياء (أطوال الروابط وزواياها ، وعدم وجود اشتباكات فاصلة ، وما إلى ذلك).

الجملة ذات الصلة من المقال هي:

تسلسل الذرات في السلسلتين تعمل في اتجاهين متعاكسين

لقد شددت على هذه الجملة في لقطة الشاشة التالية للمقال:


تجربة مبدأ التحويل جريفيث

قم بتنزيل الفيديو من iTunes U أو Internet Archive.

صباح الخير. نعم. حسنا. حسن.

شيء لمواجهة الأيام الممطرة لدينا هنا.

حسنا. اليوم سنقوم بتحويل مهم للغاية.

الانتقال يعود إلى هذه الصورة.

بالطبع ، ما نريد القيام به هو فهم الوظيفة البيولوجية من خلال اتباع نهجين مفضلين لدينا.

فهم الكائن الحي مطروحًا منه الجين الفردي.

فهم الكائن الحي مطروحًا منه المكون الفردي ، وفهم المكونات الفردية مطروحًا منه الكائن الحي وعلم الوراثة والكيمياء الحيوية. وكما نعلم ، انطلق عالم الوراثة في طريقهم ليجدوا طفرات ، وقاموا بمطاردات متحولة ، وصنعوا تقاطعات ، وصنعوا خرائط جينية ، وما إلى ذلك ، لم يفهموا حقًا ما علاقة هذه الجينات بأي شيء محدد في الكائن الحي ، بخلاف أنتجوا أنماطًا ظاهرية عندما تم تحورهم.

وانطلق عالم الكيمياء الحيوية في تنقية الإنزيمات ، والعمل على المسارات البيوكيميائية ، وما إلى ذلك ، وما إلى ذلك.

بدأنا نرى بعض الارتباط عندما تحدثنا قليلاً عن الطفرات التي تؤثر على القدرة على صنع الأرجينين وحقيقة أنها تستطيع ترميز خطوات إنزيمية مختلفة. وعلى وجه الخصوص ، سلطت الضوء على عمل أرشيبالد جاريت الذي أدرك حقًا ، في بداية القرن ، أن الطفرات الجينية بطريقة ما كانت مسؤولة عن التأثير بطريقة ما على إنتاج الإنزيمات في المسارات الكيميائية الحيوية المهمة.

لذلك ، كان هذا نوعًا من ارتباط علم الوراثة بالبروتين ولكنه لا يزال ضعيفًا إلى حد ما. ستكون الخطوة الحقيقية التالية لربط هذين الأمرين هي إجراء الكيمياء الحيوية للجينات. إذن ، كيف سيتعامل عالم الكيمياء الحيوية مع الوراثة؟ سيطحن عالم الكيمياء الحيوية الكائن الحي ، ويقسمه إلى مكونات مختلفة ، ويحاول العثور على الوراثة ، وتنقية الوراثة ، والحصول على مثل الحل النقي للوراثة. وهذا جنون ، أليس كذلك؟

فكرة أنه يمكنك تنقية الوراثة ككيان بيوكيميائي لأنه مثل كيف تعرف أنك تمتلكها؟ لكن ، بالطبع ، هذا ما حدث بالضبط. هذا ما حدث ، هل تم تطوير الكيمياء الحيوية بشكل كافٍ لدرجة أن الناس كانوا قادرين في الواقع على تنقية المواد ، ليس فقط تلك التي يمكن أن تهضم سكرًا معينًا أو مواد قد ، كما تعلمون ، مثل الانزلاق من قبل بعضها البعض مثل أكتينوميسينات العضلات ، ولكن المواد التي كانت في الواقع الوراثة. وهذا بدأ التوحيد الحقيقي لهؤلاء ، وهذا هو الهدف من اليوم.

وهذا هو مجال البيولوجيا الجزيئية. وسنغطي مناطق شاسعة من خلال توحيد هذين الحقلين المختلفين.

نعم. لذا ، دعونا نتعمق في اكتشاف مبدأ التحويل. إنها كلمة من الطراز القديم الرائع. لا أحد يستخدم لغة كهذه اليوم.

اكتشاف مبدأ التحويل. إذن ، هذا يبدأ ، قصة الكلب الأشعث هذه تبدأ في حوالي عام 1928 بعمل Griffiths. لم يكن لدى غريفيث اهتمام خاص بالحمض النووي أو الجينات أو الكيمياء الحيوية في هذا الشأن.

كان جريفيث مهتمًا بالبكتيريا. أراد أن يفهم البكتيريا.

وعلى وجه الخصوص ، درس بكتيريا المكورات الرئوية ، التي يمكن أن تصيب الفئران وتقتلها. وكان مهتمًا جدًا بالآلية باستخدام هذه المكورات الرئوية التي يمكن أن تقتل الفئران.

الآن ، اتضح أن بكتيريا المكورات الرئوية تأتي في نوعين مختلفين. الأول ، البكتيريا ، عندما نمت على طبق بتري ، أنتجت مستعمرة لامعة وناعمة ولامعة. سنسميها بكتيريا ملساء هنا.

وهذه البكتيريا ، بالإضافة إلى كونها ناعمة ولامعة ، كانت خبيثة. أي ، إذا قمت بحقن الفأر ، فإن هذه البكتيريا ستقتل الفأر. إنها ناعمة لأنها تحتوي على معطف متعدد السكاريد المغلف حولها.

وليس بالضرورة أن هذا هو ما يجعلها خبيثة ، على الرغم من أن لها دورًا بالفعل في ذلك ، لكن الأمر يتعلق بكونها سلسة وخبيثة. لذلك ، عندما تحقن فأرًا ، يموت الفأر لأن الفأر ليس مقاومًا لهذه البكتيريا. على النقيض من ذلك ، كانت هناك سلالات من المكورات الرئوية كانت خشنة. لم يكن لديهم نفس النوع من معطف السكاريد ، وبالتالي كان لديهم مظهر خشن للغاية. لم يلمعوا.

وكانت هذه غير ضارة. إذا قمت بحقنها في الفأر ، فإن جهاز المناعة للفأر كان قادرًا على محاربة هذه البكتيريا الخشنة. نعم. لذا ، أجرى جريفيث التجارب الواضحة. لذا ، خذ بعض البكتيريا ، سوف نأخذ بعض البكتيريا الخبيثة الملساء ، سنحقن في فأر. وماذا سيحدث؟

سوف يموت الفأر. هذه واحدة من أسهل الاختبارات في المختبر.

إنه قياس القدمين والقدمين ، لديك فأر ميت.

نعم. الرقم اثنان. ثم خذ البكتيريا الخشنة ، وحقنها في فأر ، ماذا يحدث؟

آسف؟ أنه يعيش. يعيش الفأر لأنها غير ضارة. نعم. الآن ، لنقم فقط ببعض الضوابط البسيطة. لنأخذ البكتيريا الملساء ونقوم بتعقيمها ، وقم بتسخينها إلى درجة حرارة عالية جدًا لقتلها.

كيف سنعرف أنهم ماتوا؟ أنت تحاول تصفيحهم. إنهم لا يكبرون بعد الآن ، لذا فهم أموات.

لذا ، خذ الحرارة المقتولة ، ويمكنك التحقق في المختبر من أنها ماتت ، وتم قتل الحرارة بسلاسة ، وتأكد من أنها ماتت بالفعل بسبب الحرارة ، وحقنها في الماوس.

وماذا يحدث؟ إنها تعيش لأن ، أعني ، إنها بكتيريا ، أليس كذلك؟ نعم. أخيرًا ، نأخذ البكتيريا الخشنة غير المؤذية تمامًا ، بالإضافة إلى البكتيريا الملساء غير المؤذية تمامًا التي تقتل الحرارة ، ونحقنها في الماوس ، وماذا يحدث؟

يموت. هذه نتيجة ملحوظة لأن البكتيريا الخشنة وحدها لن تقتل هذا الفأر والبكتيريا الملساء التي تم قتلها بالحرارة لن تقتل هذا الفأر ، لكنهم معًا يقتلون الفأر.

هذا محير جدا. ما كان محيرًا أكثر هو عندما قمت بتشريح الفأرة ، يمكنك عزل البكتيريا الحية الملساء والخبيثة عن ذلك الفأر ، لكنك لم تضع أيًا فيها. غريب جدًا. لذلك ، ينتج عن هذا في الواقع بكتيريا حية سلسة ضارة على الرغم من عدم وجود أي منها.

البكتيريا الفتاكة. بطريقة ما تمكنا من تكوين بكتيريا ناعمة وخبيثة على الرغم من عدم وضع أي بكتيريا هنا. لذا ، بالطبع ، حاول جريفيث أن يقول ، حسنًا ، ما الذي سمح بحدوث هذا؟

لذلك ، يمكنه محاولة وضع البكتيريا الخشنة الميتة مع البكتيريا الملساء الميتة. هذا لا يفعل شيئًا. يجب أن يكون لديك شيء حي.

لذا ، يجب أن يكون لديك بكتيريا خشنة حية. يمكنك بعد ذلك أن تقول لي اسمحوا لي أن آخذ البكتيريا الفتاكة الميتة وأبدأ في تجزئتها كيميائيًا حيويًا واسأل ما هو جزء من تلك المادة من البكتيريا الميتة الذي يسمح لنا بالتعافي ، حتى نمتلك هذه الخاصية المتمثلة في القدرة على إنتاج البكتيريا الفتاكة التي قتلت الفئران؟

وهل تدرك كم هي مملة ومؤلمة هذه التجربة؟ تأخذ البكتيريا الميتة ، تقسمها إلى الكثير من الكسور البيوكيميائية المختلفة.

لكل جزء ، كيف تختبر ما إذا كان يحتوي على الخاصية؟

عليك أن تصطاد مجموعة من الفئران. هذا إجراء شاق للغاية. أعني أنه ، كما تعلمون ، لا يمكنك التقليل من أهمية الفحص ، ومدى أهمية التوصل إلى طرق سهلة للقيام بالأشياء حتى تتمكن من تسريع التقدم.

حاول جريفيث بجد وبدأ تقريبًا في تنقية الكسور والحصول على معلومات حول ماهية الكسور. لكن في الواقع ، لم يؤد هذا العمل أبدًا إلى نتيجة واضحة.

لكنها أخبرت الناس أن هناك بعض المواد التي سميت مبدأ التحويل. هذا يشبه إلى حد كبير نوعًا كيميائيًا قديمًا من الكلمات ، حيث أن المبدأ هو تركيبة كيميائية معينة للمادة ، والتي إذا كنت لا تعرف ما هي تسميته بالمبدأ الحي أو شيء من هذا القبيل.

إذن ، ما هو هذا المبدأ المتحول؟

حسنًا ، لقد استغرق الأمر بالفعل حوالي 15 عامًا بعد ذلك من قبل Avery و McCarty و MacLeod لفرز هذا الأمر. ما فعله أفيري ومكارتي وماكلويد كان نفس التجربة بشكل أساسي ، باستثناء الفئران.

ما وجدوه هو أنه يمكنك أخذ البكتيريا الميتة ، ودمجها ، والبكتيريا الفتاكة الميتة ، والبكتيريا الملساء الميتة ، ودمجها مع البكتيريا الحية الخشنة ، ومن خلال دمجها بالطريقة الصحيحة في أنبوب اختبار ، ستكون قادرًا على الصفيحة. يخرج على طبق بتري وترى البكتيريا الملساء تخرج.

الفأر بلا. لذلك ، لم يكونوا بحاجة إلى الفأر.

هذا العمل المتسارع بشكل كبير لأنه إذا كنت قادرًا على أخذ أجزاء من البكتيريا الميتة ، وإضافتها إلى البكتيريا الحية والبحث عن وجود بعض البكتيريا الملساء الخارجة منها ، فستتمكن من العمل بسرعة أكبر. وقد فعلوا.

وبدأوا في التطهير. وبدأوا في التنقية وحاولوا عزل الجزء الذي يحتوي على هذه القدرة الجديدة لجعل هذه البكتيريا تكتسب خاصية جديدة. وعرفوا أنهم يغيرون وراثة هذه البكتيريا.

لقد قاموا بتحويل سمات هذه البكتيريا.

كانوا ، في الواقع ، ينقلون الوراثة.

وطهّروا وطهّروا وطهروا. وفي النهاية ، باختبار العديد والعديد من الكسور وجعلها أنقى وأنقى وأنقى وأنقى ، وجدوا دائمًا أن الجزء الذي يحتوي على الوراثة هو الجزء الذي يحتوي على الحمض النووي.

الآن ، كان العمل أكثر من ذلك بكثير لأنه لا يوجد كسر نقي.

الحمض النووي في كسور متعددة. لكن ، كما تعلم ، استمروا في محاولة تنقيته. ومن المؤكد أنها بدت مثل مبدأ التحويل. كانت خاصية القدرة على التحول هي التنقية المشتركة مع جزء الحمض النووي.

وأنت تعرف ما كان رد الفعل على ذلك؟ حسنًا ، كان الأمر في الغالب أنهم كانوا قد ارتكبوا أحمقًا لأن جميع الأشخاص الذين يفكرون جيدًا في التفكير الصحيح كانوا يعرفون أن الحمض النووي هو جزيء ممل تمامًا.

لأن الجزيء المثير للاهتمام في هذا الوقت كان بروتينات.

الجميع يعرف أن هناك زيليون ، كان هناك 20 حمضًا أمينيًا ، أتوا في مجموعات من الأعداد ، وكان لديهم جميع أنواع الأشكال والخصائص المختلفة ، والأشكال والخواص الكارهة للماء ، وهي إنزيمات. ومن الواضح أن أي شيء مهم مثل الوراثة لن يتم ترميزه في جزيء بنيوي ممل تمامًا والذي كان مجرد بوليمر طويل من أربع وحدات متطابقة تقريبًا. وهكذا ، كان نوع رد الفعل هذا مثيرًا للاهتمام ولكن يجب أن يكون هناك بعض الحيلة ، يجب أن يكون هناك خطأ ما في هذه التجربة ، سواء أكان ذلك أم لا.

الآن ، لماذا اعتقد الناس أن الحمض النووي كان مملاً للغاية؟

الآن ، كان الحمض النووي معروفًا منذ فترة طويلة ، منذ ستينيات القرن التاسع عشر.

كان معروفًا الكثير من الجزيئات ، ولكن لماذا كان الحمض النووي مملًا ولماذا كانت البروتينات مثيرة نوعًا ما؟ لذلك ، من أجل ذلك ، علينا حقًا أن ننظر عن كثب إلى بنية الحمض النووي.

أريد مراجعة بنية الحمض النووي هنا لأننا سنستخدمه كثيرًا. إذن ، الحمض النووي له ثلاثة مكونات ، كما تعلمون بلا شك. يحتوي أولاً على سكر ، أو تقريبًا سكر ، واثنين من ديوكسيريبوز رئيسيين ، واثنين من ديوكسيريبوز رئيسيين ، لذلك فهو بنتوز ، أو ديوكسي بينتوز تقريبًا. وهيكلها ، وهذا هيكل مهم. لكي تكون سكرًا حقيقيًا ، لكي تكون ريبوزًا ، يجب أن يكون لديك هيدروكسيل. يحتوي Deoxyribose فقط على هيدروجين هناك. والطريقة التي نرقم بها هذه الكربونات حول سكر الكربون الخمسة مهمة للغاية وسنتحدث عنها دائمًا ، أول واحد ، واثنان رئيسيان ، وثلاثة أعداد أولية ، وأربعة أولي ، وخمسة كربونات أولية من هذا الديوكسيريبوز.

وستلاحظ أن ثاني أكسيد الكربون هما ثاني أكسيد الكربون.

إذن ، هذا هو السكر. المكون المهم التالي أثناء بناء الحمض النووي هو القاعدة ، حسنًا؟ تم وضع القاعدة هنا.

الآن ، سأبدأ في تبسيط السكر.

يتمركز. إذاً ، هناك أربعة أنواع من القواعد التي يمكن أن توضع هنا.

وهم الأدينين ، الجوانين ، الثايمين ، السيتوزين.

إذن ، هذا هو الجزء الثاني المهم لبناء الحمض النووي.

الجزء الثالث المهم في بناء الحمض النووي هو صنع المونومرات المستخدمة لإنتاج الحمض النووي ، نحتاج إلى وضع ثلاثي الفوسفات. ونحن نذهب. سنأخذ سكرنا هنا ، قاعدتنا هنا ، ومن ثم من هذا الكربون لدينا الفوسفات. ولدينا ثلاثي الفوسفات.

هناك نذهب. لذلك ، هذا هو المونومر المستخدم لبناء الحمض النووي.

هذا الرجل هنا يسمى نيوكليوسيد ، لاحظ س.

هذا الرجل هنا مع ثلاثي الفوسفات عليه يسمى نوكليوتيد.

لا يُكتب عادةً بحرف كبير مثل هذا ، لكنني مع ذلك أشير إلى ذلك. ومن الواضح ، ما الذي سيفعله هذا ثلاثي الفوسفات لنا؟ سيوفر الطاقة للسماح لنا بصنع سلاسل DNA بوليمرية. سنقوم بتوليف التجفيف حيث نكسر اثنين من تلك الفوسفات ونستخدمها للطاقة حتى نتمكن من تحفيز سلاسل الحمض النووي المراد تصنيعها.

نعم. الآن ، عندما تقوم بدمج النيوكليوتيدات في خيط DNA ، فإنك تفعل ذلك لإنشاء العمود الفقري لفوسفات السكر. وسترى للعديد من الجزيئات ، لا يهمني أنك تعرف بنيتها جيدًا. لكن بالنسبة للهيكل الأساسي للحمض النووي ، بما في ذلك العمود الفقري لفوسفات السكر ، سيكون مهمًا لكل ما نتحدث عنه. لذا ، ما يحدث هو أن لدينا سلسلة من الحمض النووي تنمو بهذا الشكل ، ولدينا OH هنا.

لدينا قاعدتنا هنا. وأي كربون هذا؟

خمسة ، هذا صحيح. نعم. أي كربون هذا؟ هذا.

رائعة. هذا هو ثلاثة شرطتين ، اثنان ، شرطة واحدة.

رائعة. نعم. نضيف إلى هذا الكربون الأساسي الثلاثة هذا ثلاثي الفوسفات الذي يكسر اثنين من الفوسفات هناك. ينكسر ثنائي الفوسفات ، البيروفوسفات. ونحصل على رابط فوسفات واحد بالوحدة الفرعية التالية من السلسلة. إذن ، ها نحن نذهب إلى الفوسفات والسكر والفوسفات والسكر. وإذا تجاهلنا هذه القواعد ، التي ، كما تعلمون ، من يهتم بهذه القواعد على أي حال ، فما لدينا هو مجرد فوسفات وسكر وفوسفات وسكر وفوسفات وسكر وفوسفات وسكر. نعم؟ إذن ، إنها بنية بسيطة للغاية.

لا يوجد شيء يصعب تذكره حول هذا الأمر. ودائمًا ما يرتبط الفوسفات بالكربون الأساسي الثلاثة للسكر السابق وبالكربون الأساسي الخمسة للسكر التالي.

نعم؟ لذلك ، غالبًا ما نتحدث عن سلاسل الحمض النووي التي تنمو من الطرف الخامس إلى النهاية الثلاثة. وهذا يربك علماء الأحياء غير الجزيئية بلا نهاية. ما الذي نتحدث عنه ، خمسة نهايات أولية وثلاثة نهايات أولية؟ هذا ما نتحدث عنه.

لكن الإضافات يتم تحفيزها على الكربون الأساسي الثلاثة لهذا السكر. ينمو عند نهايته الثلاثة. إذن لديك سكر ، فوسفات ، سكر ، فوسفات ، سكر ، فوسفات. هذا كل شيء.

كلنا انتهينا. حسنًا ، هناك قواعد ، أعتقد أيضًا ، أليس كذلك؟ لذلك ، سوف نذكر هذه القواعد.

القواعد هي نوعان. هناك البيورينات.

الأدينين والجوانين من البيورينات. وهناك حلقات مكونة من ستة أعضاء مع حلقة من خمسة أعضاء. وهناك قاعدتان تدعى بيريميدين ، وهما أصغر ، الثايمين والسيتوزين. وهناك ست حلقات أعضاء. ولديهم بعض الكربون وبعض النيتروجين وبعض الأكسجين وبعض الهيدروجين.

لكن ، عليك أن تعترف أنه مقارنة بالبروتينات ، هذا ممل جدًا. إنها مجرد سلسلة طويلة من فوسفات السكر. واثنين من البيورينات ، أشياء أكبر قليلاً ، واثنين من البيريميدين ، وأشياء أصغر قليلاً. هياكل متشابهة جدا لهذين الاثنين. لم أكترث حتى للتركيز على الاختلاف. وبالمقارنة مع ثراء البروتينات ، لا توجد طريقة يمكن أن يحدث بها أي شيء مثير للاهتمام. كان هذا بالتأكيد هو التفكير في ذلك الوقت.

عليك أن تفهم مدى أهمية الأفكار السابقة والتحيز المسبق للعلم. ينظر الناس إليه ويقولون إنه يجب أن يكون جزيءًا بنيويًا. إنها سقالات.

إنها مثل الأزرار الموجودة في جدار المنزل الذي تقوم ببنائه أو شيء من هذا القبيل. ليس مثيرًا للاهتمام.

إذن ، ماذا يحدث؟ حسنًا ، كما تعلم ، يستغرق الأمر وقتًا لتسوية الأمور. يعود الناس إلى هذه المشكلة. أي أفكار؟

أعني أنني أعطيتك سببًا واحدًا لعدم إحداث ذلك تأثيرًا كبيرًا ، لأنه كان ، كما تعلمون ، الحمض النووي كان نوعًا من الجزيء الممل ولم يكن الناس متأكدين حقًا من أن هذا كان صحيحًا. يمكن أن تكون قطعة أثرية ، أليس كذلك؟ ربما جاء بعض البروتين المهم للركوب مع فصيل الحمض النووي ، أليس كذلك؟ ما هو سبب آخر لعدم اهتمام الناس بهذه النتيجة؟

آسف؟ كانت مجرد بكتيريا. أي شيء آخر؟ لا يمكن أن أتخيل ، أليس كذلك ، كيف يمكن لهذا الحمض النووي أن يشفر الإنزيم. أي شيء آخر؟ تاريخ.

إنها في منتصف الحرب العالمية الثانية. ربما كان لدى الناس أشياء أكثر أهمية ليفعلوها ، أليس كذلك؟ لذا ، كان هذا في منتصف الحرب العالمية الثانية أيضًا. من الجدير بالذكر أن هؤلاء الرجال يعملون في وسط مدينة نيويورك في معهد روكفلر وهم في منتصف الحرب العالمية الثانية.

على أي حال ، انتهت الحرب وبعض العمل مستمر في هذا الشأن.

ويتخذ العمل هجومًا مختلفًا نوعًا ما.

بدلاً من البكتيريا العاملة الآن ، هناك عمل هنا على فيروسات بكتيرية معينة. لذا ، بدلاً من ذلك ، انظر ، تحصل البكتيريا على خصائصها هنا. بدلاً من استخدام البكتيريا لإصابة الفئران ، استخدم هيرشي وتشيس وآخرون في ذلك الوقت الفيروسات لإصابة البكتيريا. إذن ، البكتيريا هنا هي الضحية. وقد وجد الناس ودرسوا هذه الأشياء الصغيرة المثيرة للدهشة حقًا والتي يمكن أن تؤثر على البكتيريا وتقتلها. هذه الجسيمات التي لديها هذه الأشكال المضحكة كانت تسمى العاثية. ماذا تعني فج؟ لتناول الطعام.

أكلة البكتيريا. كانت الجراثيم هي هذه الفيروسات الصغيرة. كانوا صغار بشكل لا يصدق. يمكنك ترشيحها من خلال مرشحات صغيرة جدًا. ومع ذلك ، عندما تضيفها إلى البكتيريا فإنها تقتل البكتيريا.

كانت هذه أشياء بسيطة للغاية. أنا متردد في تسميتها مخلوقات. هل هم على قيد الحياة؟ هذا سؤال مفضل يود الناس مناقشته. يقولون الفيروسات حية؟

والجواب من يهتم؟ أعني أن الأمر يعتمد على ما تريد أن تعنيه كلمة "حية". بالنسبة لي ، إنه ليس على قيد الحياة لأنه لا يمكنه التكرار من تلقاء نفسه بدون مضيف ، لذلك لن أسميه حيًا.

لكن ، على أي حال ، سأشير إليهم بشكل فضفاض على أنهم هذه المخلوقات التي تأكل البكتيريا. كانت بسيطة جدا. وكل ما كان لديهم بالفعل هو بعض الحمض النووي في قفيصتهم ، هذه القفيصة هنا ، وبعض البروتين. لكنها يمكن أن تلتصق ببكتيريا وبعد فترة زمنية معينة تتسبب في انفجار البكتيريا وتنتج الكثير من العاثيات البنت ، والكثير من العاثيات البنت. يمكن أن تتكاثر داخل هذه البكتيريا.

لذا ، بطريقة أو بأخرى ، هذا ، بينما قد لا أرغب في تسميته على قيد الحياة ، بالتأكيد يمكنه إعادة إنتاج نفسه ، أو على الأقل بمساعدة بكتيريا يمكن أن تتكاثر. عندما اكتشف الناس هذه العاثية لأول مرة ، ماذا تعتقد أنهم يريدون أن يفعلوا بها؟ آسف؟ نعم. أين؟ في البشر.

كانت الفكرة الأولى حول ما يجب فعله مع العاثيات عبارة عن مجموعة كاملة من الروس المثيرين للاهتمام الذين أرادوا تكوين كميات كبيرة من العاثية وجعل الناس يشربونها.

لذلك ، سوف يقتلون كل بكتيرياهم. وكانت هذه هي الأفكار المبكرة للمضادات الحيوية. لم يتم الخروج بهذه الطريقة تمامًا.

لكن ، كما تعلم ، لدى الناس كل هذه الأفكار المثيرة جدًا ، يا إلهي ، لدي شيء لقتل البكتيريا ، دعنا نسكبها على المريض ونرى ما إذا كان ذلك مفيدًا لهم.

كما تعلم ، لهذا السبب توجد مجالس مراجعة مؤسسية أيضًا للتأكد من أنه لا يمكنك فعل ذلك فورًا.

يجب على شخص آخر أن يفكر في الأمر أيضًا.

اتضح أنها ليست طريقة رائعة لقتل المرضى ، لقتل البكتيريا ، آسف. لا ، إنه لا يقتل المرضى في الواقع ، لكنه لا يقتل البكتيريا جيدًا في البشر أيضًا.

على كل حال. لذا ، كان السؤال كيف تقتل هذه الفيروسات البكتيريا؟ بطريقة ما يقومون بحقن شيئًا ما في البكتيريا ، مما يؤدي إلى حدوث شيء ما ، مما يتسبب في تكوين جزيئات الفيروس. لا أضع نقطة جيدة جدًا في ذلك لأن هذا كل ما يمكن أن تقوله حقًا في هذه المرحلة ، يحدث شيء ما ويخرج شيء ما.

إذن ، ما الذي يحدث؟ كيف يمكننا معرفة ما يحدث؟

نعم. من خلال رؤية ما تبقى. كيف يمكننا أن نرى ما تبقى؟

كونك عمليًا حقًا ، كيف سنخبر؟

انظر بصريًا ، لكن تبين أن هذا أمر صعب للغاية.

يجب أن تكون لديك عيون جيدة حقًا لتتمكن من القول إن البروتين لا يزال موجودًا ولكن ليس الحمض النووي أو الحمض النووي.

لأن الفكرة كانت أنه إذا كان هذا الشيء يقوم بحقن الحمض النووي الخاص به ، فلا بد أن الحمض النووي يحمل التعليمات الخاصة بصنع العاثية ، وستكون هذه مادة وراثية. لذا ، ما نريد أن نظهره هو أن البروتين يبقى بالخارج والحمض النووي يدخل. لكن كيف سيحدث ذلك ، كيف تفعل ذلك عمليًا؟

تبين أن وضع العلامات المشعة هو أفضل طريقة للقيام بذلك.

إذا تمكنا من تسمية الحمض النووي بشكل إشعاعي بعلامة واحدة والبروتين بتسمية مختلفة ، يمكننا أن نرى أي نظير مشع يدخل البكتيريا. أي مرشحين لعنصر يمكننا استخدامه لتسمية الحمض النووي الذي لن يكون في البروتين؟

آسف؟ أنا آسف؟ أوه ، من كان لديه واحد؟ اليورانيوم.

شخص ما يفكر في الحرب العالمية الثانية هنا ، صحيح ، سيكون هناك بعض اليورانيوم الاحتياطي. المشكلة في ذلك هي أن الحمض النووي لا يحتوي في الواقع على اليورانيوم ، وبالتالي عندما تضع اليورانيوم فيه فلن يظل الحمض النووي. نود أن نسميه بعنصر موجود بالفعل في الحمض النووي. لذا فإن الاختلاف الوحيد هو أنه من النظائر المشعة. الفوسفور. الفوسفور.

حسنًا ، من الواضح أن هناك فسفورًا في العمود الفقري لفوسفات السكر.

هل يوجد فوسفور في حمض أميني نموذجي؟ أي من الأحماض الأمينية العشرين؟ خالٍ من الفوسفور. رائعة. لذلك ، يمكننا استخدام نظير الفوسفور. يمكننا تسمية P32 الحمض النووي.

ولكن كيف تصنع عاثيات حية تحمل الفوسفور المشع؟ أعني أي نوع من الكيمياء الفاخرة تحتاج لفعل ذلك؟ نعم؟ مثالي إذا كنت تزرع البكتيريا في النشاط الإشعاعي ، في المتوسط. إذا قمت بزراعة الفيروس والبكتيريا في وسط يحتوي على الفوسفات المشع ، فإن البكتيريا والفيروس يعتنون به من أجلك.

يتم دمج الفوسفات تلقائيًا. لذا ، ليس عليك القيام بأي كيمياء. أنت فقط تغذي الفوسفات ، الفوسفات المشع في الوسط. وسيتم تسمية العاثية التي يتم إنتاجها بشكل إشعاعي.

تنقيتها واستخدامها في تجربتك. وبالمثل ، ما الذي سنسميه بروتيناتنا؟

كربون؟ رقم الهيدروجين؟ رقم الأكسجين؟ نتروجين؟ لا ، لأن القواعد بها نيتروجين. سلفا. لدينا فقط السلفا.

أين ستكون السلفا؟ لذلك ، على سبيل المثال ، السيستين مع الثيامين ، حسنًا ، لدينا السلفا. هنا S35.

لذلك ، يمكننا أخذ البكتيريا ويمكننا ، يمكننا أخذ العاثيات ، ومن خلال زراعتها في وجود الحمض النووي المشع ، لا ، الفوسفور المشع ، P32 وتنميتها في وجود السلفا المشعة ، S35 ، نحن على وشك إنتاج العاثية التي تم تصنيفها. نعم؟ لذلك ، P32 ، S35. الآن نحن نصيب البكتيريا بها. اسمحوا لي أن آخذ أنبوب كبير هنا.

سأضيف البكتيريا. لقد حصلت على العاثية هنا. جزيئات الملتهمة متصلة بالبكتيريا وسيقومون بحقن كل ما يحقنونه. الآن ماذا علينا أن نفعل؟ علينا التخلص من جزيئات العاثية من البكتيريا.

أريد التخلص منها ومعرفة ما تبقى مع الجزيئات الفيروسية وما يدخل البكتيريا. لذا ، كيف يمكنني الوصول إلى هناك باستخدام الملقط وفصل كل فيروس عن البكتيريا؟

تبين أن الغسيل ليس قويا بما فيه الكفاية. عليك أن تتغلب على هذه الأشياء ، لذا فأنت تحتاج حقًا إلى بعض الإثارة القوية بشكل لا يصدق. لذلك ، تم استخدام أجهزة متخصصة لخلق إثارة شديدة. ما هي الأجهزة المتخصصة التي تدرك أنها تفعل ذلك؟ الخلاطات. خلاطات المطبخ.

تبين أن خلاط Waring هو الجهاز المخبري المثالي لهذه التجربة. وهذا يُعرف في الواقع باسم تجربة Waring Blender. تأخذ البكتيريا مع الملتهمة الملحقة بها ، وتتركها تعلق وتفعل ما سيفعلونه ، وتحقن الحمض النووي الخاص بهم ، كما نعلم تبين أنه الإجابة الصحيحة. ثم تضغط على الهريس ثم vrrrr ، فتتساقط الجزيئات الفيروسية. لذا ، من المهم أن تعرف كيف تحدث الأشياء حقًا. إذن ما يحدث هو فصل البكتيريا عن هذه الجزيئات.

واتضح أن هذه الجسيمات هي أن الجزيئات الفيروسية أخف بكثير وأقل كثافة بكثير من البكتيريا. لذا ، كيف نفصل بينهما؟

الطرد المركزي لهم. نحن نطردهم.

الجسيمات البكتيرية الموجودة في المادة الطافية هي قفيصتنا العاثية. والآن ماذا سنفعل؟

نأخذ هذه الأشياء ، ونقيس النشاط الإشعاعي في المادة الطافية ، أي المادة التي تبقى في الأعلى ، ونقيس النشاط الإشعاعي في الحبيبات. وماذا ينتهي بنا المطاف برؤية؟

أين معظم P32 ، ما يظهر في بيليه؟

يظهر P32 في الغالب في الحبيبات. لا يوجد S35 في الحبيبات؟ كما تعلم ، في قصة الكتاب المدرسي ، بالطبع ، لا يوجد S35 لأنهم يريدون أن يكون لطيفًا ونظيفًا. ولكن في الواقع سيكون هناك بعض S35. لكنه كان ، كما تعلم ، أقل من 1٪ من S35 ينتهي به المطاف في الحبيبات. يبقى معظم S35 هنا في طاف. هل يدخل كل الفسفور؟

لا بالطبع لأ. لم تلتصق بعض الفيروسات ولا يدخل كل شيء. لذلك ، لا يزال هناك فوسفات مشع في المادة الطافية. لكن اللافت في هذا هو أن الحبيبات قد حصلت بشكل أساسي على الفوسفور المشع ، وليس السلفا المشعة ، وبالتالي يمكننا أن نستنتج أن ماذا؟ حسنًا ، دخل المزيد من الحمض النووي أكثر من البروتين. هل يحق لنا بالتالي تضمين أن الحمض النووي هو المادة الوراثية؟ لماذا ا؟

حسنًا ، أعني أن 1٪ كبريتات تتعقب بروتينًا ثانويًا وهذا هو السر. لا يمكنك ذلك ، من الصعب جدًا استبعاد عدم وجود ملوثات تنتقل مع الحمض النووي.

وإذا كنت حقًا لا تصدق الحمض النووي ، فيمكنك أن تكون فظًا وتقول ، حسنًا ، أنا لا أعتقد أنك قمت بتنقيته لدرجة أنه يمكنك استبعاد أن بعض مكونات البروتين الثانوية تمنح الوراثة حقًا. في الواقع ، عندما تنظر عن كثب حقًا ، أعتقد أن الكيمياء الحيوية لأفيري ومكارتي وماكلويد كانت أنقى من نقاء هذه التجربة.

ولكن بحلول هذه المرحلة ، بدأ التفكير في التحول نحو الحمض النووي باعتباره جزيءًا وراثيًا معقولاً. بالإضافة إلى ذلك ، كان السطر الثاني من الإثبات ، يختلف عن المكورات الرئوية ، باستخدام نظام مختلف ، وكلاهما يشيران إلى نفس الإجابة. وتحول المد الفكري إلى إدراك أن هذا ربما كان صحيحًا ، والسبب الذي جعل هذه التجارب تشير إلى الحمض النووي هو الحمض النووي يجب أن يكون الإجابة الصحيحة. لكن ، بالطبع ، كيف كانت الإجابة الصحيحة؟ ما الذي يمكن أن يمنحه الحمض النووي لهذه الخصائص؟ كان هذا لا يزال غير واضح في عام 1953 ، ولكن ليس لفترة طويلة. أصبح واضحا نسبيا بعد ذلك بوقت قصير.

وبالطبع ، تم توضيح ذلك من خلال فهم بنية الحمض النووي ، الحلزون المزدوج.

لا أحد هنا لم يسمع باللولب المزدوج. ربما لا يوجد أحد ، ولا راشد لا يعرف شيئًا عن الحلزون المزدوج وكل ذلك ، لكن مع ذلك أريد أن أتوقف وأفكر قليلاً أيضًا ، سأقول في ملاحظة شخصية ، هذه هي السنة الأولى التي أدرس فيها هذا الفصل بعد ذلك ، المرة الأولى التي قمت فيها بتدريس هذا الفصل عندما لم يكن كريك وواتسون على قيد الحياة.

قد يعرف البعض منكم أن فرانسيس كريك ماتت في الصيف الماضي.

الذي كان حزينا جدا. لقد كان شخصًا رائعًا ، وكما قلت ، كان مندل أحد أبطالي.

كان فرانسيس كريك أيضًا أحد أبطالي. لقد كان مجرد شخص غير عادي. لكن جيم واتسون لا يزال على قيد الحياة ويركل ولا يزال نشطًا للغاية. وهكذا ، على أي حال ، أنت لست ببعيد. لذا ، أخبركم قليلاً عن هذه الأشياء مثل التاريخ ، لكن هذا التاريخ الذي أخبركم عنه ، هؤلاء الناس ، في الغالب ، على الرغم من مرور فرانسيس ، أحياء وركل. جيم واتسون لا يزال على قيد الحياة.

في الواقع ، لا يزال مكارتي على قيد الحياة. إنه حقًا على أي حال.

لذا ، عام 1953 ، بعد عام واحد فقط ، يعمل جيم واتسون وفرانسيس كريك في إنجلترا. واطسون هو طالب في ولاية إنديانا ، وهو عالم طيور سابق ، كان مهتمًا بعلم الطيور في الأصل ، ثم درس المزيد من علم الأحياء وجاء إلى إنجلترا لأنه أراد دراسة الجين. فرانسيس كريك ، عالم فيزياء عمل في الأميرالية خلال الحرب العالمية الثانية.

وبالطبع ، ما فعلوه كان على أساس قدر هائل من النمذجة والحصول على رؤية صور حيود الأشعة السينية التجريبية لروزلين فرانكلين من لندن التي صنعت نموذجًا.

والنموذج جميل بهذا الشكل ، ولم أرسمه إلى أبعاده الصحيحة ، لكن هذا الهيكل الحلزوني المزدوج الجميل.

خمسة أعداد رئيسية ، سلسلة واحدة من الحمض النووي تسير في اتجاه واحد ، من خمسة إلى ثلاثة أعداد أساسية. سلسلة مضادة متوازية من الحمض النووي تسير في هذا الاتجاه ، من خمسة إلى ثلاثة أعداد.

كان بناء جميل. كتب جيم واتسون كتابًا كاملاً عن اكتشاف هيكل اللولب المزدوج ، وما زلنا بعد 51 عامًا فقط. كان ، أي شخص لم يقرأ The Double Helix ، هذا الكتاب ، يجب عليه حقًا. إنه أحد الكتب الرائعة في الأدب العلمي ، وهو في الواقع مدرج في قوائم العديد من الأشخاص لبعض الكتب العظيمة في القرن العشرين.

إنها قصة تنافسية رائعة لسباق كريك وواتسون ضد لينوس بولينج. إنه ، كما تعلم ، جاء شخص ما وتناول الغداء في كامبريدج مع كريك وواتسون.

وخرجوا وقالوا ، كان هذا قبل أن يكتشفوا الهيكل ، قبل حوالي عام أو نحو ذلك ، وقالوا إن هؤلاء الرجال أغبياء.

لا يمكنهم حتى حفظ بنية A و T و C و G ، وهم يحاولون إيجاد ، كما تعلمون ، بنية الحمض النووي.

هؤلاء الرجال لن يذهبوا إلى أي مكان. إذن ، هذا الشخص الذي سنعود إليه بعد قليل كان مخطئًا بشأن هذه النقطة بالذات. لأن ما فعله كريك وواتسون هو أنهما تلاعبوا بالنماذج ، وما انتهى بهم الأمر إلى ملاحظة عدة أشياء. أولاً ، من صور روزالين فرانكلين ، أن هذا كان حلزونيًا. يمكن أن تخبرك صور الأشعة السينية لكسر الصور في لمحة أن الهيكل كان حلزونيًا.

رأوا ذلك. ثم حاولوا صنع الحلزونات. الآن ، عرف الأشخاص الآخرون ، لينوس بولينج شيئًا ما على الأرجح أن الحمض النووي يجب أن يكون حلزونيًا ، وبطريقة ما فهمه بشكل خاطئ تمامًا.

لقد صنع نموذجًا بسيطًا للحمض النووي. صنع لينوس بولينج ، أذكى كيميائي في القرن ، نموذجًا مجنونًا للحمض النووي حيث أخذ العمود الفقري لفوسفات السكر ووضع كل العمود الفقري لفوسفات السكر في المنتصف ، وكان لديه ثلاثة منها. كان لديه نموذج حلزوني ثلاثي مع فوسفات السكر في المنتصف. وماذا يمكن أن تخبرني عن الشحن على هذه العمود الفقري لفوسفات السكر؟ سلبي جدا.

هل ستلصق مجموعة كاملة من الشحنات السالبة بالقرب من بعضها البعض في المنتصف؟ مستحيل. يمكن لأي شخص أن يعرف.

كان هذا خطأً في دوري الأدغال ، لذلك قال كريك وواتسون إن بولينج أخطأ. لقد وضعوا هذا النموذج معًا.

وكان مفتاح النموذج هو التعرف على الاقتران الأساسي ، والتعرف على الاقتران الأساسي. هذا إذا أخذت الثيامين هنا وأخذت الأدينين هنا. أن هاتين المجموعتين ستشيران إلى بعضهما البعض بطريقة تؤدي إلى تكوين رابطتين هيدروجينيتين بمسافة مميزة معينة. وليس ذلك فحسب ، بل يمكن أيضًا أن يتناسب السيتوزين والجوانين مع نفس المسافة.

وسيكون لديهم ثلاث روابط هيدروجينية.

وهنا NH، H، doo، doo، doo، doo، doo، doo، doo، ثلاثة روابط هيدروجينية. وسوف يتناسبون مع ، ماذا لدي؟ أووبس. شكرا لك. نقطة جيدة.

تلك هي المشكلة. نعم. حسنًا ، إنه فوضوي قليلاً ولكن على أي حال. نهاية العمل هنا هي ثلاث روابط هيدروجينية واثنين من روابط الهيدروجين ، وكلاهما يتناسب تمامًا مع نفس المسافة. لذلك ، يمكن أن يكون لهذا الحلزون المزدوج هنا إما As و Ts أو Gs و Cs أو Cs و Gs أو Ts و As.

وكانوا جميعًا يتناسبون تمامًا مع بعضهم البعض.

الآن ، كانت هناك ملاحظة قديمة ، وليست قديمة ، كانت هناك ملاحظة طافية في ذلك الوقت تقول عندما تحلل مقدار As و Ts في الحمض النووي ، لقد اكتشفت دائمًا أن كمية A تميل إلى أن تكون قريبة جدًا من كمية T. تميل كمية C إلى أن تكون قريبة جدًا من كمية G.

على الرغم من أن هذه المبالغ يمكن أن تكون مختلفة. كان هذا بسبب عالم الكيمياء الحيوية يسمى Chargaff. وقد تم تسميتهم ، وهذا ما يسمى بقاعدة Chargaff أو قانون Chargaff أو ملاحظة Chargaff.

وأشار تشارجاف إلى أن النسبة المئوية لهذه المبالغ تميل إلى أن تكون متساوية ولكن لم تكن تعرف ماذا تفعل بها. هذا أوضح ذلك تمامًا.

كان جيدا جدا. تذكر أنني قلت أن شخصًا ما جاء عبر كامبريدج وقال إن هؤلاء الرجال كانوا من الديوك الرومية ، وكان كريك وواتسون من الديوك الرومية لأنهم لم يتمكنوا حتى من تذكر الهيكل وكل ذلك؟ كان هذا كيميائيًا متميزًا جدًا قال هذا عن كريك وواتسون. كان Chargaff.

جاء Chargaff وقال إن هؤلاء الرجال هم من الديوك الرومية.

لكنها كانت قاعدة Chargaff التي فاتت Chargaff أهمية. كان يشعر بالمرارة حيال هذا خلال معظم حياته.

وهناك اقتباس رائع للغاية قاله Chargaff عندما اشتهر Crick و Watson باللولب المزدوج للحمض النووي.

دعنا نرى ما إذا كان بإمكاني الحصول عليها بشكل صحيح. يقول إن مثل هذه الخنازير يجب أن تلقي بظلال عملاقة ، في إشارة إلى كريك وواتسون ، أن مثل هذه الخنازير يجب أن تلقي مثل هذه الظلال العملاقة فقط تظهر مدى تأخر اليوم. على أي حال ، لم يكن سعيدًا.

حسنًا. الآن ، كان هذا أمرًا مهمًا.

أدرك كريك وواتسون أن هذا مهم جدًا. تسابقوا لنشر ورقة حول هذا الموضوع. أرسلوه إلى الطبيعة.

إنها جوهرة من الورق. إنها صفحة تقريبًا في النص.

انها قصيرة جدا ، واضحة جدا ، هذه الصورة الجميلة مستمدة من زوجة فرانسيس كريك ، أوديل. وهي مجرد ورقة ساحرة. إنهم يعرفون أنهم كسروا سر الحياة. لماذا يعرفون أنهم كسروا سر الحياة؟ لأن أهم شيء في هذا النموذج هنا ليس هيكله في حد ذاته.

ولكن هذا يشرح كيف يمكن تكرار جزيء الحمض النووي ، وكل ما يتطلبه الأمر بطريقة ما هو أن يتفكك هذين الخيطين ، ومن يعرف كيف ، وعندما يتفكك كل منهما يمكن أن يعمل كنموذج للآخر لأنه منذ ذلك الحين كما هو الحال دائمًا ، تتطابق Ts و C دائمًا مع Gs ، كل خصلة لديها معلومات كافية عن الأخرى.

هذه هي الطريقة التي يحدث بها التكرار. لديك خيطين ، كل منهما يحتوي على معلومات كافية لتشفير الآخر.

إنهم يتفككون بطريقة ما. كل منهم بمثابة نموذج للآخر. وهذا هو الذي. هذا هو سر الحياة ، كيف تكرر الحياة نفسها. ليس ذلك فحسب. لقد شرحنا التكرار. ماذا عن الطفرة. ما هي الطفرة؟ في بعض الأحيان يخطئ. في بعض الأحيان المسامير. لذلك ، بالنسبة لنموذج كيميائي حيوي صغير ، قمنا بشرح التكاثر والطفرة. انها فعلا جميلة.

الآن ، الشيء ، في كتابة هذه الورقة وإيصالها إلى المجلة ، لم يكن هذا بالأمر السهل لإنجازه بسرعة.

لا يمكنك ، لم يكن لديك الوقت لشرح كل هذه التفاصيل.

لقد أرادوا المشاركة في ادعائهم حول هذا الأمر ، لذا قاموا بكتابة الهيكل. وبدلاً من الخوض في التفاصيل حول كيفية تفسير هذا التكرار و dah ، dah ، dah ، dah ، dah ، dah ، dah ، dah ، هناك جملة واحدة في الورقة ، الجملة الأخيرة من الورقة التي يقولون فيها فقط أنها لا نجا من ملاحظة أن هذا النموذج يشرح التكرار وكل شيء آخر. في الأساس ، الجملة الأخيرة تقول ، وبالمناسبة ، لم تفلت من ملاحظة أن هذا يفسر سر الحياة. على الرغم من أنها لم تقل ذلك على هذا النحو.

إنها الجملة الأكثر رعبا في الأدبيات العلمية.

إنها حقًا مجرد جملة رائعة هناك.

ثم عادوا بعد دقيقتين وكتبوا ورقة تشرح ما يقصدونه وكل ذلك ، لكنها مجرد جملة رائعة.

لذلك ، سوف تسمع علماء الأحياء الجزيئية يشيرون ، ويستخدمون العبارة في حديثهم ، ولم يغب عن ذلك ملاحظتنا.

ودائمًا ما يتم إحياء ذكرى هذه الجملة بالذات في مقالة كريك وواتسون هذه. حسنًا ، الآن ، آخر شيء. نعم؟

كان جيم واتسون يبلغ من العمر 25 عامًا وكان فرانسيس يبلغ من العمر 35 عامًا عندما فعل ذلك.

نعم فعلا. كان يبلغ من العمر 25 عامًا عندما فعل ذلك. هذا صحيح.

أشياء مدهشة جدا. لذا ، النقطة الأخيرة التي أريد أن أتطرق إليها ، ولست متأكدًا من أنني سأصل إلى هناك ، لكن هذا النموذج ، هذا النموذج هنا للحمض النووي يتفكك وكل خصلة تعمل كقالب للخيط الآخر يسمى النسخ المتماثل شبه المحافظ. هذا هو أحد الخيوط المستخدمة كقالب للخصلة الأخرى ، لذلك هناك خصلة قديمة وخيط جديد تم صنعه. من الناحية النظرية ، يمكنك أن تتخيل أن تكرار الحمض النووي لم يحدث على هذا النحو.

لكن بدلاً من ذلك ، بطريقة ما ، لا أستطيع أن أتخيل كيف ، لكن يمكنك أن تتخيل ، وكان الناس على استعداد لتخيل ذلك ، أن الخيوط القديمة بقيت معًا ولكن بطريقة ما أصبحت نموذجًا لصنع حلزون مزدوج جديد دون استخدامها فعليًا. هذا النموذج من الخيوط التي تعمل في الواقع كقالب من شأنه أن يتنبأ بأن كل حلزون مزدوج جديد للحمض النووي كان ، في الواقع ، مكونًا من خيط قديم وآخر جديد.

إذا تمكنت من إثبات ذلك ، فستحصل على تأكيد حقيقي لنموذج Crick Watson هذا ، النسخ المتماثل شبه المحافظ. وهكذا ، فإن الطالب الشاب ، اثنان من الطلاب ، مات ميسيلسون ، الذي لا يزال يعمل على الطريق في جامعة هارفارد وشخص رائع ، وفرانك ستال ، الذي لا يزال يعمل في أوريغون ، أثبت أن الحمض النووي الجديد الذي تم صنعه بعد كل جيل كانت ، في الواقع ، مكونة من خيط قديم واحد وخيط جديد.

كيف يمكن أن تفعل ذلك؟ آسف؟ وضع العلامات المشعة. لكن كيف يمكنك تسميته إشعاعيًا بحيث يمكنك أن ترى أنه ، لديك حلزون مزدوج نصف واحد ونصف الآخر؟

القديمة التي تم تصنيفها بـ ، حسنًا ، بنظير واحد. في الواقع تبين أنه نيتروجين. الجديد بنظير جديد.

قل N14. يمكنك عمل النيتروجين الثقيل والنيتروجين العادي.

وإذا كان ما يمكنك فعله هو إنماء الحمض النووي الخاص بك ، فعندما تزرعه لأول مرة في النيتروجين الطبيعي ، ثم تنتقل إلى N15 ، النيتروجين الثقيل ، يمكنك صنع جزيئات الحمض النووي التي كانت نصف قديمة ، ونصف جديدة ، وبالتالي نصفها موسومة بالنيتروجين الطبيعي ، نصف المسمى بالنيتروجين الثقيل. وكيف يمكنني إثبات أن جزيئات الحمض النووي هذه كانت هجينة بنسبة 50/50؟ ما هي الخاصية التي سأكون قادرة على اختبارها؟ حسنًا ، تبين أن النشاط الإشعاعي يصعب حقًا تحديد كثافة الوزن. اتضح أن الكثافة ، إذا كان بإمكاني فقط قياس كثافة الحمض النووي ، فسأظهر أنه إذا كان النموذج شبه المحافظ صحيحًا ، فستكون للجزيئات الآن كثافة متوسطة بين كل النيتروجين الثقيل وكل النيتروجين الخفيف.

كان عليهم عمل تقنية طرد مركزي حساسة للغاية ، طرد مركزي متدرج الملح حيث يمكنك وضع الحمض النووي عليه. كان لديك تدرج ملحي جيد جدًا تم نسجه في جهاز طرد مركزي.

واعتمادًا على المكان الذي هاجر إليه الحمض النووي ، يمكنك قياس كثافة الحمض النووي. وكانوا قادرين على إظهار أنه ، في الواقع ، سلاسل الحمض النووي التي تم نسخها حديثًا لها هذه الكثافة المتوسطة التي يمكن توقعها من النموذج شبه المحافظ.

وهكذا ، في الواقع ، عند هذه النقطة ، أعتقد أن النموذج شبه المحافظ راسخ جيدًا. بمعنى ما ، قد تقول إن جمال اللولب المزدوج كان تقريبًا أحد هذه النتائج العلمية النادرة جدًا حيث عندما تنظر إليه تقول إنه لا يمكن أن يكون خاطئًا. يشرح الكثير.

إنها جميلة جدًا. لكن ، كما ناقشنا من قبل ، هذا لا يكفي. أنت بحاجة إلى بعض الأدلة على أنها حقيقية.


الوحدة 1: أدوات الحمض النووي والتكنولوجيا الحيوية

مرحبًا بكم في محاضرة اليوم ، سنتحدث عن أدوات الحمض النووي واستنساخ الجينات ، لذلك في المحاضرة السابقة ، تعرفت على المفاهيم النظرية لاستنساخ الحمض النووي ، اليوم ، ستتعرف على الخطوات المختلفة التي ينطوي عليها أداء استنساخ الحمض النووي في إعداد المختبر ، سترى أيضًا كيف يتم إدخال الجين المهم في ناقل ثم يتم اختياره بناءً على وجود جين مضاد حيوي ، لذا ، دعونا نبدأ جلسة عرض المختبر الآن ، مرحباً بالجميع اليوم سنناقش حول سير عمل الاستنساخ الجزيئي. يحتوي الاستنساخ الجزيئي على بعض الخطوات الأساسية التي سنقوم بها واحدة تلو الأخرى ، لذلك أولاً ما نحاول القيام به هو إدخال جين غريب إلى كائن حي والذي نشير إليه عادةً على أنه إدخال ، لذلك هذا هو أدخل العينة ، لذا ، ما نقوم به هو أن نأخذ إدخال الحمض النووي الخاص بنا ، ونقوم بإدخاله في جزيء ناقل يُعرف عادةً باسم ناقل ، لذلك تشتمل النواقل الأكثر شيوعًا على البلازميدات ، وفي هذه الحالة نستخدم DNA البلازميد الذي نذهب إليه لإدخال جين غريب في إدخالنا ، السوثيرا هي كما نعرف البلازميدات ، تحدث بشكل طبيعي في البكتيريا وعلى مر السنين تم إجراء الدراسات ، وقد رأيت أن هذه البلازميدات لديها أيضًا بعض الجينات المقاومة للمضادات الحيوية. مضاد حيوي خاص للبكتيريا ، لذلك إذا نمت البكتيريا في ظل حالة المضاد الحيوي تلك ، فإنها لن تتأثر بنموها وستنمو بشكل طبيعي تمامًا. لإدخال الإدخال الخاص بي إلى المتجه ، فلنبدأ بالتجربة ، وقد أخذنا ناقل DNA أيضًا ، لدينا إدخال DNA ما سنفعله هو أننا سنقوم بمعالجتها باستخدام إنزيمات تقييدية ، وستقوم الإنزيمات التقييدية قطع هذه الحمض النووي وسيقومون بإنشاء نهايات متوافقة ، بحيث يمكن للإدخال والناقل أن ينضموا ويشكلوا بنية دائرية تمامًا لذلك ، سنقوم بتنفيذ عملية الهضم التقييدية بشكل منفصل لإدخال ناقل ، لذلك ما نحتاج يجب أن نأخذ أولاً ناقلًا ، ثم نضيف حاجز الإنزيم المقيد الذي يحتاجه الإنزيم لإجراء عملية الهضم ، ونضيف أيضًا الماء لتشكيل الحجم وفي الخطوة الأخيرة ، نضيف الإنزيم ، لذلك بشكل منتظم. تمت إضافته بكمية صغيرة جدًا ، لذلك سأستخدم ماصة مختلفة لذلك ، في هذه الحالة ، نستخدم إنزيم EcoR1 ، لذلك خلال العملية نحتاج إلى التأكد من تنفيذها باستخدام ظروف معقمة ، لذلك يجب تعقيم الحافة ، يجب أيضًا أن تكون الأنابيب معقمة ، وفي نفس الوقت يجب أن نقوم بتنفيذ رد الفعل بالكامل على الجليد. لذا ، الآن لقد صنعت كوكتيل هضم تقييد الكوكتيل للناقل ، سأفعل نفس الشيء للإدخال وبعد ذلك سنفعل احتفظ بالأنابيب عند 37 درجة وهي درجة الحرارة المثلى لكي تعمل الإنزيمات. لذلك ، أنا الآن أحمل هضمًا مقيدًا للإدخال ، لذلك هذا هو الإدخال ، سأضيف المخزن المؤقت للتقييد ، لذلك أقوم بإضافة مختلف أحجام لكل من المكونات و أ وفقًا لذلك ، أقوم بتعديل الماصة أيضًا ، والآن أقوم بإضافة الماء ، لذا فإن آخر شيء هو الإنزيم ، لذلك سأقوم بتدوير الأنابيب ، بحيث يتم خلط المكونات بشكل صحيح ، ثم سأعطيها دورة قصيرة ، حتى ينزل كل ما تمسك بالجدران ، الآن ، سنحتضن الأنابيب عند 37 درجة لمدة ساعة واحدة ، الآن سنحتضن الأنابيب عند 37 درجة ، لذلك ، ستتم الحضانة لمدة ساعة واحدة ، لذلك بعد التقييد ، تم إجراء عملية الهضم ، والخطوة التالية هي ربط الحمض النووي 2 ، لذلك لدينا ناقل الحمض النووي الخاص بنا بالإضافة إلى الحمض النووي الداخلي الذي تم قطعه بواسطة إنزيم التقييد ، لذلك سننضم الآن إلى الحلقتين المتوافقة باستخدام إنزيم الليجاز. هنا لدينا جميع مكونات التفاعل ، أولاً سنأخذ rDNA ، vectorDNA ، ثم نضيف الملحق ، لذلك بمجرد إضافة المتجه بالإضافة إلى الإدراج ، سنضيف المخزن المؤقت للربط ، لذلك قبل إضافة أي شيء ، لذلك نحتاج فقط لتمصه قليلاً ، تحتاج إلى مزجه قليلاً fer ، سأعطيها دوامة صغيرة ، سأضيف هذا إلى عمليات الربط الآن ، آخر شيء يتم إضافته هو إنزيم ligase مرة أخرى ، نحن نستخدم ماصة صغيرة لأننا نحتاج إلى كمية قليلة جدًا من الإنزيم ، سأعطيها دوامة قصيرة مرة أخرى إلى الإنزيم ، والآن أصبح مزيج الربط جاهزًا ، وسنقوم بتدويره قليلاً ، متبوعًا بدورة قصيرة ، والآن سنحتضن هذا في درجة حرارة الغرفة لمدة 3 ساعات ، وبعد الانتهاء من الربط ، فإن الخطوة التالية هي التحول ، لذلك بعد ربط المتجه والإدراج يشكلان بنية مغلقة تساهميًا وجزيء DNA هذا ، يتم إدخال جزيء الحمض النووي المدمج في خلية مضيفة ، لذلك في هذه الحالة تكون قد أخذت DH5 alpha خلية مضيفة ، والتي لا تحتوي على أي إنزيم تقييد ، والذي سيكون قطع أي حمض نووي غريب ، لذلك سنقوم بإدخال الحمض النووي الخاص بنا في هذه الخلية المضيفة ، بحيث يمكن أن ينتشر بشكل أكبر ، لذلك ، يتم تنفيذ هذه الخطوة داخل الغطاء الرقائقي في ظل ظروف معقمة ، لذلك داخل الغطاء ، لدينا مرشحات معقمة ، والتي قد تحافظ على أنا nside air clean. لذلك ، قبل أن نبدأ بالتجربة ، نقوم أولاً بتشغيل الأشعة فوق البنفسجية لمدة 10 دقائق ، وهذا يضمن أن تكون الظروف معقمة للغاية داخل الظروف ، وتضمن هذه الخطوة أن تكون ظروف غطاء المحرك داخل غطاء المحرك معقمة للغاية في ظل ظروف جيدة للعمل. لذلك ، بعد ذلك سنقوم بإيقاف تشغيل الأشعة فوق البنفسجية ونقوم بتشغيل المروحة وزر الضوء. الآن ، سنقوم بإجراء تجربة الإرسال ، لذلك لدينا عينة مرتبطة ، سنحتفظ أيضًا بمياه تحكم سالبة ، لذلك في جميع في التجارب ، نحافظ عادةً على تحكم سلبي ، لذلك لدينا خلايا مختصة وهي الخلايا المضيفة التي سنقدم فيها جزيئنا المترابط ، في أحد الأنابيب ، سنضيف جزيئنا المؤتلف ، في الأنبوب الآخر ، سنضيف سالبًا التحكم ، الماء ، هذا هو مزيج الربط الذي سنضيفه في خلايا الكفاءة ، لذلك سنقوم الآن باحتضان الأنابيب على الجليد لمدة 30 دقيقة ، الآن ، سنقوم بإعطاء العينات معالجة بالصدمة الحرارية ، لذلك سنحتفظ بالأنابيب عند 42 درجة مئوية لمدة دقيقتين يساعد العلاج بالصدمة الحرارية الخلية المضيفة على الحصول على الحمض النووي الغريب ، حيث تساعد هذه المعالجة بالصدمة الحرارية على إدخال الحمض النووي الغريب داخل الخلية المضيفة ، لذلك ، سنقوم الآن بإجراء عملية الطلاء ، كما نرى ، لدينا بالفعل صفائح LB agarplates. تحتوي الألواح على الكثير من المكونات ، والتي ستساعد البكتيريا على النمو بالإضافة إلى ذلك ، لقد أضفنا المضاد الحيوي الأمبيسلين لأن الناقل ، DNA البلازميد له جين مقاوم للأمبيسلين ، لذلك عندما نضع منتجنا المرتبط على هذا ، فقط تلك المستعمرات سوف تظهر التي تحتوي على متجه ، لذلك ، بالنسبة للوحة واحدة ، سأستخدم العينة المربوطة التي تم تحويلها إلى خلية مضيفة ألفا DH5. المنتج ، لذلك سأأخذ العينة ، لذلك سأضيف العينة في قطرات ، لذلك هذا هو الموزع الذي سأستخدمه للطلاء ، لذلك يتم غمس هذه الموزعة بالفعل في الإيثانول ، بحيث يتم قتل جميع الكائنات الحية الدقيقة إن وجدت و لذلك سوف أضعها في اللهب ، حتى يتبخر الكحول ، سأنتظر حتى تنخفض درجة حرارة الموزعة ، لأنه إذا كان الجو حارًا جدًا ، فقد يقتل عينة الحمض النووي الخاصة بي أيضًا ، يمكنني لمسها هنا ، بحيث تصبح رائع الآن ، سأبدأ بالطلاء ، لذلك سأقوم بالطلاء في حركات دائرية ، بحيث يتم توزيع العينة بشكل موحد ، سأفعل ذلك حتى النقطة التي أشعر فيها أن العينة بأكملها تنتشر بشكل موحد وعندما يبدو أن الأجار يبدو جافة قليلاً وهناك بعض الاحتكاك في تلك المرحلة سوف أتوقف. يحتاج المرء إلى التأكد من أننا لا نضغط بشدة وإلا قد ينتهي بنا الأمر إلى كسر الصفيحة أيضًا ، وسأظهر الغطاء بعض اللهب وسأبقيه مرة أخرى ، أنا بعد ذلك ، سأضع عينة التحكم السلبية التي ليست سوى ماء ، لذلك عادةً ما نحتفظ باللوحات بهذه الطريقة رأسًا على عقب وإلا ، إذا احتفظنا بها على هذا النحو ، فإنها في بعض الأحيان بسبب النهايات السائبة ، قد ينتهي بنا المطاف بالحصول على نوع من التلوث ، لذلك عادة ما نقلب رأساً على عقب. لقد انتهيت من الطلاء ، لذلك لبعض الوقت ، سأبقيها هكذا ، بطريقة مباشرة ، لاحقًا سأبقيها مقلوبة أيضًا. على شكل قطرات صغيرة ، انشرها بشكل موحد ، سأُظهر لهب الموزع الخاص بي ، وسأنتظر بضع ثوانٍ حتى تنخفض درجة حرارة الموزعة ، هكذا تبدو المنصة الخاصة بي. الآن ، بدأت أشعر ببعض الاحتكاك على اللوحة ، لذلك إذا قمت بوخزها أكثر ، فقد تنكسر ، لذلك في هذه المرحلة ، سأتوقف ، الآن سآخذ أطباقي وسأحتفظ بها في الحاضنة. ، كما ترون تتراوح درجة الحرارة من 37 إلى 38 وهو مثالي لنمو البكتيريا يمكنني أن أريكم صفيحة أخرى ، والتي قمنا بالفعل بتحويلها بالأمس وكيف تبدو لوحة التحويل. يحتوي على الكثير من المستعمرات في الداخل ، لذلك في هذه الحالة من كفاءة التحول لقد كانت y جيدة جدًا في بعض الحالات ، لا نحصل على العديد من المستعمرات ، لذلك في الوقت الحالي ، احتفظنا بصفيحتين في واحدة ، ونأمل أن يكون لدينا كفاءة تحويل جيدة وفي اللوحة الثانية ، يجب أن نتوقع أن نكون مكفوفين لأنه يوجد ماء فقط للتأكد من أن تجاربنا دقيقة تمامًا ولا يوجد بها تلوث. لذلك ، بمجرد حصولك على المستعمرات ، نحتاج إلى التأكد مما إذا كانت هذه المستعمرات تنعكس على جزيء مؤتلف لأنه كما تعلم بمجرد الانتهاء من عملية الهضم المقيدة ، يمكننا الحصول على أنواع مختلفة من المنتجات ، فقد يحدث أنه أثناء الربط ، فإن الناقل نفسه يرتبط بجزيء مرتبط ذاتيًا أو قد يحدث أن هناك فقط الإدخال الذي تحول إلى الخلية المضيفة ، لذا يجب التأكد مما إذا كانت هذه المستعمرات تمتلك بالفعل جزيء مؤتلف ، لذلك نحن على يقين من أنه لا يوجد إدخال هنا لأن الناقل يحتوي على مقاومة للمضادات الحيوية وهنا ، في الوسائط لدينا مضاد حيوي أمبيسلين. سوف ينمو المتجه على هذه ، والآن يمكن أن تكون هذه المستعمرات ناقلًا ذاتيًا مربوطًا أو يمكن أن تكون الجزيء المؤتلف الذي يحتوي على الملحق ، لذلك سنأخذ هذه المستعمرات ، لذلك سنأخذ هذه المستعمرات ، ونزرعها ، ونعزلها البلازميد وسنتحقق من حجمها ، لذلك هذا هو LBmedia ، هذه هي نفس الوسائط التي كانت ، والتي تعرفها بالفعل في الشكل الصلب في لوحة الأجار هذه ، لذلك ، تحتوي وسائط LB هذه على جميع المكونات ، وهو مطلوب عن طريق البكتيريا لتنمو ، لذلك سنلتقط مستعمرة ، ونضيف في وسط LB ، ونضيف أيضًا المضاد الحيوي ، المضاد الحيوي الذي يوجد بالفعل الجين المقاوم له على الناقل ، بحيث ينمو ناقلنا فقط ، لا شوهد تلوث آخر ، لذا ، سنضيف أولاً المضاد الحيوي ، هذا هو المضاد الحيوي الأمبيسلين ، كل شيء نقوم به بالقرب من اللهب ، حتى لا يكون هناك تلوث ، لا توجد فرصة لأي تلوث الآن ، سألتقط مستعمرة ، هذا مرة أخرى سنحتضن في 37 ليلة وضحاها ما يقرب من 16 ساعة لذلك ، هذه هي الحاضنة الاهتزازية التي سأحتفظ فيها بهذا الأنبوب للحضانة بين عشية وضحاها ، لذلك يمكنك أن ترى أن درجة الحرارة المحددة هي 37 وهي مثالية لنمو البكتيريا ، لذلك ، هكذا تبدو ثقافة البكتيريا. ، يمكنك أن ترى أنه عكر للغاية وبعد ذلك علامة على أن البكتيريا قد نمت بشكل صحيح بين عشية وضحاها ، لذلك هذا هو الأنبوب الذي احتفظنا به للتو للحضانة بين عشية وضحاها ، يمكنك رؤية لون الأنبوب ، إنه ليس كذلك عكر ، إنه شفاف ، لكن بعد النمو هكذا يبدو الأمر ، لذا ، في الختام ، آمل الآن أن تكون مفاهيمك لاستنساخ الجينات أفضل بكثير وأكثر وضوحًا الآن ، كما رأيت للتو جلسة عرض المعمل مع ظهور التقدم التكنولوجي ، يمكن إجراء الهندسة الوراثية في مختبر تم إنشاؤه بسهولة كبيرة الآن ، فلماذا قد تعلم أن الأمر يبدو واضحًا ، لكن استنساخ الجين غالبًا ما ينطوي على معرفة عملية التفكير وقد يستغرق تحسين المعلمة بالكامل عدة أشهر من الوقت الحصول حقًا على الاستنساخ الصحيح ، ومن ثم عليك التأكد من أنك تعرف أن التسلسل صحيح وأنه ليس ناقلًا ذاتيًا مرتبطًا ، ما تحصل عليه هو الجين المناسب الذي بدأت به ، لذلك بالطبع ، فإن العملية واضحة ومباشرة أبسط ولكن للحصول فعليًا على استنساخ صحيح في الإطار ، يجب أن تعرف بروتوكولات تشغيل مستمع جيد وفي بعض الأحيان تكون على دراية جيدة بمعرفة المفاهيم التي تنطوي عليها الهندسة الوراثية ، لذلك ، أتمنى أن تكون قد استمتعت بجلسة المختبر وسنواصل تفاعلاتنا ومناقشاتنا حول استنساخ الجينات في المحاضرة القادمة أيضا شكرا لك.

سجّل الدخول لحفظ تقدمك والحصول على شهادة في دبلوم أليسون المتقدم المجاني في الهندسة الحيوية: واجهة بين علم الأحياء والطب بالطبع عبر الإنترنت

قم بالتسجيل لحفظ تقدمك والحصول على شهادة في دبلوم أليسون المتقدم المجاني في الهندسة الحيوية: واجهة بين علم الأحياء والطب بالطبع عبر الإنترنت


تكرار الحمض النووي

بعد إنشاء بعض الميزات الهيكلية الأساسية والحاجة إلى آلية شبه محافظة ، من المهم فهم ما هو معروف عن العملية والتفكير في الأسئلة التي قد يرغب المرء في الإجابة عليها.

نظرًا لأن تكرار الحمض النووي هو عملية يمكننا استدعاء & quotenergy قصة & quot للتفكير في الأمر. تذكر أن قصة الطاقة موجودة لمساعدتنا على التفكير بشكل منهجي في العمليات (كيف تنتقل الأشياء من أ إلى ب). في هذه الحالة ، تكون العملية هي البدء بجزيء DNA مزدوج الشريطة وينتهي بجزيئي DNA مزدوج الشريطة. لذلك ، سوف نسأل أشياء مثل: كيف يبدو النظام في بداية (المادة والطاقة) من النسخ المتماثل؟ كيف يتم نقل المادة والطاقة في النظام وما الذي يحفز عمليات النقل؟ كيف يبدو النظام في نهاية العملية؟ يمكننا أيضًا طرح أسئلة بخصوص أحداث معينة يجب أن تحدث أثناء العملية. على سبيل المثال ، نظرًا لأن الحمض النووي جزيء طويل وأحيانًا يكون دائريًا ، يمكننا طرح أسئلة أساسية مثل ، أين هل تبدأ عملية النسخ المتماثل؟ أين تنتهي؟ يمكننا أيضًا طرح أسئلة عملية حول العملية مثل ، ماذا يحدث عندما يتم فك هيكل مزدوج الشريطة؟

نحن ندرس بعض هذه الأسئلة الرئيسية في هذا النص وفي الفصل ، ونشجعك على فعل الشيء نفسه.

متطلبات تكرار الحمض النووي

لنبدأ بإدراج بعض المتطلبات الوظيفية الأساسية لتكرار الحمض النووي التي يمكننا الاستدلال عليها بمجرد التفكير في العملية التي يجب أن تحدث و / أو تكون مطلوبة لحدوث النسخ المتماثل. إذا ماذا نحتاج؟

نحن نعلم أن الحمض النووي يتكون من النيوكليوتيدات. إذا كنا سننشئ خيطًا جديدًا ، فسنحتاج إلى مصدر للنيوكليوتيدات.
& bull يمكننا أن نستنتج أن بناء خيط جديد من الحمض النووي سيتطلب مصدرًا للطاقة - يجب أن نحاول إيجاد هذا.
& bull يمكننا أن نستنتج أنه يجب أن تكون هناك عملية للعثور على مكان لبدء النسخ المتماثل.
& bull يمكننا أن نستنتج أنه سيكون هناك إنزيم واحد أو أكثر يساعد في تحفيز عملية النسخ المتماثل.
& bull يمكننا أيضًا أن نستنتج أنه ، نظرًا للعدد الهائل من القواعد التي سيتم نسخها ، سيتم ارتكاب بعض الأخطاء.

سنجد أنه بمجرد أن نفهم أساسيات كيفية حدوث النسخ المتماثل ، سيتم طرح أسئلة / مشكلات إضافية!

هيكل النوكليوتيدات

اللبنات الأساسية للحمض النووي هي النيوكليوتيدات. تتكون النيوكليوتيدات من قاعدة نيتروجينية ، ديوكسي ريبوز (سكر 5 كربون) ، ومجموعة فوسفات. يتم تسمية النيوكليوتيد وفقًا لقاعدته النيتروجينية ، البيورينات مثل الأدينين (A) والجوانين (G) ، أو البيريميدينات مثل السيتوزين (C) والثايمين (T). أذكر الهياكل أدناه. لاحظ أن نوكليوتيد أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) هو مقدمة لنزوع الأوكسي ريبونوكليوتيد (dATP) الذي يتم دمجه في الحمض النووي. النيوكليوتيدات الأخرى التي سيتم استخدامها أثناء تخليق الحمض النووي هي أيضًا نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات. نأمل أن توفر هذه الحقيقة بعض الأدلة حول مصدر الطاقة اللازمة لتخليق الحمض النووي.

يتكون كل نوكليوتيد من السكر (الريبوز أو الديوكسيريبوز اعتمادًا على ما إذا كان يبني الحمض النووي الريبي أو الحمض النووي ، على التوالي) ، ومجموعة الفوسفات ، وقاعدة النيتروجين. تحتوي البيورينات على بنية حلقة مزدوجة مع حلقة من ستة أعضاء مدمجة في حلقة من خمسة أعضاء. البيريميدينات أصغر حجمًا ولديها بنية حلقة واحدة من ستة أعضاء. يتم ترقيم ذرات الكربون للسكر المكون من خمسة كربون 1 'و 2' و 3 'و 4' و 5 '(1' يُقرأ كـ & ldquoone prime & rdquo). يتم ربط بقايا الفوسفات بمجموعة الهيدروكسيل المكونة من 5 'كربون لسكر واحد لنيوكليوتيد واحد ومجموعة الهيدروكسيل لـ 3' كربون من سكر النوكليوتيد التالي ، وبالتالي تشكل رابطة فوسفوديستر 5'-3 '.


ما التجربة التي أظهرت لأول مرة أن الحمض النووي مضاد للتوازي؟ - مادة الاحياء

الفصل السادس المادة الوراثية

المتطلبات الأساسية للمواد الجينية (أي المادة التي تحدد الخصائص الموروثة للكائن الحي الوظيفي):

  • يجب أن تكون مستقرة
  • يجب أن تكون قادرة على التعبير عنها عند الحاجة
  • يجب أن تكون قادرة على التكرار الدقيق
  • يجب أن ينتقل من الوالد إلى النسل دون تغيير

كيف نعرف أن الحمض النووي هو المادة الجينية لمعظم الكائنات الحية؟

لماذا الحمض النووي مناسب لهذه الوظيفة؟

  • الملاحظات المبكرة (انظر القائمة في الصفحة 99-100):
    • عرفنا أن النواة لها تركيبة كيميائية فريدة من نوعها ، أولًا نسمي nuclein الذي يسمى الآن DNA
    • تندمج نوى البويضة والحيوانات المنوية لتكوين زيجوت يمكن أن يتطور إلى كائن حي وظيفي
    • تحتوي النواة على "الكروموسومات" وكان عدد الكروموسومات فريدًا بالنسبة للأنواع
    • كانت أنماط الانقسام والانقسام الاختزالي معروفة
    • تم وصف أنماط وراثة السمات الجينية وبدأت في الارتباط بصبغيات معينة

    تجربة جريفيث مع العقدية الرئوية (1928) الشكل 6-2:

    ما هي العقدية الرئوية وما هي الأمراض التي تسببها للفئران والإنسان؟

    كيف ترتبط الكبسولة البكتيرية بعملية المرض؟

    • لاحظ أن شيئًا ما من السلالة الملساء الميتة (S-III) كان قادرًا على تغيير (تحويل) المسوخ غير المغلف ، الخام (R-II) إلى سلالة S-III!
    • لاحظ أيضًا أن التجربة في الشكل 6-3 أظهرت أن المادة "الخالية من الخلايا" كانت "مبدأ التحويل".

    أثبتت تجربة Avery و MacLoed و McCarty ، بعد خمسة عشر عامًا ، أن الحمض النووي هو "مبدأ التحويل".

    • انظر الشكل 6-4
    • اقرأ النص المصاحب لترى ما الذي تضمنه هذا الإثبات - لاحظ أن الكثير من الإثبات كان غير مباشر وشمل إزالة الاحتمالات الأخرى!
    • لاحظ استنتاجهم المحافظ للغاية والضعيف: "الأدلة المقدمة تدعم الاعتقاد بأن الحمض النووي من نوع ديوكسيريبوز هو الوحدة الأساسية لمبدأ التحويل للمكورات الرئوية من النوع الثالث."

    أظهر Chargoff (1952) أن الحمض النووي موجود مع ما يكفي من التعقيد والتنوع الهيكلي للسماح له بأن يكون المادة الوراثية لجميع الكائنات الحية.

      • أ = T G = ج
      • مجموع البيورينات = مجموع بيريميدينات ، أي A + G = T + C
      • لا يختلف التركيب الأساسي بين الأنواع ، أي أن A + T لا يساوي G + C.

      تجربة الخلاط - هيرشي - تجربة المطاردة:

      أولاً ، بعض الحقائق عن العاثيات / الفيروس: انظر الأشكال 6-5 و6-6.

      لاحظ أن دورة حياة T-even phage لم تكن معروفة في وقت هذه التجربة - كل ما كان معروفًا هو أن الفيروسات مرتبطة بالخلايا البكتيرية ، ثم بعد ذلك بوقت قصير ، تم إفساد البكتيريا وتم إطلاق المزيد من الفيروسات.

      كانوا يعرفون أن العاثية تتكون من الحمض النووي والبروتين فقط.

      لقد علموا أن العاثية تلتصق بالبكتيريا عبر ذيل ، وأنه يمكن فصل العاثية عن البكتيريا عن طريق التحريض العنيف (أي الخلاط)

      أجروا تجربتين (انظر الشكل 6-7):

      1. قم بتسمية الملتهمة بـ 35 S ، قم بإصابة E. coli (اسمح بالملحق) ، اخلط ، وقياس أين ذهب النشاط الإشعاعي.

      أ. ينفصل معظم النشاط الإشعاعي عن بكتيريا الإشريكية القولونية

      ب. لم يتم العثور على أي نشاط إشعاعي بقي مع الإشريكية القولونية في فيروس النسل

      2. قم بتسمية الملتهمة بـ 32 P ، وقم بإصابة E. coli (اسمح بالملحق) ، واخلط ، وقم بقياس المكان الذي ذهب إليه النشاط الإشعاعي.

      أ. بقي معظم النشاط الإشعاعي مع الإشريكية القولونية

      ب. كانت عاثيات النسل التي خرجت من الإشريكية القولونية هي أيضًا معلومات وراثية مشعة تم نقلها إلى النسل!

      هل يمكنك أن تشرح لماذا ، في أي من هاتين التجربتين ، تم تقسيم النشاط الإشعاعي بالكامل في مكان أو آخر؟ وهذا هو: لماذا لم يذهب 100٪ من النشاط مع الملتهمة في التجربة 1 أو 100٪ أو يذهب النشاط مع البكتيريا في التجربة 2؟

      بالطبع ، الحمض النووي ليس المادة الجينية الوحيدة ، فهناك أيضًا الحمض النووي الريبي.

      1. يقوم الحمض النووي بتخزين ونقل المعلومات الجينية - كل ذلك في التسلسل!

      أ. انظر إلى القائمة الموجودة في الصفحة 111. لاحظ أنه يمكن تحويل معلومات التسلسل إلى DNA جديد و RNA جديد وبروتين. لاحظ أيضًا أن متواليات محددة متضمنة في التنظيم.

      ب. يتم نسخ الحمض النووي بدقة عالية: خطأ واحد فقط لكل 10 9 10 10 قواعد

      أ. مقاومة شديدة للهجوم الكيميائي

      1. مقاومة العلاج القلوي (الحمض النووي الريبي ليس)

      2. مقاومة لدرجة الحموضة المنخفضة ، لكنها ستبدأ في التحلل المائي تحت درجة الحموضة 2

      ب. يضمن تقطعت بهم السبل المزدوج أن المعلومات زائدة عن الحاجة.

      ج. كما أن التجذر المزدوج يحمي القواعد من هجوم كيماوي. بيئة داخلية شديدة الكراهية للماء.

      د. أحد الاستثناءات هو أن السيتوزين غير مستقر إلى حد ما يمكن أن يزيل الأمين ويتحول إلى اليوراسيل (انظر الصفحة 113).

      1. 100 سيتوزينات / جينوم بشري / يوم افعل هذا!

      هل يمكن أن يكون هذا سيئا؟ لما و لما لا؟

      2. وبالتالي هناك نظام استئصال / إصلاح الحمض النووي الذي يزيل دائمًا اليوراسيل من الحمض النووي.


      نتائج

      يقوم Condensin بضغط جزيئات الحمض النووي ضد القوى الفيزيائية المنخفضة

      لقياس الضغط الحقيقي & # x02010 لجزيئات DNA الخطية الفردية بواسطة & # x000a0cerevisiae holocomplex condensin في مجموعة ملاقط مغناطيسية & # x02010up ، قمنا بربط جزيئات الحمض النووي الفردية بين حبة مغناطيسية وسطح زجاجي في حالة عازلة تعكس تركيزات الملح الفسيولوجية (الشكل & # x000a0 1 ب). ثم استخدمنا زوجًا من المغناطيس لتطبيق القوة وبالتالي شد جزيئات الحمض النووي المربوطة. لقد أجرينا بشكل روتيني قياسًا أوليًا & # x02010 لتحديد نهاية & # x02010 إلى & # x02010 طول نهاية الحمض النووي العاري عند القوة المطبقة (الشكل & # x000a0 1 C ، يسار النقطة الزمنية صفر). ثم أضفنا في وقت واحد condensin (8.6 & # x000a0nM) و ATP (1 & # x000a0mM) إلى خلية التدفق (الشكل & # x000a0 1 C ، النقطة الزمنية صفر). بعد فترة تأخير قصيرة ، بدأت نهاية & # x02010 إلى & # x02010 طول نهاية الحمض النووي في الانخفاض حتى ، في الغالبية العظمى من الحالات ، انتقلت الخرزة إلى السطح. وبالتالي نلاحظ انضغاط الحمض النووي المكثف و # x02010 في الوقت الفعلي على مستوى الجزيء الفردي & # x02010.

      نظرًا لأن حبال الحمض النووي المختلفة في نفس التجربة تعرض عادةً تباينًا كبيرًا بين آثار الضغط الفردية (الشكل & # x000a0 1 D) ، قمنا بتمييز آثار الضغط من الناحية الكمية باستخدام معلمتين محددتين بوضوح. أولاً ، قمنا بقياس وقت التأخير ، وهو الوقت الذي يستغرقه الضغط لبدء الضغط بعد إضافة المكثف في الوقت صفر (الشكل & # x000a0 1 C). ثانيًا ، بدءًا من الانخفاض في نهاية & # x02010 إلى & # x02010 نهاية طول الحمض النووي ، قمنا بقياس معدل الضغط بالنانومتر في الثانية (الشكل & # x000a0 1 C). لتجنب التحيز في أي من طرفي المنحنى ، قمنا باستخراج متوسط ​​معدل الضغط من الانخفاض بين مستويات 90 و 10٪ للنهاية الأولية & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية.

      مع الحفاظ على ثبات تركيزات البروتين و ATP ، حددنا أولاً معدلات الضغط عند قوى مطبقة مختلفة. وجدنا أن المكثف كان قادرًا على ضغط الحمض النووي ضد قوى مطبقة تصل إلى 2 & # x000a0pN ، وإن كان ذلك بمعدلات انخفضت بشدة مع زيادة القوة (الشكل & # x000a0 1 E). هذا أمر مثير للدهشة ، لأن العديد من البروتينات الحركية البيولوجية يمكن أن تعمل ضد قوى أعلى بكثير من 2 & # x000a0pN. في المتوسط ​​، كان المعدل في نفس النطاق الذي تم قياسه لـ Xenopus معقد سابقًا (Strick وآخرون & # x000a0al، 2004) وظلت ثابتة على مدار التجربة لكل حبل ، وتباطأت قليلاً فقط باتجاه النهاية (الشكل & # x000a0 EV1). بالتزامن مع انخفاض معدلات الضغط ، زادت أوقات التأخر مع زيادة القوة (الشكل & # x000a0 1 F). نستنتج أن الضغط يكون أبطأ ويستغرق وقتًا أطول لبدء العمل عندما تعمل معقدات التكثيف ضد قوة مطبقة أعلى.

      يكون معدل الضغط ثابتًا نسبيًا على مدار تجربة التكثيف ، ولكنه يتباطأ في النهاية. المعدل الموضح بالنسبة للمعدل في الفاصل الزمني 0.9 & # x020130.8 من النهاية الأصلية & # x02010 إلى & # x02010 مسافة النهاية كما تم قياسه في القياس المسبق & # x02010. أشرطة الخطأ هي SEM ، ن = 16.

      زاد معدل الضغط خطيًا تقريبًا مع تركيز معقد تكثيف الخميرة في مهدها (الشكل & # x000a0 1 G). كانت الكميات العالية من البروتين قادرة على تكثيف الحمض النووي بشكل أسرع ، بمعدلات تصل إلى 200 & # x000a0nm / s. وبالمثل ، انخفضت أوقات التأخر عند تركيزات أعلى من البروتين (الشكل & # x000a0 1 H). تشير هذه النتائج إلى أنه في حالة وجود تركيزات أعلى ، قد تعمل مجمعات مكثفات متعددة بالتوازي على نفس جزيء الحمض النووي ، مما يؤدي إلى ضغط أسرع.

      يتطلب ضغط الحمض النووي ارتباطًا بالحمض النووي والتحليل المائي اللاحق لـ ATP بواسطة condensin

      وجدنا أن معدل الضغط زاد مع زيادة تركيزات ATP ومشبع بتركيزات أعلى من بضعة ملي مولار (الشكل & # x000a0 2 أ). أدى توافق Michaelis & # x02013Menten إلى معدل ضغط أقصى الخامس الأعلى من 85 & # x000a0 & # x000b1 & # x000a028 & # x000a0nm / s (95٪ فاصل ثقة) و a ك م من 1.4 & # x000a0 & # x000b1 & # x000a01.5 & # x000a0mM لتركيز بروتين 8.6 نانومتر. كانت أوقات التأخير أطول بكثير عند تركيزات أقل من ATP (الشكل & # x000a0 2 ب).

      يزيد متوسط ​​معدل الضغط وفقًا لعلاقة ميكايليس & # x02013Menten مع تركيز ATP. بالنسبة لتركيز البروتين هذا ، يشبع المعدل بتركيزات ATP أعلى من 2 & # x000a0mM. أشرطة الخطأ هي SEM.

      يقل وقت التأخير مع زيادة تركيز ATP. يضاف الخط كدليل للعين. أشرطة الخطأ هي SEM.

      متوسط ​​معدل الضغط للتجربة القياسية (0.75 & # x000a0pN ، 8.6 & # x000a0nM بروتين ، 1 & # x000a0mM ATP) وتجربة الإضافة المتسلسلة (أول 8.6 & # x000a0nM بروتين / بدون ATP ، يُغسل بمخزن مؤقت ، ثم يُضاف 1 & # فقط x000a0mM ATP). المعدل مشابه للجمع القياسي والمتسلسل. لا يظهر ضغط ATPase المتحولة والنوع البري في وجود ATP & # x003b3S. أشرطة الخطأ هي SEM.

      وقت التأخر عن التجربة القياسية وتجربة الإضافة المتسلسلة. يتناقص وقت التأخير للإضافة المتسلسلة. أشرطة الخطأ هي SEM.

      لاختبار ما إذا كان & # x000a0cerevisiae يمكن لـ condensin ، مثل X. & # x000a0laevis مركب condensin I (Kimura & # x00026 Hirano ، 1997) ، يربط الحمض النووي حتى في حالة عدم وجود ATP ، قمنا باحتضان condensin بركائز الحمض النووي لمدة 20 & # x000a0min في غياب ATP. كما هو متوقع ، لم نلاحظ أي انضغاط للحمض النووي خلال هذه الفترة الزمنية (الشكل & # x000a0 EV2 A). قمنا بعد ذلك بغسل خلية التدفق مع المخزن المؤقت الذي لا يحتوي على نيوكليوتيدات لإزالة جميع المكثفات غير المنضمة وبعد ذلك فقط انتقلنا إلى المخزن المؤقت الذي يحتوي على 1 & # x000a0mM ATP (ولكن لا بروتين إضافي يُطلق عليه فيما بعد & # x0201c sequential بالإضافة إلى & # x0201d). بعد إضافة ATP ، لاحظنا انضغاط الحمض النووي القوي (الشكل & # x000a0 EV2 A ، ن& # x000a0 = & # x000a011) بمعدل مماثل كما قمنا بقياسه عندما أضفنا البروتين و ATP في وقت واحد (الشكل & # x000a0 2 C). تشير هذه التجارب إلى أن التكثيف يترابط في حالة عدم وجود ATP ، ويظل مرتبطًا أثناء خطوات الغسيل ويمكن أن يبدأ ضغط الحمض النووي عند إضافة ATP لاحقًا (Strick وآخرون & # x000a0al، 2004). ومن المثير للاهتمام ، أن متوسط ​​فترات التأخر كانت أقصر بالنسبة لمجموعة الإضافة المتسلسلة & # x02010up ، على الرغم من أن الاختلاف ليس ذا دلالة إحصائية (الشكل & # x000a0 2 د). يمكن أن يشير وقت التأخر الأقصر إلى أن جزءًا من التأخير الذي لاحظناه بعد إضافة البروتين في مجموعة التفاعل القياسية & # x02010up يرجع إلى الوقت الذي يستغرقه ارتباط المكثف بالحمض النووي.

      مثال لتتبع الحمض النووي عندما يضاف التكثيف في غياب ATP. بعد حضانة 20 & # x02010 دقيقة ، لم يلاحظ أي تكاثف. بعد غسل خلية التدفق بمخزن بدون بروتين إضافي (ر& # x000a0 = & # x000a01،300) ، تمت إضافة ATP (ر& # x000a0 = & # x000a01،500) والضغط ، مما يشير إلى ارتباط البروتين في غياب ATP.

      في ر& # x000a0 = & # x000a00 ، يتم إضافة condensin و ATP & # x003b3S ولم يلاحظ أي ضغط. ثم يتم غسل خلية التدفق بملح عالي (500 & # x000a0mM). بعد ذلك ، يضاف ATP والملح الفسيولوجي ، ولا يلاحظ أي ضغط. يشير هذا إلى أن التحلل المائي لـ ATP ضروري لتحقيق الارتباط المقاوم للملح و # x02010.

      في ر& # x000a0 = & # x000a00 ، تتم إضافة condensin و ATP ويبدأ الضغط. نقوم بمقاطعة ضغط الحمض النووي المستمر عن طريق التنظيف باستخدام المخزن المؤقت بدون ATP (ر& # x000a0 = & # x000a0150). يظل الحمض النووي المضغوط مضغوطًا بعد الغسيل باستخدام محلول بدون بروتين إضافي أو ATP. تعد إضافة ATP ضرورية لاستمرار الضغط (ر& # x000a0 = & # x000a0700).

      للتحقق من أن الضغط الذي لاحظناه كان ناتجًا عن تفاعل معقد التكثيف مع الحمض النووي بطريقة تعكس الخصائص الفسيولوجية لوظيفة التكثيف في & # x000a0vivo، قمنا باختبار مركب التكثيف رباعي النواة الذي يفتقر إلى الوحدة الفرعية Ycg1 HEAT & # x02010. جنبًا إلى جنب مع الوحدة الفرعية kleisin Brn1 ، يقوم Ycg1 بإنشاء أخدود ربط DNA & # x02010 في مجمع Condensin وهو أمر ضروري لتحميل مادة condensin على الكروموسومات (Piazza) وآخرون & # x000a0al، 2014 كشونساك وآخرون & # x000a0al، 2017). في الواقع ، لم يُظهر هذا الإصدار الرباعي من المكثف أي نشاط لضغط الحمض النووي على الإطلاق (الشكل & # x000a0 EV3 A). لاختبار المتطلبات الخاصة بـ Ycg1 & # x02013Brn1 DNA & # x02010binding groove على وجه التحديد ، كررنا التجربة مع نسخة من مجمع holocomplex المكثف الذي يحتوي على شحنة & # x02010 طفرات عكسية في DNA & # x02010 ربط الأخدود. لا يزال بإمكان هذا المتحول تحلل ATP ، لكن نشاط ATPase الخاص به لا يتم تحفيزه من خلال وجود الحمض النووي (Kschonsak وآخرون & # x000a0al، 2017). تمشيا مع نتيجة المركب الرباعي ، لم يكن هذا المركب قادرًا أيضًا على إحداث ضغط الحمض النووي في اختبارنا (الشكل & # x000a0 EV3 B).

      مثال يوضح أن المكثف الرباعي (الذي يفتقر إلى Ycg1) لا يضغط على الحمض النووي.

      لا يضغط المثال الذي يُظهر مكثفًا مع طفرات في DNA & # x02010 مجال ربط الحمض النووي.

      يظهر الأثر التمثيلي أن متحولة Q & # x02010loop condensin لا تضغط على الحمض النووي (ن& # x000a0 = & # x000a012). يضاف البروتين في ر& # x000a0 = & # x000a00.

      يظهر أثر تمثيلي أن بروتين التكثيف البري & # x02010 لا يضغط في وجود ATP & # x003b3S (ن& # x000a0 = & # x000a011). تمت إضافة البروتين & # x000a0 + & # x000a0ATP & # x003b3S في ر& # x000a0 = & # x000a00.

      يظهر أثر تمثيلي أن التحلل المائي ATP ضروري للضغط (ن& # x000a0 = & # x000a06). في ر& # x000a0 = & # x000a00 ، يضاف البروتين و ATP كالمعتاد. بعد نصف ضغط (ر& # x000a0 = & # x000a090) ، يتم غسل خلية التدفق. تمت إضافة ATP & # x003b3S في ر& # x000a0 = & # x000a0400. الضغط غير قادر على الاستمرار في وجود ATP & # x003b3S.

      لمزيد من اختبار ما إذا كان الضغط ناتجًا عن ارتباط ATP والتحلل المائي بواسطة الوحدتين الفرعيتين Smc2 و Smc4 من مجمع condensin ، قمنا بتنقية نسخة من مجمع التكثيف مع طفرات نقطية في أشكال Q & # x02010loop لمواقع Smc2 و Smc4 ATPase (Smc2Q147L& # x02013Smc4Q302L). كما هو متوقع ، لم يكن المركب الطافر قادرًا على إحداث ضغط الحمض النووي في اختبارنا (الشكلان # x000a0 2 C و EV3 C). ثم استبدلنا ATP بـ ATP & # x003b3S التناظرية القابلة للتحلل بالماء فقط لتمييز ما إذا كان التفاعل يعتمد على التحلل المائي لـ ATP أو مجرد ارتباط ATP بالمكثف. في هذه التجربة أيضًا ، لاحظنا عدم وجود انضغاط للحمض النووي (الشكلان # x000a0 2 C و EV3 D) ، مما يوضح أن الضغط يتطلب تحلل ATP المائي. أخيرًا ، قمنا باختبار ما إذا كان التحلل المائي لـ ATP مطلوبًا فقط لبدء الضغط أو بشكل مستمر أثناء عملية الضغط النشطة عن طريق تبادل ATP بواسطة ATP & # x003b3S بمجرد ضغط الحمض النووي في منتصف الطريق. في هذه التجربة ، لم يستمر الضغط أكثر من ذلك (الشكل & # x000a0 EV3 E). نستنتج أن كلا من ارتباط ATP والتحلل المائي لـ ATP ضروريان لنشاط ضغط الحمض النووي الذي نلاحظه.

      يظل Condensin مرتبطًا بالحمض النووي بعد الضغط بقوة & # x02010

      اختبرنا بعد ذلك ما إذا كان يمكن تعطيل تفاعل condensin & # x02013DNA عن طريق تطبيق قوة عالية بمجرد حدوث تفاعل الضغط. أولاً ، حددنا نهاية & # x02010 إلى & # x02010 امتداد نهاية الحمض النووي العاري عند قوى 10 و 0.75 & # x000a0pN (الشكل & # x000a0 3 أ). بعد إضافة condensin و ATP ، لاحظنا الضغط ، كما كان من قبل (الشكل & # x000a0 3 ب). بمجرد ضغط جزيء الحمض النووي إلى حوالي نصف طوله الأصلي ، قمنا فجأة بزيادة القوة إلى 10 & # x000a0pN (الشكل & # x000a0 3 C). عند هذه الزيادة المفاجئة في القوة ، لم يتعاف طول النهاية & # x02010 إلى & # x02010 على الفور إلى المستوى الممتد بالكامل ، على عكس استجابة جزيء DNA العاري. بدلاً من ذلك ، استغرق الأمر بضع ثوانٍ (

      5 & ​​# x000a0s في المثال في الشكل & # x000a0 3 C) حتى امتد الحمض النووي على طول الطريق حتى النهاية & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية الذي قمنا بقياسه للحمض النووي العاري عند 10 & # x000a0pN (الشكل & # x000a0 3 أ). عندما خفضنا القوة لاحقًا إلى 0.75 & # x000a0pN ، بدأ الحمض النووي في الانضغاط مرة أخرى من نفس المستوى الذي بدأ في بداية التجربة (الشكل & # x000a0 3 د). نستنتج أن ضغط الحمض النووي المعتمد على التكثيف يمكن عكسه تمامًا عن طريق شد الحمض النووي بقوة عالية ، بما يتوافق مع تقرير سابق لـ Xenopus مجمع (Strick وآخرون & # x000a0al، 2004). ومع ذلك ، فإن هذا لا يعيق الضغط اللاحق ضد القوة المنخفضة.

      & # x02010 قياسات طول حبل DNA قبل إضافة condensin. تم تسجيل متوسط ​​النهاية & # x02010 إلى & # x02010length عند 10 & # x000a0pN (يسار) و 0.75 & # x000a0pN (يمين). هذا التتبع هو مثال مأخوذ من ن& # x000a0 = & # x000a028 تجارب مستقلة. على الرغم من أن الحبال المختلفة أظهرت معدلات مختلفة من الضغط وفك الضغط ، إلا أن النتيجة النوعية كانت متطابقة للجميع.

      مع القوة عند 0.75 & # x000a0pN ، تمت إضافة condensin (8.6 & # x000a0nM) و ATP (1 & # x000a0mM) وتم ضغط الحمض النووي.

      بعد حوالي 50٪ من الضغط ، زادت القوة فجأة إلى 10 & # x000a0pN. تشير المنطقة الرمادية إلى المكان الذي كان فيه المغناطيس يتحرك ، ويشير الخط الرأسي الأسود إلى النقطة التي وصل فيها المغناطيس إلى موضع 10 & # x000a0pN. تم زيادة طول نهاية الحمض النووي & # x02010 إلى & # x02010 ، مما أدى إلى عكس الضغط واستعادة النهاية الكاملة & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية.

      تم تخفيض القوة لاحقًا إلى 0.75 & # x000a0pN مرة أخرى. كان Condensin و ATP لا يزالان موجودين وتكثف الحمض النووي مرة أخرى.

      تمت زيادة القوة إلى 10 & # x000a0pN مرة أخرى. زاد طول نهاية الحمض النووي & # x02010 حتى & # x02010 مرة أخرى واستعاد في النهاية إلى الطول الكامل المحدد مسبقًا للحمض النووي العاري عند 10 & # x000a0pN. بعد ذلك ، تم غسل خلية التدفق بمخزن بدون أي ATP أو بروتين.

      تم تخفيض القوة بعد ذلك إلى 0.75 & # x000a0pN ، ولوحظ عدم ضغط الحمض النووي في غياب ATP. بعد ذلك ، تم غسل خلية التدفق باستخدام المخزن المؤقت باستخدام 1 & # x000a0mM ATP ولكن بدون بروتين.

      بعد إضافة ATP ولكن بدون بروتين إضافي ، تمكن الحمض النووي من التكثيف مرة أخرى ، مما يشير إلى أن البروتين ظل مرتبطًا بعد السحب والغسيل.

      يظهر التتبع الأخضر تجربة مختلفة. في الوقت & # x000a0 = & # x000a00 & # x000a0s ، تمت إضافة 8.6 & # x000a0nM condensin و 1 & # x000a0mM ATP كالمعتاد.بعد الضغط ، تم غسل خلية التدفق بملح عالي (500 & # x000a0mM) ، وتم تمديد الهيكل المضغوط مرة أخرى.

      في الوقت & # x000a0 = & # x000a0900 & # x000a0s ، تم غسل خلية التدفق بالملح الفسيولوجي و 1 & # x000a0mM ATP ولكن بدون بروتين إضافي ، وضغط الحمض النووي مرة أخرى.

      يظهر الأثر الأرجواني تجربة مختلفة. في الوقت & # x000a0 = & # x000a00 & # x000a0s، 8.6 & # x000a0nM condensin ولكن لم تتم إضافة ATP ، ولم يلاحظ أي ضغط.

      تم بعد ذلك غسل خلية التدفق بملح عالي (500 & # x000a0mM) ، ولم يتم اكتشاف أي تغيير في النهاية & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية.

      تم غسل خلية التدفق بالملح الفسيولوجي وإضافة 1 & # x000a0mM ATP. لم يلاحظ أي ضغط.

      في نفس التجربة ، كررنا خطوة السحب 10 & # x000a0pN ، وهذه المرة استغرق الأمر وقتًا أطول (

      25 & # x000a0s) حتى استعاد الحمض النووي النهاية الكاملة & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية (الشكل & # x000a0 3 E). مع الحفاظ على القوة عند 10 & # x000a0pN ، قمنا بعد ذلك بغسل خلية التدفق باستخدام المخزن المؤقت بدون ATP أو البروتين لإزالة جميع النيوكليوتيدات والكوندنسين غير المرتبط. عندما خفضنا القوة إلى 0.75 & # x000a0pN ، فعل الحمض النووي ليس مضغوط (الشكل & # x000a0 3 F). اللافت للنظر ، مع ذلك ، بمجرد أن أضفنا ATP (لكن لا بروتين إضافي) ، لاحظنا مرة أخرى الضغط (الشكل & # x000a0 3 G). توضح هذه النتيجة ، أولاً ، أن مادة الـ Condensin يمكن أن تظل مرتبطة بالحمض النووي حتى عند شد الحمض النووي بقوة عالية والغسيل باستخدام محاليل فسيولوجية ، وثانيًا ، أن المكثف الذي ظل مرتبطًا بالحمض النووي يتطلب ATP لبدء جولة جديدة من انضغاط الحمض النووي. أكدنا النتائج الموضحة في الشكل & # x000a0 3 A & # x02013G في العديد من التجارب المستقلة (ن& # x000a0 = & # x000a028).

      يستخدم Condensin وضعين متميزين لربط الحمض النووي

      قد يتوسط Condensin في انضغاط الحمض النووي من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية المباشرة مع حلزون الحمض النووي ، من خلال تطويق الحمض النووي طوبولوجيًا داخل هيكل الحلقة الخاص به ، من خلال الزائفة & # x02010 الدنا المحبب بشكل طوبولوجي عن طريق إدخال حلقة DNA في الحلقة ، أو من خلال مجموعة من هذه الأوضاع (انظر المناقشة). في حين أن التفاعلات الكهروستاتيكية حساسة لتركيزات الملح العالية ، يمكن أن يقاوم الاحتباس الطوبولوجي لألياف الكروموسوم تركيزات الملح من 500 & # x020131000 & # x000a0mM NaCl ، كما هو موضح في تجارب الكيمياء الحيوية السائبة (Cuylen وآخرون & # x000a0al، 2011). لمعايرة كيفية تفاعل المكثف مع الحمض النووي أثناء وبعد تفاعل الضغط في مجموعة الجزيئات المفردة & # x02010 & # x02010up ، قمنا بفحص ما إذا كان الضغط ظل مستقرًا بعد الغسيل باستخدام محلول يحتوي على 500 & # x000a0mM NaCl بمجرد ضغط Condensin للحمض النووي بطريقة تعتمد على ATP & # x02010. وجدنا أن ضغط الحمض النووي قد انعكس تمامًا بسبب ظروف الملح العالية & # x02010 (الشكل & # x000a0 3 H ، ر& # x000a0 = & # x000a0450 & # x000a0s ، ن& # x000a0 = & # x000a07). يشير هذا إلى أن التفاعلات الكهروستاتيكية مع الحمض النووي مطلوبة للحفاظ على حالة الحمض النووي المضغوط والمكثف # x02010. اللافت للنظر ، عندما خفضنا لاحقًا تركيزات الملح إلى المستويات الفسيولوجية (125 & # x000a0mM NaCl) في وجود ATP (ولكن بدون إضافة المزيد من البروتين) ، لاحظنا مرة أخرى الضغط (الشكل & # x000a0 3 I ، ر& # x000a0 = & # x000a01،050 & # x000a0s). يوضح هذا أن المكثف ، بعد تحميله على الحمض النووي باستخدام ATP ، ظل مرتبطًا بالحمض النووي أثناء غسل الملح العالي & # x02010 وكان قادرًا على ضغط الحمض النووي مرة أخرى في تفاعل ATP & # x02010 بمجرد خفض تركيزات الملح.

      اختبرنا بعد ذلك ما إذا كان ATP مطلوبًا للسماح للـ condensin بربط الحمض النووي بطريقة مقاومة الملح & # x02010. قمنا أولاً باحتضان المكثف بالحمض النووي في ظروف عازلة فسيولوجية بدون ATP (كما في تجربة الإضافة المتسلسلة). كما هو متوقع ، لم نلاحظ أي ضغط في غياب النيوكليوتيدات (الشكل & # x000a0 3 J ، ر& # x000a0 = & # x000a00 & # x020131،300 & # x000a0s). قمنا بعد ذلك بغسلها بمحلول ملح عالي (500 & # x000a0mM NaCl) قبل خفض تركيزات الملح مرة أخرى إلى 125 & # x000a0mM وإضافة ATP (الشكل & # x000a0 3 K). على النقيض من التجربة السابقة حيث سمحنا للـ Condensin بربط الحمض النووي في وجود ATP قبل غسل الملح العالي & # x02010 ، لم نلاحظ أي ضغط (الشكل & # x000a0 3 لتر ، ن& # x000a0 = & # x000a09). وبالمثل ، عندما قمنا باحتضان المكثف بالحمض النووي في وجود ATP & # x003b3S بدلاً من ATP قبل غسل الملح العالي & # x02010 ، لم نلاحظ الضغط بمجرد خفض ظروف الملح وإضافة ATP (الشكل & # x000a0 EV2 B ، ن& # x000a0 = & # x000a014). توضح هذه التجارب أن التحلل المائي لـ ATP مطلوب لتحويل المكثف من ملح & # x02010 حساس إلى وضع ربط مقاوم للملح و # x02010 ، مما يدل على الارتباط الطوبولوجي.

      لقد فحصنا أخيرًا ما إذا كان التحلل المائي المستمر لـ ATP ضروريًا للحفاظ على الحمض النووي في الشكل المضغوط ، حيث تم الإبلاغ عن أن التحلل المائي المستمر لـ ATP ضروري للحفاظ على بنية الكروموسومات الانقسامية (Kinoshita وآخرون & # x000a0al، 2015). عندما قطعنا ضغط الحمض النووي المستمر عن طريق التنظيف باستخدام المخزن المؤقت بدون ATP ، لم يستمر الضغط ولا ينعكس. بدلاً من ذلك ، ظلت نهاية الحمض النووي & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية مستقرة (الشكل & # x000a0 EV2 C ، ن& # x000a0 = & # x000a09). عندما أضفنا ATP مرة أخرى ، استمر الضغط. توضح هذه البيانات أن وجود ATP مطلوب لبدء الضغط ومواصلته ، ولكنه ليس ضروريًا للحفاظ على ارتباط التكثيف بالحمض النووي وليس ضروريًا للحفاظ على هياكل الحمض النووي المضغوطة بالفعل.

      يقوم Condensin بضغط الحمض النووي بطريقة تدريجية

      أظهرت العديد من آثار الضغط انخفاضًا واضحًا مفاجئًا في نهاية الحمض النووي & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية ، والذي سنشير إليه بـ & # x0201csteps & # x0201d. استخدمنا مستخدمًا متحفظًا للغاية & # x02010bias & # x02010 خطوة مستقلة & # x02010 خوارزمية العثور على حجم خطوات الضغط هذه (انظر المواد والطرق والملحق & # x000a0Fig S1 للحصول على التفاصيل). باختصار ، تقيّم هذه الخوارزمية بشكل موضوعي ما إذا كان التتبع يعرض خطوات دون معرفة مسبقة بحجم الخطوة أو الموقع ، بناءً على تصغير chi & # x02010squared. يوضح الشكل & # x000a0 4 A مثالًا نموذجيًا لتتبع ضغط الحمض النووي بخطوات مناسبة. استخدمنا خوارزمية توزيع الورق هذه & # x02010off لتحليل جميع الآثار التي جمعناها ولتحديد أحجام الخطوات.

      يحدث الضغط بخطوات منفصلة. يصور التتبع الأسود البيانات الأولية ، اللون الأحمر هو تتبع الخطوة المناسب.

      رسم بياني لأحجام الخطوات المكتشفة (رمادي غامق) والتوزيع المصحح (رمادي فاتح ، راجع الملحق & # x000a0Fig S1 للحصول على تفاصيل حول تصحيح الخطوة & # x02010 توزيع الحجم). يُظهر الشكل الداخلي نفس الرسوم البيانية المعروضة لأعداد أعلى.

      كشف هذا التحليل أن المكثف يمكن أن يحفز خطوات بمئات من حجم نانومتر (الشكل & # x000a0 4 ب ، رمادي غامق). لاحظ أن هذه قيم عالية بشكل ملحوظ ، ومن الواضح أنها أكبر من حجم

      50 & # x02010nm & # x02010 جزيء طويل من التكثيف نفسه. التوزيع التدريجي واسع جدًا ، مما يشير إلى وجود مجموعة من النتائج المحتملة لخطوات الضغط الفردية. كشف تقييم نقدي لتحليل الحجم & # x02010 ، بما في ذلك عمليات التحقق المتقاطعة & # x02010 حيث اكتشفنا خطوات محاكاة (للحصول على التفاصيل ، انظر الملحق & # x000a0Fig S1) ، أن تحليل التوزيع منحاز نحو ملاحظة الخطوات الأكبر. على النقيض من ذلك ، يصعب اكتشاف الخطوات الصغيرة في نطاق أبعاد مجمع التكثيف ومن المحتمل أن يتم تفويتها في اكتشاف الخطوة الموضح في الشكل & # x000a0 4 ب. في الواقع ، يشير تحليل التحقق الخاص بنا إلى أن توزيع الخطوة الحقيقي يحتوي على المزيد من الخطوات الصغيرة (الشكل & # x000a0 4 ب ، الرسم البياني الرمادي الفاتح). حقيقة أننا فوتنا هذه الخطوات في خوارزمية اكتشاف الخطوة & # x02010size ترجع أساسًا إلى الضوضاء الكبيرة جوهريًا بالنسبة للملاقط المغناطيسية في ظل ظروف القوة المنخفضة & # x02010 المطلوبة لتجارب الضغط. ينطبق نفس القيد على بيانات الملقط المغناطيسي المنشورة سابقًا ، على الرغم من أن التفاصيل ستعتمد على معالجة البيانات والتصفية والتوسيط. والجدير بالذكر أن الآثار الناتجة عن القوة & # x02010 إلغاء الضغط الناتج (الشكل & # x000a0 3 ، 10 & # x000a0pN) كانت سلسة ولم تظهر أي خطوات يمكن تمييزها (وبالتالي تم رفضها من خلال خوارزمية البحث عن الخطوة & # x02010).

      لا يضغط Condensin على الحمض النووي عن طريق تحفيز الالتفاف الفائق للحمض النووي

      منذ أن تم الإبلاغ عن أن مادة الكودنسين تؤثر على الحالة فائقة الالتفاف من DNA البلازميد في وجود الإيزوميراز العلوي في & # x000a0vitro (Kimura & # x00026 Hirano، 1997 Kimura وآخرون & # x000a0al، 1999 بازيت & # x02010 جونز وآخرون & # x000a0al، 2002 شارع & # x02010 بيير وآخرون & # x000a0al، 2009) ، فقد تم اقتراح أن المكثف قد يدخل بنشاط (إيجابي) فائق الالتفاف في حلزونات الحمض النووي لتعزيز انضغاطها. لذلك قمنا بفحص نشاط الضغط كدالة لحالة الالتفاف الفائقة للحمض النووي ، وهي اختبار تكون الملاقط المغناطيسية مناسبة له بشكل خاص. يظهر مثال لمنحنى الدوران لجزيء DNA المقيد الالتواء في الشكل & # x000a0 5 أ. في المتوسط ​​، أظهر نصف حبال الحمض النووي في كل تجربة انخفاضًا في الطول عند الدوران ، وبالتالي كانت مقيدة بالتواء ، في حين أن النصف الآخر فعل ذلك. لا تظهر أي انخفاض في نهاية & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية عند الدوران بسبب حبل مقطوع. عندما قارنا معدلات الضغط بين جزيئات الحمض النووي المقيدة والتوائية ، لم نجد أي اختلافات (الشكل & # x000a0 5 ب). تتوافق هذه النتيجة تمامًا مع نتائج دراسة سابقة باستخدام Xenopus كوندنسين أنا (ستريك وآخرون & # x000a0al، 2004). بالإضافة إلى ذلك ، قمنا أيضًا باختبار ما إذا كانت الحالة الطوبولوجية الأولية للحمض النووي تؤثر على عملية الضغط ، عن طريق إدخال +30 أو & # x0221230 يتحول إلى جزيئات الحمض النووي قبل إضافة البروتين و ATP. مرة أخرى ، لم نجد تأثيرًا قابلاً للقياس على معدل الضغط (الشكل & # x000a0 5 ب).

      منحنيات الدوران لجزيء الحمض النووي العاري عند قوى ثابتة (2 & # x000a0pN باللون الأزرق ، 0.75 & # x000a0pN باللون الأحمر) ، مما يدل على أن هذا الجزيء مقيد الالتواء ويتم إدخال الملفات الفائقة عن طريق تطبيق دورات موجبة أو سلبية على المغناطيس.

      معدلات الضغط لحالات الالتفاف الفائقة المختلفة. جميع القياسات للتجربة القياسية: 0.75 & # x000a0pN، 1 & # x000a0mM ATP، 8.6 & # x000a0nM condensin. لا يوجد فرق بين DNA المكسور (ن = 12) والحمض النووي الملفوف (ن = 13). أيضًا لا يوجد فرق بين الحمض النووي المرتخي والحمض النووي مع المنعطفات المطبقة في أي من الاتجاهين (ن = 8 مقابل +30 ، ن = 11 لـ & # x0221230). أشرطة الخطأ هي SEM.

      إذا كان الانخفاض في النهاية & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية أثناء الضغط ناتجًا عن إدخال المكثف للفائق الفائقة ، فيجب أن نكون قادرين بالفعل على يمتد الحمض النووي الذي تم ضغطه سابقًا بواسطة condensin ، حيث أن المكثف سوف يزيل بعض الملفات الفائقة المطبقة (راجع Seidel وآخرون & # x000a0al، 2005). لذلك طبقنا +50 أو يتحول & # x0221250 إلى جزيء DNA الذي تم ضغطه في منتصف الطريق (الشكل & # x000a0 EV4 A). عند بدء منحنى الدوران في أي اتجاه ، لم نلاحظ أبدًا أن طول نهاية الحمض النووي & # x02010 إلى & # x02010 قد زاد ، ولكن بدلاً من ذلك قمنا بقياس انخفاض في الضغط في كلتا الحالتين (الشكل & # x000a0 EV4 B). تشير هذه النتائج إلى أن انخفاض الضغط الناتج عن التكثيف لم يكن نتيجة لفائقة الحمض النووي.

      مثال على تجربة مع أثر الضغط الموضح باللون الأزرق والدوران الموضحة باللون الأحمر. تم ضغط الحبل بواسطة condensin كالمعتاد. بعد حوالي 50٪ من التكثيف (في الوقت & # x000a0 = & # x000a0180) ، تم تطبيق 50 دورة موجبة. بعد ذلك ، تم تدوير المغناطيس إلى & # x0221250 والعودة إلى 0.

      منحنيات دوران الحمض النووي المكثف عند 0.75 & # x000a0pN. يُظهر المنحنى الأيسر نهاية & # x02010 إلى & # x02010 طول النهاية كدالة للدوران ، المقابلة للتتبع في اللوحة (A) (بعد الوقت & # x000a0 = & # x000a0180). المنحنى الأيمن يظهر تجربة مماثلة ، هنا فقط تم تطبيق المنعطفات السلبية أولاً. تتوافق الأرقام مع الحالات الموضحة في (ج).

      نموذج مقترح لتحولات منحنى التكثيف في الجزيئات المكثفة. نحن نتوقع أن يكون المكثف قادرًا على قفل plectonemes. أولاً ، الحمض النووي & # x0201crelaxed & # x0201d ، حيث لم يتم إدخال أي دورات بعد. ثانيًا ، انخفض طول النهاية & # x02010 إلى & # x02010 نظرًا لامتصاص 50 دورة (سواء كانت موجبة أو سالبة). ثالثًا ، يتم تحرير المنعطفات حيث يدور المغناطيس إلى الصفر ، ولكن نظرًا لأن المكثف لديه & # x0201clocked & # x0201d بعض plectonemes ، لا يمكن استرداد طول نهاية & # x02010 to & # x02010 للحمض النووي بالكامل. بدلاً من ذلك ، يتم إرخاء بقية الحمض النووي بشكل أساسي قبل الوصول إلى 0 دورة. لذلك ، يبدأ الحمض النووي في امتصاص الدورات ، وينخفض ​​ u200b u200b طول النهاية & # x02010 إلى & # x02010 مرة أخرى. في الأمثلة الموضحة ، يؤدي هذا إلى إزاحة أعلى نقطة في منحنى الدوران من 0 إلى حوالي 25 ، مما يشير إلى أن المكثف قد أقفل حوالي 25 دورة في المنحنى. تحدث هذه العملية بغض النظر عن اتجاه الدوران الأولي ، مما يشير إلى أن المكثف يمكنه قفل كل من الملفات الفائقة الإيجابية والسلبية.

      ومع ذلك ، عندما قمنا بتدوير المغناطيس مرة أخرى إلى موضع البداية (0 لفات) بعد تطبيق 50 دورة على الحبال المضغوطة ، وجدنا أن طول النهاية & # x02010 إلى & # x02010 لم يتعافى تمامًا. في الواقع ، بدأ طول & # x000a0end & # x02010 إلى & # x02010 في الانخفاض أكثر بالفعل قبل النقطة & # x0201crelaxed & # x0201d عند 0 دورة. حدث هذا السلوك بغض النظر عن الاتجاه الذي تم فيه تدوير الحمض النووي في البداية (ن& # x000a0 = & # x000a08 ، كلا الاتجاهين). نتوقع أنه بدلاً من الإدخال الفعال لللفات الفائقة ، يمكن لـ Condensin & # x0201clock & # x0201d plectonemes DNA من خلال احتضان جذعها (الشكل & # x000a0 EV4 C).


      جرب مندل لأول مرة خاصية واحدة فقط لنبات البازلاء في كل مرة. بدأ بلون الزهرة. كما هو مبين في الشكل أدناه ، فإن النباتات الأم ذات الأزهار البيضاء والأرجوانية الملقحة من مندل. يشار إلى النباتات الأم في التجارب باسم ص (للوالدين) توليد.

      يوضح هذا الرسم البياني أول تجربة لميندل & # 8217 مع نباتات البازلاء. ينتج الجيل F1 من التلقيح المتبادل لنبتين أصليين (P) ، واحتوى على جميع الزهور الأرجوانية. ينتج الجيل F2 من التلقيح الذاتي لنباتات F1 ، ويحتوي على 75٪ زهور أرجوانية و 25٪ زهور بيضاء. يُعرف هذا النوع من التجارب بالصليب الأحادي الهجين.

      أجيال F1 و F2

      يُطلق على نسل الجيل P اسم F1 (للمبتدئين ، أو & # 8220offspring & # 8221) توليد. كما ترون من الشكل أعلاه ، كانت جميع النباتات في جيل F1 تحتوي على أزهار أرجوانية. لم يكن لدى أي منهم زهور بيضاء. تساءل مندل عما حدث لخاصية الزهرة البيضاء. لقد افترض أن نوعًا من العوامل الموروثة ينتج زهورًا بيضاء وأن بعض العوامل الموروثة الأخرى تنتج أزهارًا أرجوانية. هل اختفى عامل الزهرة البيضاء للتو في جيل F1؟ إذا كان الأمر كذلك ، فإن نسل الجيل F1 - يسمى جيل F2—يجب أن يكون لجميعهم زهور أرجوانية مثل والديهم.

      لاختبار هذا التوقع ، سمح مندل لمصانع الجيل F1 بالتلقيح الذاتي. لقد فوجئ بالنتائج. كان لبعض نباتات الجيل F2 زهور بيضاء. درس المئات من نباتات الجيل F2 ، ولكل ثلاثة نباتات ذات أزهار أرجوانية ، كان هناك متوسط ​​نبات واحد أبيض الأزهار.

      قانون الفصل

      قام مندل بنفس التجربة لجميع الخصائص السبع. في كل حالة ، اختفت قيمة واحدة من الخاصية في نباتات F1 ثم ظهرت مرة أخرى في نباتات F2. وفي كل حالة ، 75 بالمائة من نباتات F2 لها قيمة واحدة للخاصية و 25 بالمائة لها قيمة أخرى. بناءً على هذه الملاحظات ، صاغ مندل قانونه الأول للميراث. هذا القانون يسمى قانون الفصل. تنص على أن هناك عاملين يتحكمان في خاصية معينة ، أحدهما يهيمن على الآخر ، وهذه العوامل منفصلة وتنتقل إلى أمشاج مختلفة عندما يتكاثر أحد الوالدين.


      مفهوم التحول

      تعريف

      التحول هو تغيير جيني مستقر ناتج عن امتصاص الحمض النووي العاري ، وتسمى حالة القدرة على تناول الحمض النووي الخارجي بالكفاءة. تحدث في شكلين - طبيعي ومصطنع.

      التحول الطبيعي

      1٪ فقط من الأنواع البكتيرية قادرة على امتصاص الحمض النووي. تقوم البكتيريا أيضًا بتبادل المواد الجينية من خلال عملية تسمى النقل الجيني الأفقي ، حيث تتحد الخلايا البكتيرية وتشكل جسراً تنتقل عبره المادة الجينية من خلية إلى أخرى. تقوم بعض الأنواع البكتيرية أيضًا بإطلاق الحمض النووي الخاص بها عن طريق الإفراز الخلوي عند موتها ، ويتم التقاط هذا الحمض النووي لاحقًا بواسطة الخلايا البكتيرية الموجودة في المنطقة المجاورة. بينما يمكن أن يحدث التحول بين أنواع بكتيرية مختلفة ، إلا أنه يكون أكثر فاعلية عندما يحدث بين الأنواع ذات الصلة الوثيقة. تمتلك هذه الخلايا جينات محددة ترمز للكفاءة الطبيعية مما يسمح لها بنقل الحمض النووي عبر الغشاء الخلوي إلى الخلية. يتضمن هذا النقل البروتينات المرتبطة بالنوع الرابع من الشعيرات الدموية ونظام إفراز النوع الثاني بالإضافة إلى مجمع ترانسبوكيز الحمض النووي في الغشاء السيتوبلازمي.

      تختلف هذه الآلية قليلاً بسبب الاختلاف في بنية أغشية الخلايا للبكتيريا. يتم تصنيف البكتيريا على نطاق واسع إلى نوعين بناءً على هذا الاختلاف & # 8211 سالبة الجرام وإيجابية الجرام. المخطط العام متشابه إلى حد ما. يتم الكشف عن وجود الحمض النووي الخارجي بواسطة الخلية ويتم تحفيز الكفاءة الطبيعية ، ثم يرتبط الحمض النووي الغريب بمستقبلات الحمض النووي على سطح هذه الخلايا المختصة. يسمح ارتباط المستقبلات هذا بتنشيط نظام ترانسليوكاز الحمض النووي الذي يسمح بمرور الحمض النووي إلى الخلية عبر غشاء الخلية. خلال هذه العملية ، يتحلل خيط واحد من الحمض النووي بفعل النيوكلييز. يتم بعد ذلك دمج الخيط المنفرد المنقولة في الجينوم البكتيري بمساعدة عملية تعتمد على RecA.

      تظهر البكتيريا سالبة الجرام وجود غشاء إضافي ، وبالتالي ، لأخذ الحمض النووي ، يتم تشكيل قناة على الغشاء الخارجي بواسطة سيكريتينز. لا يقتصر امتصاص جزء من الحمض النووي بشكل عام على تسلسله ، ومع ذلك ، في بعض الأنواع البكتيرية ، لوحظ أن وجود تسلسلات معينة للحمض النووي يسهل ويعزز الامتصاص الفعال للمادة الجينية.


      وانج ، إيه إتش جيه وآخرون. التركيب الجزيئي لجزء DNA حلزوني مزدوج أعسر عند الدقة الذرية. طبيعة سجية 282, 680–686 (1979).

      Pohl، F. M. & amp Jovin، T. M. جيه مول. بيول. 67, 375–396 (1972).

      ثامان ، تي جيه ، لورد ، آر سي ، وانج ، إيه إتش جيه & أمبير ريتش ، إيه.شكل ملح عالي من بولي (dG-dC) · بولي (dG-dC) أعسر Z-DNA: أطياف رامان من البلورات والمحاليل. نوكل. الدقة الأحماض. 9, 5443–5457 (1981).

      Behe، M. & amp Felsenfeld، G. تأثيرات المثيلة على بولي نيوكليوتيد اصطناعي: الانتقال من B إلى Z في poly (dG – m5dC) · poly (dG – m5dC). بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 78, 1619–1623 (1981).

      ريتش ، إيه ، نوردهايم ، إيه ، وأمبير وانج ، إيه إتش-جي. كيمياء وبيولوجيا Z-DNA أعسر. آن. القس Biochem. 53, 791–846 (1984).

      Nordheim، A. & amp Rich، A. التسلسل (dC-dA) n · (dG-dT) n يشكل Z-DNA أعسر في بلازميدات فائقة الالتفاف سلبيًا. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 80, 1821–1825 (1983).

      Haniford، D. B. & amp Pulleyblank، D. E. انتقال الوجه من poly [d (TG) x d (CA)] إلى حلزون أعسر في الظروف الفسيولوجية. طبيعة سجية 302, 632–634 (1983).

      Feigon ، J. ، Wang ، A. H. -J. ، van der Marel ، G. A. ، van Boom ، J.H & amp Rich ، A. Z-DNA Forms بدون تناوب تسلسل البيورين-بيريميدين في المحلول. علم 230, 82–84 (1985).

      Peck، LJ، Nordheim، A.، Rich، A. & amp Wang، JC Flipping of cloned d (pGpG) n · d (pCpG) n متواليات DNA من اليمين إلى الهيكل الحلزوني الأيسر بواسطة الملح ، Co (III) ، أو supercoiling السلبي. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 79, 4560–4564 (1982).

      Haniford، D. B. & amp Pulleyblank، D. E. The في الجسم الحي حدوث Z-DNA. J. بيومول. هيكل. دين. 1, 593–609 (1983).

      Ellison، M. J.، Kelleher، R. J.، Wang، A.H -J.، Habener، J.F & amp Rich، A. علم الطاقة المعتمد على التسلسل للانتقال B – Z في DNA فائق الالتفاف الذي يحتوي على متواليات البيورين-بيريميدين غير المتغيرة. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 82, 8320–8324 (1985).

      Ho ، P. S. ، Ellison ، M.J ، Quigley ، G.J & amp Rich ، A. نهج ديناميكي حراري بمساعدة الكمبيوتر للتنبؤ بتكوين Z-DNA في التسلسلات التي تحدث بشكل طبيعي. EMBO J. 5, 2737–2744 (1986).

      ماركس ، J.Z-DNA: لا يزال يبحث عن وظيفة. علم 230, 794–796 (1985).

      Lafer، E. M.، Moller، A.، Nordheim، A.، Stollar، B. D. & amp Rich، A. الأجسام المضادة الخاصة بالحمض النووي لليد اليسرى. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 78, 3546–3550 (1981).

      مولر ، إيه وآخرون. تتعرف الأجسام المضادة وحيدة النسيلة على أجزاء مختلفة من Z-DNA. J. بيول. تشيم. 257, 12081–12085 (1982).

      لافير ، إي إم وآخرون. الأجسام المضادة الخاصة بـ Z-DNA في الذئبة الحمامية الجهازية البشرية. J. كلين. استثمار. 71, 314–321 (1983).

      Nordheim، A. et al. ترتبط الأجسام المضادة لـ Z-DNA اليسرى بمناطق interband من ذبابة الفاكهة الكروموسومات متعددة الخطوط. طبيعة سجية 294, 417–422 (1981).

      Lancillotti ، F. ، Lopez ، M. C. ، Arias ، P. & amp Alonso ، C. Z-DNA في الكروموسومات النشطة نسبيًا. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 84, 1560–1564 (1987).

      Arndt-Jovin، D.J et al. أعسر Z-DNA في نطاقات من الكروموسومات متعددة الخطوط الثابتة الحمضية. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 80, 4344–4348 (1983).

      ليبس ، هـ.جيه وآخرون. تتفاعل الأجسام المضادة ضد Z-DNA مع النواة الكبيرة ولكن لا تتفاعل مع النواة الميكروية للنخاع الهدبي الناقص الشعر Stylonychia mytilus. زنزانة 32, 435–441 (1983).

      Liu، L.F & amp Wang، J.Co.upercoiling لقالب DNA أثناء النسخ. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 84, 7024–7027 (1987).

      Schroth ، G. P. ، Chou ، P. -J. & amp Ho، P. S. رسم خرائط Z-DNA في الجينوم البشري: رسم الخرائط بمساعدة الكمبيوتر يكشف عن توزيع غير عشوائي لتسلسلات تشكيل Z-DNA المحتملة في الجينات البشرية. J. بيول. تشيم. 267, 11846–11855 (1992).

      جاكسون ، دي إيه ، يوان ، جيه آند أمبير كوك ، بي آر طريقة لطيفة لإعداد الهياكل العظمية الخلوية والنووية والكروماتين المرتبط بها. J. خلية علوم. 90, 365–378 (1988).

      Wittig، B.، Dorbic، T. & amp Rich، A. يتم تنظيم مستوى Z-DNA في نوى خلايا الثدييات النشطة الأيضية والمتفشية عن طريق الإجهاد الالتوائي. J. الخلية. بيول. 108, 755–764 (1989).

      Wittig، B.، Dorbic، T. & amp Rich، A. يرتبط النسخ بتكوين Z-DNA في نواة خلايا الثدييات النشيطة الأيضية. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 88, 2259–2263 (1991).

      Wittig، B.، Wolfl، S.، Dorbic، T.، Vahrson، W. & amp Rich، A. نسخ الإنسان C-MYC في النوى المنفصلة يرتبط بتكوين Z-DNA في ثلاث مناطق منفصلة من الجين. EMBO J. 11, 4653–4663 (1992).

      Wolfl، S.، Wittig، B. & amp Rich، A. تحديد مقاطع Z-DNA المستحثة نسبيًا في الإنسان C-MYC الجين. بيوكيم. بيوفيز. اكتا 1264, 294–302 (1995).

      Wolfl، S.، Martinez، C.، Rich، A. & amp Majzoub، J. A. يرتبط نسخ جين الهرمون الذي يطلق الكورتيكوتروبين البشري في خلايا NPLC بتكوين Z-DNA. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 93, 3664–3668 (1996).

      ليو ، ر. وآخرون. تنظيم مروج CSF1 بواسطة مجمع SWI / SNF الشبيه بـ BAF. زنزانة 106, 309–318 (2001).

      Garner، M. & amp Felsenfeld، G. تأثير Z-DNA على وضع النوكليوسوم. جيه مول. بيول. 196, 581–590 (1987).

      Herbert، A.G & amp Rich، A. طريقة لتحديد وتوصيف البروتينات المرتبطة بـ Z-DNA باستخدام oligodeoxynucleotide الخطي. نوكل. الدقة الأحماض. 21, 2669–2672 (1993).

      Herbert، A.، Lowenhaupt، K.، Spitzner، J. & amp Rich، A. Chicken double-stranded adenosine deaminase RNA لها خصوصية واضحة لـ Z-DNA. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 92, 7550–7554 (1995).

      تعديل Bass ، B. L. RNA بواسطة أدينوسين ديميناسز التي تعمل على الحمض النووي الريبي. Annu. القس Biochem. 71, 817–846 (2002).

      هربرت ، إيه وآخرون. مجال ربط Z-DNA موجود في إنزيم التحرير البشري ، دياميناز أدينوزين مزدوج الشريطة من الحمض النووي الريبي. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 94, 8421–8426 (1997).

      Kim ، Y. -G. ، Kim ، P. S. ، Herbert ، A. & amp Rich ، A. إنشاء نوكلياز داخلي خاص بتقييد الحمض النووي Z-DNA. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 94, 12875–12879 (1997).

      Kim ، Y.G ، Lowenhaupt ، K. ، Schwartz ، T. & amp Rich ، A. التفاعل بين Z-DNA ومجال Zab من dsRNA adenosine deaminase يتميز باستخدام نوكلياز الاندماج. J. بيول. تشيم. 274, 19081–19086 (1999).

      بيرجر ، آي وآخرون. التوصيف الطيفي لمجال ربط الحمض النووي ، Zα ، من إنزيم التحرير dsRNA adenosine deaminase: دليل على Z-DNA الأيسر في مجمع Zα-DNA. الكيمياء الحيوية 37, 13313–13321 (1998).

      كيم ، واي. وآخرون. يتعرف مجال Zab الخاص بإنزيم تحرير الحمض النووي الريبي البشري ADAR1 على Z-DNA عندما يكون محاطًا بـ B-DNA. J. بيول. تشيم. 275, 26828–26833 (2000).

      أوه ، D. -B. ، كيم ، Y. -G. & amp Rich، A. يمكن أن تعمل البروتينات المرتبطة بـ Z-DNA كمؤثرات فعالة للتعبير الجيني في الجسم الحي. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 99, 16666–16671 (2002).

      شوارتز ، T. ، Rould ، M. A. ، Lowenhaupt ، K. ، Herbert ، A. & amp Rich ، A. التركيب البلوري لمجال Zα لإنزيم التحرير البشري ADAR1 المرتبط بـ Z-DNA الأيسر. علم 284, 1841–1845 (1999).

      Herbert، A. & amp Rich، A. دور المجالات الملزمة لـ dsRNA و Z-DNA في في الجسم الحي تحرير الحد الأدنى من الركائز بواسطة ADAR1. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 98, 12132–12137 (2001).

      فو ، واي وآخرون. استنساخ DLM-1، وهو جين جديد يتم تنظيمه في الضامة المنشطة ، باستخدام العرض التفاضلي للحمض النووي الريبي. الجين 240, 157–163 (1999).

      Schwartz، T.، Behlke، J.، Lowenhaupt، K.، Heinemann، U. & amp Rich، A. هيكل مركب DLM-1-Z-DNA يكشف عن عائلة محفوظة من البروتينات المرتبطة بـ Z-DNA. هيكل الطبيعة. بيول. 8, 761–765 (2001).

      Brandt، T.A & amp Jacobs، B.L. E3L مطلوبة من أجل التسبب في نموذج الفأر. J. فيرول. 75, 850–856 (2001).

      كيم ، واي.-ج. وآخرون. دور ارتباط Z-DNA في التسبب في الإصابة بفيروس اللقاح. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 100, 6974–6979 (2003).

      Zhang ، S. ، Lockshin ، C. ، Herbert ، A. ، Winter ، E. & amp Rich ، A. Zuotin ، بروتين رابط Z-DNA مفترض في خميرة الخميرة. EMBO J. 11, 3787–3796 (1992).

      Zhang، S.، Holmes، T.، Lockshin، C. & amp Rich، A. تجميع تلقائي لأوليجوببتيد مكمل ذاتيًا لتشكيل غشاء عياني مستقر. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 90, 3334–3338 (1993).

      تشانغ ، س وآخرون. تدعم مصفوفات oligopeptide التكميلية ارتباط خلايا الثدييات. المواد الحيوية 16, 1385–1393 (1995).

      هولمز ، تي ، ديلاكال ، إس ، سو ، إكس ، ريتش ، إيه آند زانج ، إس. نمو نوريت واسع النطاق ونقاط عصبية نشطة على سقالات الببتيد. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 97, 6728–6733 (2000).

      Kisiday ، J. et al. يعزز هيدروجيل الببتيد الذاتي التجميع إنتاج المصفوفة خارج الخلية الغضروفية وانقسام الخلايا: الآثار المترتبة على إصلاح أنسجة الغضاريف. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 99, 9996–10001 (2002).

      Zhang، S. & amp Rich، A. التحويل المباشر لقليل ببتيد من ورقة β إلى α-helix: نموذج لتشكيل الأميلويد. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 94, 23–28 (1997).

      تشانغ ، س وآخرون. هندسة الأسطح البيولوجية: نظام بسيط لتشكيل نمط الخلية. المواد الحيوية 20, 1213–1220 (1999).

      Vauthey، S.، Santoso، S.، Gong، H.، Watson، N. & amp Zhang، S. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 99, 5355–5360 (2002).

      von Maltzahn، G.، Vauthey، S.، Santoso، S. & amp Zhang، S. تتجمع الببتيدات الشبيهة بالفاعل بالسطح المشحونة إيجابيا في بنى نانوية. لانجموير 19, 4332–4337 (2003).

      Zhang ، S. بناء من أسفل إلى أعلى. المواد اليوم 6, 20–27 (2003).

      Uesugi ، W. ، Shida ، T. & amp Ikehara ، M. توليف وخصائص نظائر CpG التي تحتوي على بقايا 8-bromoguanosine. دليل على تكوين الازدواج Z-RNA. الكيمياء الحيوية 21, 3400–3408 (1982).

      Hall، K.، Cruz، P.، Tinoko، I.، Jovin، T.M & amp van de Sande، J.H 'Z-RNA' - a left hand RNA double helix. طبيعة سجية 311, 584–586 (1984).

      Davis، P. W.، Hall، K.، Cruz، P.، Tinoco، I. & amp Neilson، T. يشكل رباعي نوكليوتيد rCpGpCpG حلزون مزدوج Z-RNA أعسر. الدقة الأحماض النووية. 14, 1279–1291 (1986).

      Teng ، M. K. ، Liaw ، Y. C. ، van der Marel ، G. A. ، van Boom ، J.H & amp Wang Wang ، A. -H. تأثيرات مجموعة هيدروكسيل O2 على شكل Z-DNA: بنية Z-RNA و (araC) - [Z-DNA]. الكيمياء الحيوية 28, 4923–4928 (1989).

      Davis ، P. W. ، Adamiak ، R.W & amp Tinoco ، I. Z-RNA: حل بنية الرنين المغناطيسي النووي لـ r (CGCGCG). البوليمرات الحيوية 29, 109–122 (1990).

      Hardin ، C. C. ، Zarling ، D. A. ، Wolk ، S. K. ، Ross ، W. S. & amp Tincoc ، I. الكيمياء الحيوية 27, 4169–4177 (1988).

      زارلينج ، دي إيه ، كالهون ، سي جي ، هاردين ، سي سي وأمبير زارلينج ، إيه إتش سيتوبلازميك Z-RNA. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 84, 6117–6121 (1987).

      Zarling، D. A.، Calhoun، C.J، Feuerstein، B.G & amp Sena، E.P. Cytoplasmic microinjection of immunoglobulin Gs التعرف على حلزونات RNA يثبط نمو الخلايا البشرية. جيه مول. بيول. 211, 147–160 (1990).

      Brown، B. A.، Lowenhaupt، K.، Wilbert، C.M، Hanlon، C.B & amp Rich، A. مجال Za لانزيم التحرير dsRNA adenosine deaminase يربط Z-RNA باليد اليسرى وكذلك Z-DNA. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 97, 13532–13586 (2000).


      القصة الرائعة لكيفية حل العلماء للحمض النووي واللولب المزدوج رقم 8217

      في هذا التاريخ ، أي قبل 65 عامًا ، تم اكتشاف التركيب الحلزون المزدوج للحمض النووي. قام العالمان بجامعة كامبريدج ، جيمس دي واتسون وفرانسيس إتش سي. أعلن كريك أنهم اكتشفوا بنية الحمض النووي ، الجزيء الذي يحتوي على الجينات البشرية. لقد قاموا بتجميع قطع المعرفة التي تم تجميعها وكان لديهم متعاونون مهمون قدموا نتائج تجريبية.

      تمهيد الطريق للاكتشاف

      كان هناك الكثير من البحث والتطوير لهذا الاكتشاف. تم اكتشاف الحمض النووي ، حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، لأول مرة في عام 1869 من قبل الطبيب السويسري فريدريش ميشر. قام بفحص البروتينات في الكريات البيض ، وأثناء عمله ، وجد مادة ليست بروتينًا. أجرى عملية استخلاص خام للمادة وأطلق عليها اسم "نوكلين" لوجودها في نوى الخلايا. الاسم الحالي له هو حمض نووي.

      بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي. اعتمادات الصورة: جيروم والكر.

      في نفس الوقت تقريبًا ، كان الراهب التشيكي جريجور مندل يجري تجارب على البازلاء أظهرت أنه يمكن وراثة سمات معينة. ومع ذلك ، لم يتم تجميع هاتين القطعتين معًا حتى عام 1944 عندما نقل العالم الأمريكي أوزوالد أفيري الحمض النووي من بكتيريا ممرضة واحدة إلى بكتيريا غير ضارة. لقد نقلت البكتيريا غير الضارة سابقًا الآن القدرة على التسبب في المرض إلى الجيل التالي. لذلك ، تم إنشاء الرابط بين الوراثة والحمض النووي.

      في عام 1949 ، حصل إروين تشارجوف على معلومات الاقتران الأساسي للحمض النووي ، من خلال اكتشاف أن كمية الأدينين تساوي أيضًا كمية الثايمين ، وأن كمية الجوانين والسيتوزين متساوية دائمًا ، بغض النظر عن كمية مجموع الحمض النووي. في هذه المرحلة ، عرف الباحثون أن الحمض النووي يحتوي على القواعد الأربع: الأدينين ، الثايمين ، الجوانين ، والسيتوزين ، لكن لم يكن لديهم أي فكرة عن شكل جزيء الحمض النووي في الواقع.

      ضع القطع معًا

      كما يمكنك أن تتخيل ، كان العديد من الباحثين الآخرين يعملون للكشف عن الجزيء الأساسي للوراثة. اقترح باحث آخر ، وهو كيميائي من كاليفورنيا اسمه Linus Pauling ، نموذجًا ثلاثي الحلزون في بداية عام 1953. كان واتسون وكريك يتسابقان معه ليكونا أول من اكتشف الشكل الحقيقي للحمض النووي.

      كريك وواتسون على اليمين. اعتمادات الصورة: مارجوري مكارتي.

      قام Watson and Crick بالعمل النظري ، وصنعوا نماذج الكرة والعصا وتفسير النتائج التجريبية. تعاونوا مع موريس ويلكنز ومعاونته ، روزاليند فرانكلين ، التي قامت بعمل تجريبي. تضمنت النتائج التجريبية حيود الأشعة السينية. المبدأ الكامن وراء هذه الطريقة هو أن الأشعة السينية الساطعة على الحمض النووي يمكن أن تشكل بلورات إذا تم علاجها بطريقة معينة. ثم ترتد الأشعة من العينة ، مما يخلق أنماطًا على فيلم فوتوغرافي يمكن تحليلها بعد ذلك من أجل الهيكل.

      اكتشف واطسون اقتران القواعد من عمل Chargoff وفي 21 فبراير 1953 ، حقق تقدمًا عندما رأى أن رابطة الأدينين والثيمين كانت بنفس طول رابطة السيتوزين والجوانين. هذا يعني أن كل مستوى في حلزون الحمض النووي سيكون بنفس الطول وأن العمود الفقري للفوسفات سيكون سلسًا.

      الصورة الشهيرة 51. اعتمادات الصورة: حسب المصدر (WP: NFCC # 4) ، الاستخدام العادل ، https://en.wikipedia.org/w/index.php؟curid=38068629.

      قدمت الصورة 51 معلومات مهمة لاستنتاج بنية الحمض النووي. التقط الصورة الشهيرة ريموند جوسلينج ، طالب دكتوراه تحت إشراف روزاليند فرانكلين في كينجز كوليدج لندن ، في مايو 1952. تم تبلور الحمض النووي في ظل ظروف رطبة وتظهر الصورة علامة "X" غامضة والتي قد لا تعني الكثير العين غير المدربة ، لكنها تدل على بنية حلزونية مزدوجة ذات خيوط مضادة متوازية. تمكن واطسون وكريك من استنتاج أن الجزء الخارجي من سلسلة الحمض النووي له عمود فقري من جزيئات الديوكسيريبوز والفوسفات المتناوبة ، وأن الأزواج الأساسية موجودة داخل الحلزون. أنتجت حساباتهم من الصور معلمات مهمة لحجم وهيكل اللولب. هناك جدل حول هذه الصورة حيث أظهرها موريس ويلكينز لواتسون وكريك دون موافقة روزاليند فرانكلين أو حتى علمها.

      كان للبنية الحلزونية المزدوجة أيضًا معنى كبير لأنها قدمت آلية لتكرار الحمض النووي. يسمح هيكل اللولب للحمض النووي بالتكاثر عن طريق الانفصال في خيط واحد ليصبح نموذجًا للحلزون الجديد.

      النشر وجائزة أمبير

      حظي Watson and Crick بلحظة & # 8220Eureka & # 8221 في صباح يوم 28 فبراير. لقد نجحوا في تجميع كل أجزاء المعلومات للتوصل إلى البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي. كتب واتسون في سيرته الذاتية أنه بعد إدراكهم ، دخل كريك إلى حانة قريبة وأعلن أننا "وجدنا سر الحياة".

      روزاليند فرانكلين. اعتمادات الصورة: A Other.

      نشر واتسون وكريك اكتشافهما رسميًا في 25 أبريل 1953 في مجلة نيتشر. كان واطسون يبلغ من العمر 25 عامًا فقط في هذه المرحلة ، على الرغم من أن كريك كان أكبر منه بـ 12 عامًا. بدأت المقالة المتواضعة المكونة من صفحة طويلة باختصار القرن: "هذا الهيكل له ميزات جديدة ذات أهمية بيولوجية كبيرة". تم تحفيزهم & # 8220 من خلال معرفة الطبيعة العامة للنتائج والأفكار التجريبية غير المنشورة & # 8221 لويلكينز وفرانكلين ، كما ذكروا في إقراراتهم.

      مُنح كريك وواتسون وويلكنز جائزة نوبل في عام 1962. توفي فرانكلين قبل أربع سنوات من إصابته بسرطان المبيض ، وبالتالي لم يكن مؤهلاً للحصول على الجائزة ، حيث لم يتم منحهم بعد وفاته. قالت واتسون إنه كان ينبغي عليها مشاركة الجائزة معهم.

      خمسة وستون عامًا ليست وقتًا طويلاً لمعرفة بنية الحمض النووي # 8211 ، فقد كان اكتشافًا أساسيًا أحدث ثورة في الرعاية الصحية والبحث والزراعة وغير ذلك الكثير!


      شاهد الفيديو: الحمض النووي الرايبوزي RNA (كانون الثاني 2022).