Загадки про днк и рнк
Обновлено: 24.12.2024
22 октября Цветаевский костер.
30 октября День рождения Лицея ФТШ.
Каникулы31 октября — 7 ноября Осенние каникулы.
29 декабря — 9 января Зимние каникулы.
20—23 февраля Февральские каникулы.
8 марта Выходной.
20—27 марта Весенние каникулы.
Обновления2 июля Списки литературы на 2021/22 учебный год.
Спецкурс «Загадки РНК» (9—11 классы)Спецкурс ведут Людмила Ивановна Амосова и Татьяна Ивановна Иванова. Программа рассчитана на два полугодия.
Следующая загадка
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – макромолекула организма, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре двух других основных типов макромолекул организма – различных видов РНК и белков. Именно редактирование ДНК открывает перед нами безграничные возможности и грозные опасности генной инженерии. Известно, что в конце апреля 2003 года ученые почти полностью расшифровали генетический код человека в рамках международного проекта «Человеческий Геном» (The Human Genome Project). Однако для большинства людей сущность и механизмы ДНК были и остаются недоступными для понимания; и, как всегда, недостаток информации порождает множество слухов, мифов, домыслов. Предлагаю сегодня поговорить о некоторых из них.
1 – ГМО и лосось
Одним из самых распространенных заблуждений касательно ДНК в целом и генной инженерии в частности, является миф о том, что ГМО вредны, поскольку в них содержатся гены. Более того, в кукурузу присаживают гены лосося, и после употребления ее в пищу, человек начинает буквально обрастать жабрами. Или «заражается» раком.
Так говорят или люди, не учившиеся в средней школе, или люди, которые пытаются убедить вас, что вы не учились в средней школе. Разумеется, стоит начать с того, что не только в ГМО содержатся гены, но и в любой органической пище. Поскольку на одних неорганических добавках, вроде хлорида натрия, долго не протянуть – гены придется употреблять в пищу так или иначе.
Что касается генов лосося… Да, в природе существует так называемый «горизонтальный» перенос генов, когда генетический код передается не от родителя к потомку, а от одного организма к другому, например, ретровирусы способны встраивать свой геном в клетки растений, грибов и животных. Но здесь речь идет о «заражении» генами или раком от ГМО. Это практически как утверждать, будто съев жареную картошку Вы сами поджаритесь до хрустящей корочки. Разумеется, это чепуха. Зато ГМО помогает жить и быть здоровыми многим людям.
К примеру, из-за нехватки бета-каротина, который мы привыкли получать из моркови, ежегодно слепнет более 250 тыс. детей. Казалось бы – пусть выращивают морковь, да только вот морковь у них не растет. Спасти положение мог бы генномодифицированный «золотой рис» (на самом деле оранжевый, из-за бета-каротина), богатый витамином А. Только вот в 2013 году на Филиппинах вытоптали почти все поля с экспериментальным рисом. Причем, это сделали не фермеры, опасавшиеся конкуренции, а простые доверчивые люди, наслушавшиеся сказок о «жабрах» и ставшие противниками ГМО.
2 – Люди Икс
Многие подростки (да и не только подростки) мечтают иметь какую-нибудь суперспособность, стать эдаким Суперменом. Насколько реальны такие мутации?
Начнем с того, что мутации являются неотъемлемой частью нашего существования. ДНК человека, да и вообще любого существа, все время меняется. Мутации в ДНК неизбежны хотя бы из-за того, что при копировании столь большого объема информации как генетический код, неизбежны ошибки. При каждом копировании генома – которое, кстати, не прекращается ни на секунду, ведь клетки делятся непрерывно – происходят тысячи ошибок, большая часть которых ликвидируется специальными механизмами, но какая-то доля остается и продолжает жить. Так и обеспечивается видовое и индивидуальное многообразие.
«Все организмы являются генетически модифицированными относительно своих предков. Это утверждение справедливо и для человека. Как уже упоминалось, между мной, вами и любым другим представителем вида Homo sapiens, за исключением однояйцевых близнецов, найдется около трех миллионов генетических отличий. Именно столько отличий было обнаружено, когда в 2007 году прочитали один из первых полных геномов отдельного человека, ученого Крейга Вентера, и сравнили хромосомы, которые он унаследовал от мамы и папы. Три миллиона – это только число точечных одиночных отличий лишь в один нуклеотид, не считая различных хромосомных перестроек, вставок и делеций участков ДНК. Учитывая, что на Земле живут миллиарды людей, будет сложно указать такой участок генома, который не претерпел бы изменений хотя бы у одного живого человека (если не считать участков, мутации в которых несовместимы с жизнью). Упомянутые миллионы отличий появились не сразу, а накапливались на протяжении длительного времени. У человека в каждом поколении возникают десятки новых мутаций. Ребенок не только получает некую уникальную комбинацию генетических вариантов от родителей, но еще около пятидесяти совершенно новых генетических вариантов, которых ни у кого из родителей не было», – рассказывает известный популяризатор науки, кандидат биологических наук Александр Панчин.
Но как же лазеры из глаз и крылья на спине? Пока что искусственная эволюция не достигла таких высот, чтобы прирастить человеку полнофункциональные крылья. Но при помощи генной инженерии уже можно изменять геном взрослой особи – в этом поможет система CRISPR-Cas, перспективная разработка в сфере генной инженерии, дающая возможность направленного редактирования генома.
Систем CRISPR-Cas довольно много и про каждую коротко не расскажешь. Технология основана на иммунной системе бактерий, представляющую собой особые участки бактериальной ДНК, короткие палиндромные кластерные повторы, или CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Между идентичными повторами располагаются отличающиеся друг от друга фрагменты ДНК — спейсеры, многие из которых соответствуют участкам геномов вирусов, паразитирующих на данной бактерии. При попадании вируса в бактериальную клетку он обнаруживается с помощью специализированных Cas-белков (CRISPR-associated sequence — последовательность, ассоциированная с CRISPR), связанных с CRISPR РНК. Если фрагмент вируса «записан» в спейсере CRISPR РНК, Cas-белки разрезают вирусную ДНК и уничтожают ее, защищая клетку от инфекции.
В 2013 году ученые открыли, что система CRISPR-Cas может работать и в клетках высших организмов, исправляя неправильные последовательности генов. Зачем это нужно? CRISPR-Cas может вылечить наследственные заболевания или даже рак. Кроме того, с ее помощью можно добавить в геном человека что-то полезное – «вырезать» не самые хорошие гены и «вклеить» те, что получше. Таким образом можно получить, к примеру, суперсилу, стопроцентное зрение и абсолютный слух.
3 – Человек-паук
С людьми Икс мы разобрались. А как насчет человека-паука?
В природе существует такое явление как химера – это организм, состоящий из генетически разнородных клеток, результат естественного или искусственного сращивания тканей, принадлежащих разным организмам. Название произошло от древнегреческой мифической твари – огнедышащего чудовища с телом козла, головой льва и хвостом змеи. Первую впервые термин применил немецкий ботаник Ганс Винклер в 1907 году, когда успешно скрестил паслен и томат.
С тех пор, помимо естественных химер, вроде химер-мышей с двойным окрасом и разными глазами, стали появляться искусственные. В 1980-х ученые создали межвидовую химеру овцы и козы.
Эмбрионы были хирургическим путем извлечены из коз и овец на шестой и седьмой день, соответственно, после первого дня течки. После ферментативного удаления zona pellucida – блестящей оболочки, окружающей яйцеклетку – внутренняя клеточная масса козы была отделена от бластоцисты хирургическим путем с применением специфических иммунных сывороток.
Внутреннюю клеточную массу ввели в бластоцисты овец с помощью микроманипулятора. Двадцать две обработанные бластоцисты ввели 12 овцам для дальнейшего вынашивания. Девять овец родили в общей сложности 13 ягнят (выжило 59 % эмбрионов). Девять из них были обычными ягнятами, один оказался козленком, и два — межвидовыми химерами.
У полученного организма наблюдался разный тип шерсти на участках кожи, содержащих клетки овцы и клетки козы.
Человеческие химеры тоже существуют и порой приводят к курьезным ситуациям.
Лидия Фэйрчайлд из штата Вашингтон США после развода со своим мужем Джейми Таусендом обратилась к государству за социальным пособием. Для его получения, Лидии и Джейми пришлось подтвердить отцовство и материнство при помощи ДНК-теста. Здесь и начинается история – тест показал, что Джейми действительно отец детей, а вот Лидия не является матерью ни одного из них. Более того – в это время Фэйрчайлд была беременна четвертым ребенком и тест ДНК сделанный прямо после его рождения показал тот же результат – женщина, только что родившая малыша, не является его матерью. Полиция арестовала Фэйрчайлд и выдвинула обвинение в мошенничестве. К счастью, адвокат Лидии обнаружил статью в журнале New England Journal of Medicine, где был описан похожий случай. После множественных анализов выяснилось, что Лидия Фэйрчайлд является химерой и дети принадлежат ей. Просто гены матки и гены волосяного покрова были абсолютно разными, вот ДНК-тест и показывал, что Лидия не имеет отношения к своим детям.
4 – Парк Юрского периода
Один из вопросов, волнующих научное сообщество – можно ли, в конце концов, клонировать динозавра?
Ответ на вопрос «можно ли извлечь из кости динозавра подлинную ДНК?» прост – нет. Ученые полагают, что молекула ДНК вряд ли может храниться дольше, чем миллион лет. При самых оптимистичных прогнозах и идеальных условиях – не более 5-6 миллионов. Динозавры же вымерли 65 миллионов лет назад.
Сейчас полноценно клонировать динозавра, как это было с пресловутой овечкой Долли, не представляется возможным. Однако все же не исключено, что кропотливая работа позволит когда-нибудь выделить и восстановить «по кусочкам» полную цепочку генетической информации какого-нибудь древнего ящера.
Следующая загадка
Методическая разработка содержит следующие разделы: пояснительная записка; цели и задачи; ход мероприятия; подробный материал для заданий квеста, маршрутные карты; список используемой литературы.
Содержание методической разработки направлено на достижение таких целей, как формирование активности студентов, самостоятельности; создание условий для командной работы, взаимодействия для достижения общей цели; успешной социализации, самореализации, проявления и развития инновационного потенциала молодых людей.
Основными задачами методической разработки являются важные задачи: обеспечение эффективной командной работы; повышение двигательной активности молодежи; создание условий для развития интереса при изучении генетики.
Считаю, что материалы, предложенные в методической разработке, будут интересны тем, кто внедряет интерактивные методы обучения со здоровъесберегающими технологиями.
____________ Н.В. Храновская, методист высшей квалификационной категории
о внеклассном мероприятии
« Квест по генетике человека: матрица нашего тела - ДНК»,
проведенном преподавателем Ищенко О. В.
Квест организован для студентов 1 курса колледжа с использованием современных технических средств обучения.
Мероприятие направленно на воспитание командного духа студентов и усиление их активной познавательной позиции. Выбранная тема мероприятия способствует развитию умений, расширяет кругозор, способствует формированию профессиональных компетенций.
Преподаватель широко использует возможности компьютерной и мультимедийной техники, эффективно применяет принцип современности и последовательности.
Методически верно организована структура мероприятия, проведение предполагает несколько локаций, в которых одновременно выполняют задание 6 групп студентов. Такой вид работы активизирует двигательную активность, скорость мышления.
Такая форма проведения мероприятия может быть рекомендована для использования преподавателями других учебных дисциплин.
___________ Н.Ж. Мальцева, заместитель директора по УР
___________ Н.В. Храновская, методист высшей квалификационной категории
___________ М.И. Петленко, заведующий практическим обучением
___________ О.А.Пенцкофер, преподаватель истории
___________ Э.В. Каменева , преподаватель основ латинского языка
____________ О.С. Поникарчук, преподаватель основ психологии
1.П ояснительная записка
Цели мероприятия:
Образовательная:
расширить и углубить знания студентов по учебной дисциплине «Генетика человека с основами медицинской генетики»;
Развивающая:
способствовать развитию логического мышления, любознательности, памяти, внимания, находчивости;
Воспитательная:
способствовать воспитанию уверенности в своих силах, чувства соперничества, ответственности, умения быстро решать поставленные задачи ; воспитание уважения друг к другу, умения работать в группах.
Задачи мероприятия:
Активизировать знания студентов через нестандартные формы работы;
Научить правильно оценивать роль генетических изменений и различных заболеваний в нашей жизни;
Привлечь внимание к информации генетической направленности;
Расширить знания о медицинской генетике в целом.
Оборудование и технические средства.
Ноутбук, мультимедийный проектор.
Презентация «Квест по генетике: матрица нашего тела - ДНК».
Декорации, реквизит, атрибуты:
Лабораторная посуда, воздушные шары, маркеры, ручки, ножницы, специи.
Дидактический, раздаточный материал:
Портреты людей с генетическими заболеваниями, маршрутные карты.
2. Ход (структура) мероприятия.
МАТРИЦА НАШЕГО ТЕЛА – ДНК!
Вы все знаете, как расшифровать аббревиатуру ДНК?
Но сегодня мы ее расшифруем иным способом:
Д инамично
Н еобычно
К реативно
ДНК – как много она значит, о ней составляют стихи, это своего рода «священный текст», Несмотря на то, что она кодирует всю информацию, из которой состоит наш организм, сама ДНК состоит всего лишь из четырёх строительных блоков или нуклеотидов:
ДНК каждого из нас совпадает с ДНК любого другого человека на Земле на 99 процентов.
И самое главное — без ДНК жизнь на Земле была бы невозможной.
Сейчас я предлагаю вам поучаствовать в квесте:
У нас есть шесть команд. Капитаны, представьте свои команды…..
Квест представляет собой командную игру. Вы попадаете в аудитории по маршрутной карте, где нужно собрать 6 аминокислот с помощью подсказок, ключей и решений головоломок. В этом нам помогут преподаватели.
Прошу капитанов команд выйти и получить маршрутную карту.
Когда ваша команда пройдет все шесть пунктов и соберет аминокислоты, я вас жду здесь в актовом зале.
Локация № 1 Ребусы анатомии
Ахондроплазия представляет собой наследственное поражение скелета человека, приводящее к неправильному развитию конечностей, карликовости, недоразвитию лицевых костей. По медицинской статистике подверженность данному заболеванию составляет примерно 1 : 20000, причем мужчин и женщин в равной степени.
ЗАДАНИЕ: С помощью ребусов составьте список костей, которые деформируются при данном генетическом заболевании….
(картинку нужно сопоставить с названием кости).
ЛИЦЕВОЙ ОТДЕЛ ЧЕРЕПА
Локация № 2 Переливание крови
Перед вами представлена кровь 4 доноров с разными группами крови и одного реципиента.
ЗАДАНИЕ: Решите ситуационную задачу, перелейте кровь донора реципиенту. Если вы правильно все сделаете, кровь станет розового цвета, если нет – синего.
Ситуационная задача: У бабушки III группа крови (гомозигота), у дедушки II (гетерозигота). Их сын (не может иметь детей с I группой крови) в браке с женщиной, у которой родители имеют гомозиготную группу крови (это не II , и не III ). Дочери этой супружеской пары нужен донор крови. Экспериментально доказано, что это не II группа. Какая группа крови должна быть у донора?
Ответ: донор должен быть III группы.
Локация № 3 УГАДАЙ СИНДРОМ
ЗАДАНИЕ: Вам нужно сложить пазл, на котором фото человека с определенными аномалиями. Указать, как называется этот синдром.
Пазл в капсуле, капсула в цилиндре!
( На столе стоит пустой цилиндр, на дно которого опущена капсула, внутри ее находится картинка – пазл. Студенты должны наполнить водой цилиндр, капсула всплывает. Ее нужно открыть, сопоставить разрезанные части картинки. Назвать синдром.)
синдром Дауна
синдром Дауна
Синдром Кошачьего крика
Шерешевского-Терненра
Синдром Клайнфельтера
Локация № 4 ДИАГНОЗ НА КАРТИНЕ
ЗАДАНИЕ: Вам предлагается изучить все иллюстрации картин с точки зрения диагноза, найти соответствие.
ПОЛИДАКТИЛИЯ
АХОНДРОПЛАЗИЯ (КАРЛИКОВОСТЬ)
ЗАЯЧЬЯ ГУБА
АРАХНОДАКТИЛИЯ (ПАУЧЬИ ПАЛЬЦЫ)
5. ГИПЕРТРИХОЗ
1.ПОЛИДАКТИЛИЯ
2. АХОНДРОПЛАЗИЯ
Диего Веласкес «Менины»
2.АХОНДРОПЛАЗИЯ (КАРЛИКОВОСТЬ)
«Портрет Себастьяна Морро» (VII в.), шуты испанского двора
3.ЗАЯЧЬЯ ГУБА
Михаил Врубель «Портрет сына» (XIX в.)
4. АРАХНОДАКТИЛИЯ (ПАУЧЬИ ПАЛЬЦЫ)
Ф. Пармиджанино «Мадонна с длинной шеей»
АРАХНОДАКТИЛИЯ (ПАУЧЬИ ПАЛЬЦЫ)
Сандро Ботичелли «Портрет Юноши»
5. ГИПЕРТРИХОЗ
Портрет И.Крылова
Локация № 5 ХОРОШИЙ НЮХ
ОТГАДАЙТЕ ЗАГАДКУ: между двух светил в середине я один. (НОС)
О КАКОМ ЧУВСТВЕ ИДЕТ РЕЧЬ? У младенцев развито сильно, но за год теряется на 50 %; У человека оно слабее чем у животных. (ОБОНЯНИЕ)
О ЧЕМ ИДЕТ РЕЧЬ? Собака различает их сто тысяч, а человек всего три тысячи; Существует 9 групп их: чесночные, зловонные, тошнотворные, потовые, горелые, душистые, эфирные, ароматные, амброзивные. (ЗАПАХИ)
ЗАДАНИЕ: с помощью этого различите и назовите, что находится в посудинах.
1 лавровый лист
4 душистый перец
Локация № 6 ВОЗДУШНАЯ ДНК
1.В печатном тексте находим буквы, что соответствуют Аденину, Гуанину, Цитозину, Тимину.
2. Выписываем триплетами, например: АТТ
3. Записываем всю цепочку ДНК.
4. Один участник записывает один триплет на воздушном шаре, должны быть шесть триплетов.
5. Воздушный шар держим за хвостик одной рукой.
СЕР А Я ЦА́ ПЛЯ - П Т И ЦА О Т РЯД А А ИС Т ООБР А ЗНЫХ ( Г ОЛЕН А С Т ЫХ), СЕМЕЙС Т В А ЦА ПЛЕВЫХ . ВНЕШНОС Т Ь ВЕСЬМ А Х А Р А К Т ЕРН А . Э Т О ДЛИННОНО ГА Я, ДЛИННОШЕЯЯ П Т И ЦА , СЕРОЙ ОКР А СКИ…
Цепочка ДНК: АЦА-ТЦА-ТАА-ТАГ-АТТ-АЦА.
Подведение итогов:
Студенты, прошедшие все 6 локаций возвращаются в исходный пункт.
Все команды собрали по 6 карточек с названиями аминокислот, которые они получали за правильно выполненное задание.
Кортизол - Этот гормон, который еще называют стрессовым, помогает организму мобилизовать энергию в экстренной сложной ситуации. Его действие основано на повышении адреналина, позволяющего переключить сознание и полностью сфокусироваться на представляющим опасность источнике, изменении обмена веществ так, чтобы глюкоза стала более доступной.
Дофамин — гормон радости и удовлетворения. Вырабатывается, когда человек получает любой позитивный в его представлении опыт. Если вам нравится смотреть на чистую комнату после уборки, приятно прикосновение близкого человека или вы чувствуете удовлетворение, наконец-то закончив отчет, то в этот момент вырабатывается дофамин
Серотонин — гормон уверенности в себе и удовлетворения. Если дофамин — это буря позитивных эмоций, то серотонин — это радость тихая. Кстати эти два гормона подавляют друг друга. И это значит, что люди, которые любят бурно радоваться, обычно не очень уверены в себе, а те, у кого высокая самооценка реже позволяют себе повеселиться от души.
Адреналин — помогает мобилизоваться в стрессовой ситуации и открыть скрытые резервы. При выбросе адреналина сердце бьется чаще, зрение и слух обостряются, реакция становится быстрее, даже мысли летят со скоростью света. Благодаря всему этому появляется чувство прилива сил и окрыленности.
Эндорфины — гормоны, которые вырабатываются в ответ на стресс, и подобно адреналину помогают мобилизоваться, эндорфины помогают сохранять спокойствие и надежду на лучшее в любой ситуации. Считается, что эти гормоны активно вырабатываются в момент тактильного контакта с человеком, который приятен. К примеру, во время дружеских объятий, рукопожатия или поцелуя.
Окситоцин — гормон привязанности и доверия. Однако последние исследования показали, что нежность, вызванная окситоцином, распространяется не на всех. Под воздействием этого гормона человек более трепетно относится к тем, кого считает «своими», и вследствие этого склонен рьяно защищать их от «чужих». Окситоцин играет важную роль в момент родов и при начальном формировании отношений между матерью и ребенком.
В ЦЕЛОМ ВСЕ ЭТИ ГОРМОНЫ НАЗЫВАЮТ ГОРМОНАМИ РАДОСТИ И СЧАСТЬЯ.
Я ВАМЖЕЛАЮ, ЧТОБЫ ОНИ И УПРАВЛЯЛИ ВАШИМИ ЭМОЦИЯМИ.
Спасибо всем за активное участие.
3. Литература.
Генетика человека с основами медицинской генетики учебник/Э.Д. Рубан Ростов-на-Д.: Феникс. 2015
Генетика человека с основами генетики [Электронный ресурс]: учебник / Е.К.Хандогина, И.Д.Терехова, С.С.Жилина, М.Е.Майорова, В.В.Шахтарин – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: ГЭОТАР- Медиа, 2014
Генетика человека с основами медицинской генетики [Электронный ресурс]:учебник / Е.К.Хандогина, И.Д.Терехова, С.С.Жилина, М.Е. Майорова, В.В. Шахтарин – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЭОТАР- Медиа, 2014
Медицинская генетика [Электронный ресурс]:учебник / под ред. Н.П.Бочкова. – ГЭОТАР- Медиа, 2016
Следующая загадка
В конце прошлого века в Швейцарии работал ученый Мишер.
Он исследовал состав ядер и обнаружил в них большое количество фосфора. Даже сейчас нельзя не удивляться, на каком высоком уровне работал Мишер. Как и всякому биохимику, ему для исследования было нужно много материала. В то время еще не существовали хорошо разработанные методы выделения и очистки клеточных элементов, но Мишер нашел остроумный способ — поместил клетку в желудочный сок. Оболочка и содержимое клетки переваривались, а ядра оставались нетронутыми. Оказалось достаточным их отмыть и материал для исследования был готов.
Чистый препарат ядер, приготовленный Мишером, содержал очень много фосфора. Соединение, богатое фосфором, Мишер назвал нуклеином, поскольку он был выделен из ядер, имеющих латинское название «нуклеус». Это было в 1871 году. Другой исследователь, Альтман, через 18 лет расщепил нуклеин Мишера и показал, что он состоит из белка и сложной органической кислоты, которая и содержала фосфор. Эту кислоту Альтман назвал нуклеиновой. Следовательно, впервые препарат изолированной нуклеиновой кислоты был получен в 1889 году.
Когда ученые окрасили делящуюся клетку, они обнаружили, что нуклеиновая кислота находится в хромосомах. Кстати, именно Мишер впервые показал, что нуклеиновую кислоту можно окрасить некоторыми щелочными красками, получаемыми из каменноугольной смолы.
В то время уже было известно, что число хромосом является важнейшим видовым наследственным признаком, характерным для каждого вида.
Дальнейшее развитие биологической науки поставляло все новые и новые факты, указывающие на уникальные биологические функции нуклеиновых кислот.
В 1928 году бактериолог Гриффитс обнаружил очень интересное явление, связанное с передачей (трансформацией) наследственных признаков у бактерий. Гриффитс изучал разные типы бактериальных клеток пневмококков, которые отличались четким наследственным признаком — наличием оболочки — капсулы. Свойство иметь капсулу у одних видов или не иметь ее у других неизменно передавалось из одного поколения клеток в другое. Гриффитс взял убитые нагреванием капсульные бактериальные клетки и ввел их животным вместе с бескапсульными бактериями. Через некоторое время в потомстве клеток, не имеющих капсулы, появилось некоторое количество бактерий, покрытых капсульной оболочкой. Этот признак могло передавать только какое-то химическое соединение, содержащееся в клетках с капсулами, а не сами убитые клетки.
Природа этого явления была расшифрована в 1944 году Эвери, Мак-Леодом и Маккарти. После исследования природы фактора, передающего бактериям наследственные свойства, они установили, что этим фактором является дезоксирибонуклеиновая кислота, о которой мы довольно подробно говорили выше. Ученые выделили из бактерий ту кислоту, которая обладает наследственным признаком, очистили ее от белка и, добавляя к другим бактериям, обнаружили передачу этого признака.
Открытие явления трансформации генетических признаков у бактерий было серьезнейшим доказательством уникальной роли нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации.
С начала 50-х годов и до настоящего времени механизмы бактериальной трансформации усиленно изучаются во многих крупнейших лабораториях мира. Благодаря большой работе удалось получить очень важные факты, указывающие на передачу признаков, связанных с наличием в бактериях — поставщиках трансформирующей ДНК — определенных специфических белков. В этой части исследований биохимикам помогли ученые, занимающиеся генетикой бактерий.
Если некоторое количество бактерий поместить в среду с каким-либо ядом (антибиотиком пенициллином, стрептомицином или с сульфамидными препаратами), то почти все микробные клетки будут убиты, но примерно одна из миллиона клеток окажется устойчивой к действию яда и даст потомство. Это связано с тем, что в такой клетке случайно образовались ферментные системы, способные противостоять действию яда или разрушать его. Если вырастить большое количество таких клеток, выделить из них ДНК и добавить к неустойчивым клеткам, то у них появится признак устойчивости. Мы уже говорили, что все ферменты являются белками. Следовательно, изолированное химическое соединение ДНК передает от одних клеток к другим способность к синтезу специфического белка, то есть само как-то участвует в синтезе этого фермента.
Вот другой пример трансформации бактерий. Путем искусственного отбора (селекции) можно получить штаммы (типы) бактерий, неспособных синтезировать некоторые вещества. Для экспериментов был получен штамм микробов сенной палочки, которые были неспособны синтезировать триптофан и гистидин. Без добавок этих аминокислот в среду бактерии сенной палочки не могли размножаться. Следовательно, в этих бактериях отсутствуют молекулы ДНК, в которых закодирована генетическая информация для синтеза соответствующих белков-ферментов, синтезирующих триптофан и гистидин — триптофансинтетазы и гистидинсинтетазы. Способность к синтезу этих белков передается дефектным бактериям в результате внесения ДНК от штаммов, которые способны синтезировать оба фермента.
Через 8 лет после открытия Эвери, Мак-Леода и Маккарти было обнаружено еще одно важное явление, говорящее в пользу участия ДНК в процессах передачи наследственных признаков (подробнее об этом рассказано в статье «На грани живого и неживого») и синтеза специфического белка. На сей раз главным действующим лицом был вирус, паразитирующий на бактериях — бактериофаг. Как и все вирусы, бактериофаг состоит из белка и нуклеиновой кислоты (ДНК). По форме бактериофаг похож на головастика, только очень маленького — размером до 200 миллимикрон. Форму головастика бактериофагу придает белковая оболочка, имеющая хвост и правильную ромбическую головку. ДНК располагается внутри головки.
Одно время бактериофаг служил объектом интенсивного изучения, так как его предполагалось широко применять при борьбе с микробными заболеваниями. Появившиеся антибиотики вытеснили бактериофаг, как лечебное средство, из врачебной практики, и он был временно забыт. Однако в связи с возросшим интересом исследователей к нуклеиновым кислотам изучение природы действия бактериофага на бактериальные клетки было продолжено. Оказалось, что система бактериофаг — бактерия очень удобна для экспериментов. Бактериофаг, или сокращенно, фаг, очень быстро размножается внутри бактериальных клеток. Самые «медленные» фаги размножаются немногим более часа, а самые «быстрые» успевают проделать цикл размножения за 10—15 минут, давая сотню частиц потомства на одного фага-«родителя».
Таким образом, исследователи получили в руки очень благодатный объект; ведь все процессы, связанные с синтезом фага, то есть и его белка, и его нуклеиновой кислоты, проходят, во-первых, очень быстро и, во-вторых, за определенное время, что дает возможность четко разграничить стадии синтеза.
В результате усиленной работы биохимики установили, что вирусная нуклеиновая кислота, попадая в бактериальную клетку, мобилизует все ее ресурсы для построения новых фаговых частиц. Иначе говоря, генетическая информация, заключенная в нуклеиновой кислоте фага, «заставляет» самих бактерий производить фаги, дает команду, от выполнения которой бактерии отказаться не могут, что и приводит их к гибели.
Это было второе прямое доказательство ведущей роли нуклеиновой кислоты в процессах размножения и синтеза специфического белка.
Как видно, прямые доказательства ученые получили только на уровне организмов, стоящих на нижних ступенях эволюционной лестницы. Однако очень много косвенных данных говорило за то, что именно нуклеиновая кислота принимает основное участие в процессах роста и развития и более высокоорганизованных существ. Естественно, что уже первые указания на такие важные функции нуклеиновых кислот заставили исследователей вплотную заняться изучением их структуры.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: