A DNS-kutatás története: Tudományos úttörők és felfedezéseik

  • Hidaya Aliouche, B.Sc.Hidaya Aliouche, B. Sc.áttekintette Dr. Ananya Mandal, MD

    a DNS története már Kr.e. 5000-ben kezdődött, amikor az emberek elkezdték a szelektív tenyésztés gyakorlatát robusztusabb növények és állatállomány előállítása érdekében. A történelem során számos olyan eset volt, amikor figyelemre méltó felfedezések történtek a DNS-ről és az öröklődésről; ezek képezték az alapjait annak, amit ma ismerünk és tovább haladunk. Ez a cikk rövid áttekintést nyújt a DNS-kutatás történetéről, ami Watson és Crick felfedezéséhez vezetett a DNS szerkezetéről, és mi következett.

    a DNS története már Kr.e. 5000-ben kezdődött, amikor az emberek elkezdték a szelektív tenyésztés gyakorlatát, hogy robusztusabb növényeket és állatállományt hozzanak létre. HelloRF Zcool /

    ugrás a:

    • Gregor Mendel
    • Friedrich Miescher és Richard Altmann
    • Theodor Boveri és Walter Sutton
    • Frederick Griffith
    • Phoebus Levene
    • Oswald Avery
    • Erwin Chargaff és Chargaff uralma
    • Rosalind Franklin
    • Watson és Crick
    • figyelemre méltó felfedezések a kettős spirálon túl

    görög filozófusok az emberi öröklés gondolatát körülbelül 1600 évvel Kr.e. 5000 után fedezték fel. A figyelemre méltó Arisztotelész azt javasolta, hogy a szervezet egész életében megszerzett tulajdonságok átadhatók utódaiknak. Arisztotelész kiegészítette ezt a hipotézist a ‘pangenezis’ elméletével, amely leírta, hogyan lehet ezeket a tulajdonságokat továbbadni; a ‘gemmules’ nevű részecskék kapszulázták ezeket a tulajdonságokat, és lehetővé tették, hogy átkerüljenek a reproduktív sejtekbe.

    az aktív kutatás első példánya azonban Gregor Mendel Ágoston szerzetessel kezdődött. Ma általánosan ismert, mint a genetika atyja. Felfedezései a modern genetika megjelenését jelentették.

    Gregor Mendel: A genetika atyja

    Gregor Mendel szerzetes volt, aki aprólékos kísérletsorozatot végzett borsónövényekkel 1857-ben. Mendel a borsónövények sajátos jellemzőit választotta ki tanulmányozásra. Minden jellemzőre (vagy fenotípusra) tiszta növénysorokat kapott, amelyek utódokat hoztak létre a szülővel azonos jellemzőkkel.

    Mendel ezután ezeket a tiszta tenyésznövényeket használta a későbbi kísérletekben, hogy kölcsönös keresztezéseket hajtson végre-különböző tulajdonságokkal rendelkező tenyésznövényeket, és megvizsgálja utódaikat. Ezt megismételte a növények két generációján keresztül, és megállapította, hogy a tulajdonságok következetes arányait elérheti. Ez lehetővé tette számára, hogy elméleteket javasoljon ezen arányok magyarázatára. Viszont az öröklés négy fontos elvét vonta le;

    1. az örökletes determinánsokat géneknek nevezzük.
    2. a gének párban léteznek, úgynevezett allélek amelyek dominánsak vagy recesszívek lehetnek.
    3. a gének elkülönülnek az ivarsejtekben, amelyek következésképpen csak egy génpár hordozói.
    4. a megtermékenyítés, amelyben két ivarsejt összeolvad, véletlenszerű.

    Friedrich Miescher és Richard Altmann

    Friedrich Miescher svájci orvos 1869-ben felfedezte az általa nukleinnek nevezett anyagot. Ehhez kidolgozott egy protokollt a DNS izolálására. Később ugyanabból az anyagból viszonylag tisztább mintát izolált a lazac spermájából. Ez képezte az alapját a papír 1871-ben. 1889-ben tanítványa, Richard Altmann átnevezte a nukleint nukleinsavra. Kiderült, hogy ez az anyag csak a kromoszómákban létezik. Ez a felfedezés Walter Flemming korábbi munkájára épült, aki 1882-ben leírta a kromoszómák megjelenését és viselkedését.

    Theodor Boveri és Walter Sutton

    1902-ben Theodor Boveri és Walter Sutton egymástól függetlenül feltételezték, hogy a kromoszómák nemcsak az örökletes egységek hordozói, hanem úgy szerveződtek, hogy a kromoszómák különböző helyei megfelelnek az örökletes tulajdonságoknak. Boveri ezt úgy tette, hogy megvizsgálta a kromoszóma viselkedését a sejtosztódás és az ivarsejtek kialakulása során, majd később Sutton hangsúlyozta, hogy ez összhangban van Medel eredményeivel. Ez képezte a citogenetika alapját, amely leírja a kromoszómák szerkezetét, működését és öröklődését.

    Frederick Griffith

    Frederick Griffith tudós volt, aki 1928-ban dolgozott egy projekten, amely megalapozta, hogy a DNS az öröklés molekulája. Griffith kísérlete egereket és kétféle tüdőgyulladást érintett – az egyik virulens volt és durva megjelenéssel jellemezhető, a másik pedig nem virulens, és vizuálisan megkülönböztethető egy sima szőrrel. A virulens tüdőgyulladás egérbe történő befecskendezése az egér halálát okozta.

    az ellenkező válasz akkor fordult elő, amikor nem virulens tüdőgyulladást injektáltak egy egérbe; ez az egér túlélte. Ezután azonban megfigyelte, hogy egy elhalt virulens törzs keverése egy élő, nem virulens baktériumtörzssel lehetővé tette az előbbi átalakulását az utóbbivá. Amikor egy egérbe injektálták, az egeret megölték.

    amikor izolálta a halott egér baktériumait, észrevette, hogy most már sima kapszulajellemzővel rendelkeznek. Ez arra késztette, hogy feltételezze, hogy a korábban durva, nem virulens törzs valamilyen anyagot szerzett a virulens törzsből. Ezt az anyagot ‘átalakító elvnek’ nevezte, amelyről azt hitte, hogy az örökítő molekula. Az örökítő molekula ezen továbbadása volt az, amit transzformációnak nevezett.

    Phoebus Levene

    1929-ben Phoebus Levene a Rockefeller Intézetben azonosította azokat a komponenseket, amelyek egy DNS-molekulát alkotnak. Ezek az összetevők:

    1. a négy bázis
      1. adenin (A)
      2. citozin (C)
      3. guanin (G)
      4. timin (t)
    2. cukor
    3. foszfát

    megmutatta, hogy a DNS komponensei a foszfát-cukor-bázis sorrendben kapcsolódnak egymáshoz. Alapvetően megkülönböztette a két ribóz altípust – a dezoxiribózt és a ribózt. Levene alkotta meg a cukor -, bázis-és foszfátcsoport nukleotidjának elrendezését.

    Levene azonban úgy gondolta, hogy a lánc rövid, és hogy a bázisok ugyanabban a rögzített sorrendben ismétlődnek. Torbjorn Caspersson és Einar Hammersten mutatta be, hogy a DNS valójában polimer.

    Oswald Avery

    Oswald Avery folytatta Griffith kísérletét, és összegyűjtött bizonyítékokat arra vonatkozóan, hogy a kapszula integritása elengedhetetlen volt a virulencia szempontjából. Új módszert alkalmazott a nem virulens baktériumok kapszulázott virulens baktériumokká történő átalakítására, az átalakulást a kultúrában hajtotta végre, nem pedig egerekben. Avery és kollégái a megszüntetés folyamatát használták az ‘átalakító elv’ identitásának meghatározására.

    az Avery hidrolitikus enzimeket használt, amelyek vagy fehérjét, DNS-t, vagy RNS-t céloztak meg. Ezeket a megfelelő kezeléseket követően ezeket a kezelt kivonatokat durva, nem virulens törzsekkel kevertük. Megállapították, hogy ezeknek a törzseknek az átalakulása minden kezelt kivonattal megtörtént, kivéve azokat, amelyekben a kivonatot Dnázzal keverték. Ez bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy a DNS, nem pedig bármely más összetevő volt az ‘átalakító elv’. Megtalálta az örökség alapját.

    Colette és Roger Vendrely, valamint Andrzgiani Boivin

    1949-ben Andrzgiani Boivin és tanítványai, Colette és Roger Vendrely azt találták, hogy a csírasejtek sejtmagjai csak fele annyi DNS-t tartalmaznak, mint a szomatikus sejtek. Ez azt mutatta, hogy a genetikai tartalom konzisztens volt a test összes sejtjén keresztül, és ugyanazon faj egyik tagján belül. Ennek az állandóságnak az alapja a gametogenezis folyamatából származott. Ez még több bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy a DNS volt az ‘átalakító elv’.

    Erwin Chargaff és Chargaff szabálya

    Az 1940-es években Erwin Chargaff megállapította, hogy az alapösszetétel (adenin, guanin, citozin és timin) fajonként eltérő, és hogy a köztük lévő arányok változatlanok; az adenin mennyisége megegyezik a timinéval. Ugyanaz az arány 1:1 a citozin és a guanin esetében volt megfigyelhető. Ez a felfedezés később Chargaff uralma néven vált ismertté.

    Rosalind Franklin

    1952-ben Rosalind Franklin brit kutató kristályosította a DNS molekuláját. A Franklin által kapott röntgendiffrakciós képekből bebizonyította, hogy a DNS rendszeresen ismétlődő spirális szerkezetet tartalmaz. A képek lehetővé tették a DNS molekuláris távolságának pontos számítását

    Watson és Crick

    Franklin munkájára építve két tudós, James Watson és Francis Crick körülbelül 2 évvel később elkészítették a DNS szerkezetének modelljét.

    modelljük egy kettős spirál volt, amely egyenletesen elosztott bázispárokból állt, amelyek összekötötték a két szálat. Meg lehetett jósolni a bázisok közötti méréseket és a körenkénti bázisok számát; továbbá szigorú alap-párosítási szabályok voltak. Méréseik miatt felfedezték, hogy a timin csak adeninnel, a guanin pedig citozinnal párosulhat. Ez egyetértett Chargaff szabályával.

    a DNS szerkezeteDesignua |

    figyelemre méltó felfedezések a kettős spirálon túl

    egy évtizeddel később, Robert W. Holley, Har Gobind Khorana és Marshall W. Nirenberg Nobel-díjat kaptak a DNS fehérjeszintézishez való viszonyának megfejtéséért végzett munkájukért. Megállapították a DNS-ről az RNS-re a fehérjére történő információátadás dogmáját.

    1977-ben Frederick Sanger, Allan Maxam és Walter Gilbert módszereket dolgozott ki a DNS szekvenálására. Ezt 1983-ban kiegészítette Kary Mullis, aki feltalálta a polimeráz láncreakciót (PCR) a DNS amplifikálására. Ezek a módszerek együttesen előkészítették az utat az emberi genom szekvenálásához, amely 1990-ben kezdődött, és 13 évvel később fejeződött be.

    ma a DNS-re való összpontosítás felrobbant, hogy magában foglalja a genom szerkesztésének módjait, új módszerekkel az általa kódolt információk nagyon specifikus módon történő megváltoztatására. Továbbá a genom kevésbé ismert területeit tanulmányozzák; az epigenomika területe gyorsan bővül, lehetővé téve számunkra, hogy megértsük, hogyan és miért különbözik jelentősen a genom viselkedése az egyének között.

    források

    • Dahm, R. (2005). Friedrich Miescher és a DNS felfedezése. Fejlődési Biológia. doi.org/10.1016/j.ydbio.2004.11.028.
    • Új tudós. (2006). Idővonal: Genetika. newscientist.com/article/dn9966-timeline-genetics/

    további olvasmányok

    • minden DNS-tartalom
    • mi a DNS?
    • DNS tulajdonságok
    • DNS kémiai módosítások
    • DNS biológiai funkciók

    írta:

    Hidaya Aliouche

    Hidaya egy tudományos kommunikációs rajongó, aki nemrég végzett, és elindulna a karrier a következő országokban: tudományos és orvosi szövegírás. Van egy B.Sc. a Manchesteri Egyetem biokémiájában. Szenvedélyesen ír, és különösen érdekli a mikrobiológia, az immunológia és a biokémia.

    Utoljára frissítve május 1, 2019

    Idézetek

    kérjük, használja az alábbi formátumok egyikét, hogy idézje ezt a cikket esszéjében, cikkében vagy jelentésében:

    • APA

      Aliouche, Hidaya. (2019. május 01.). A DNS-kutatás története: Tudományos úttörők & felfedezéseik. Hírek-Orvosi. Letöltve március 25-én, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx.

    • MLA

      Aliouche, Hidaya. “A DNS-kutatás története: Tudományos úttörők & felfedezéseik”. Hírek-Orvosi. 25 Március 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx>.

    • Chicago

      Aliouche, Hidaya. “A DNS-kutatás története: Tudományos úttörők & felfedezéseik”. Hírek-Orvosi. https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx. (hozzáférés: 25. Március 2021).

    • Harvard

      Aliouche, Hidaya. 2019. A DNS-kutatás története: Tudományos úttörők & felfedezéseik. Hírek-orvosi, megtekintve 25 Március 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.