DNA Là Vật Chất Di Truyền | Lý Thuyết SINH HỌC

Năm 1968, Frederich Miescher (Thụy Điển) phát hiện ra trong nhân tế bào  bạch cầu  một chất  không  phải  là protein  và gọi  là nuclein.  Về sau thấy chất này có tính acid nên gọi là acid nucleic. Acid nucleic có 2 loại là desoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA).Năm 1914, R. Feulgen (nhà hóa học người Đức) tìm ra phương pháp nhuộm màu đặc hiệu đối với DNA. Sau đó các nghiên cứu cho thấy DNA của nhân giới hạn trong NST. Nhiều sự kiện cho gián tiếp cho thấy DNA là chất di truyền. Mãi đến năm 1944 vai trò mang thông tin di truyền của DNA mới được chứng minh và đến năm 1952 mới được công nhận.1. Các chứng minh gián tiếpNhiều số liệu cho thấy có mối quan hệ giữa DNA và chất di truyền- DNA có trong tế bào của tất cả các vi sinh vật, thực vật, động vật chỉ giới hạn ở trong nhân và là thành phần chủ yếu của nhiễm sắc thể. Đó là một cấu trúc mang nhiều gen xếp theo đường thẳng.- Tất cả các tế bào dinh dưỡng của bất kỳ một loại sinh vật nào đều chứa một lượng DNA rất ổn định, không phụ thuộc vào sự phân hóa chức năng hoặc trạng thái trao đổi chất. Ngược lại, số lượng RNA lại biến đổi tùy theo trạng thái sinh lý của tế bào.- Số lượng DNA tăng theo số lượng bội thể của tế bào. Ở tế bào sinh dục đơn bội (n) số lượng DNA là 1, thì tế bào dinh dưỡng lưỡng bội (2n) có số lượng DNA gấp đôi.- Tia tử ngoại (UV) có hiệu quả gây đột biến cao nhất ở bước sóng 260nm. Đây chính là bước sóng DNA hấp thu tia tử ngoại nhiều nhất.Tuy nhiên trong các số liệu trên, thành phần cấu tạo của NST ngoài DNA còn có các protein. Do đó cần có các chứng minh trực tiếp mới khẳng định vai trò vật chất di truyền của DNA.2. Thí nghiệm biến nạp DNA (Transformation)Hiện tượng biến nạp do Griffith phát hiện vào năm 1928 ở vi khuẩnDiplococcus pneumoniae(gây sưng phổi ở động vật có vú). Vi khuẩn này có hai dạng:- Dạng S (gây bệnh): có vỏ bao tế bào bằng polysaccharid, ngăn cản bạch cầu phá vỡ tế bào. Dạng này tạo khuẩn lạc láng trên môi trường agar.-   Dạng   R   (không   gây   bệnh)   không   có   vỏ   bao   tế   bào   bằng polysaccharid, tạo khuẩn lạc nhăn.Thí nghiệm được tiến hành như sau:a. Tiêm vi khuẩn dạng S sống gây bệnh cho chuột, sau một thời gian nhiễm bệnh, chuột chếtb.  Tiêm  vi  khuẩn  dạng  R  sống  không  gây  bệnh  cho  chuột,  chuột sốngc. Tiêm vi khuẩn dạng S bị đun chết cho chuột, chuột chếtd. Tiêm hỗn hợp vi khuẩn dạng S bị đun chết trộn với vi khuẩn R sống cho chuột, chuột chết. Trong xác chuột chết có vi khuẩn S và R.

Hình 1.1   Thí nghiệm biến nạp ở chuộtHiện tượng trên cho thấy vi khuẩn S không thể tự sống lại được sau khi bị đun chết, nhưng các tế bào chết này đã truyền tính gây bệnh cho tế bào R. Hiện tượng này gọi là biến nạp.Đến 1944, ba nhà khoa học T. Avery,  Mc Leod, Mc Carty đã tiến hành thí nghiệm   xác định rõ tác nhân gây biến nạp. Nếu tế bào S bị xử lý bởi protease hoặc RNAase. thì hoạt tính biến nạp vẫn còn, cứng tỏ RNA và protein không phải là tác nhân gây bệnh. Nhưng nếu tế bào chết S bị xử lý bằng DNAase thì hoạt tính biến nạp không còn nữa, chứng tỏ DNA là nhân tố biến nạp. Kết quả thí nghiệm được tóm tắc như sau:DNA của S + tế bào R sống       chuột chết (có S, R )Kết luận: hiện tượng biến nạp là một chứng minh sinh hóa xác nhận rằng DNA mang tín hiệu di truyền.Nhưng  vai  trò  của  DNA  vẫn  chưa được công nhận vì cho rằng trong các thí nghiệm vẫn còn một ít protein.Hình 1.2 Vật chất di truyền của phage là DNA3. Sự xâm nhập của DNA virus vào vi khuẩnNăm  1952,  A.  Hershey  và  M.  Chase  đã  tiến  hành  thí  nghiệm  với bacteriophage T2xâm nhập vi khuẩn E.coli. Phage T2  cấu tạo gồm vỏ protein bên ngoài và ruột DNA bên trong. Thí nghiệm này nhằm xác định xem phage nhiễm vi khuẩn đã bơm chất nào vào tế bào vi khuẩn: chỉ DNA, chỉ protein hay cả hai.Vì  DNA  chứa  nhiều  phosphor,  không  có  lưu  huỳnh;  còn  protein chứa lưu huỳnh nhưng không chứa phosphor nên có thể phân biệt giữa DNA và protein nhờ đồng vị phóng xạ. Phage được nuôi trên vi khuẩn mọc trên môi trường chứa các đồng vị phóng xạ P32  và S35. S35  xâm nhập vào protein và P32  xâm nhập vào DNA của phageThí nghiệm: phage T2  nhiễm phóng xạ được tách ra và đem nhiễm vào các vi khuẩn không nhiễm phóng xạ, chúng sẽ gắn lên mặt ngoài của tế bào vi khuẩn. Cho phage nhiễm trong một khoảng thời gian đủ để bám vào vách tế bào vi khuẩn và bơm chất nào đó vào tế bào vi khuẩn. Dung dịch được lắc mạnh và ly tâm để tách rời tế bào vi khuẩn khỏi phần phage bám bên ngoài vách tế bào. Phân tích phần trong tế bào vi khuẩn thấy chứa nhiều P32  (70%) và rất ít S35, phần bên ngoài tế bào vi khuẩn chứa nhiều S35  và rất ít P32. Thế hệ mới của phage chứa khoảng 30% P32  ban đầuThí nghiệm này đã được chứng minh trực tiếp rằng DNA của phage T2  đã xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và sinh sản để tạo ra thế hệ phage mới mang tính di truyền có khả năng đến nhiễm vào các vi khuẩn khác.

Hinh 1.3  Sư xâm nhâp DNA cua virus vao vi khuân

Nguồn: thuviensinhhoc.com