Tài liệu Thí ngiệm của A. Hershey và M. Chase chứng minh ADN là vật chất di truyền doc

Thí ngiệm của A. Hershey và M. Chase chứng minh
ADN là vật chất di truyền

Năm 1952, bằng thí nghiệm về sự xâm nhập của virus bacteriophage T2 (gọi
tắt là phage) vào vi khuẩn E. Coli, Alfred Hershey và Martha Chase đã chứng
minh trực tiếp rằng, DNA chính là vật chất di truyền.

Sơ đồ về sự xâm nhập của virus phage T2

Phage T2 có cấu tạo gồm 2 thành phần chính, vỏ protein bên ngoài và DNA ở
bên trong phần đầu, tỷ lệ giữa 2 thành phần này là tương đương. Khi xâm
nhập vào vi khuẩn, người ta xác định rằng: đầu tiên, phần đuôi của phage
bám vào màng tế bào của vi khuẩn, sau đó, một phần chất nào đó được
bơm vào tế bào vi khuẩn và sau một thời gian, rất nhiều tế bào virus mới
được tạo thành bên trong tế bào của vi khuẩn và chui ra ngoài.
Thí nghiệm của A. Hershey và M. Chase được tiến hành với mục đích xác
định xem, chất nào của phage được bơm vào tế bào vi khuẩn để tạo ra các thế
hệ phage mới.
Dựa vào thành phần cấu tạo của DNA và protein, người ta thấy rằng: DNA
chứa nhiều phospho nhưng không chứa lưu huỳnh, còn protein thì chứa lưu
huỳnh. Vì vậy họ đã sử dụng 2 đồng vị phóng xạ là S
35
và P
32
để gắn
vào protein và DNA của phage T2 nhằm dễ dàng theo dõi. Tiến trình thí
nghiệm gồm các bước sau:
- Tạo ra một thế hệ phage T2 có protein chứa S và có DNA chứa P
32
bằng
cách nuôi vi khuẩn E. Coli trên môi trường có S

35
và P
32
. Thế hệ phage T2
mới tạo thành sẽ mang đồng vị phóng xạ S và P
32
.
- Tách virus đã mang đồng vị phóng xạ.
- Cho virus mang đồng vị phóng xạ xâm nhập vào tế bào vi khuẩn E.
Coli không mang đồng vị phóng xạ. Bước này thực hiện bằng cách cho phage
T2 tiếp xúc với tế bào vi khuẩn trong khoảng thời gian đủ để virus bám vào
màng tế bào của vi khuẩn và bơm vật chất di truyền của chúng vào trong tế
bào, rồi dung dịch được lắc mạnh và li tâm để tách rời tế bào vi khuẩn ra khỏi
phần còn lại của phage bên ngoài tế bào.
- Phân tích thành phần phóng xạ ở phần nằm ngoài tế bào vi khuẩn của phage
và phần nằm bên trong tế bào vi khuẩn.
Kết quả cho thấy: Phần nằm ngoài tế bào vi khuẩn của phage có chứa nhiều
S
35
(80%) nhưng rất ít P
32
. Điều đó cho thấy rằng, phần lớn protein của vỏ
phage nằm ngoài tế bào vi khuẩn. Ngược lại, phần bên trong tế bào vi khuẩn
có chứa nhiều P
32
(70%), nhưng ít S
35
, chứng tỏ rằng, DNA được bơm vào tế
bào vi khuẩn để sinh sản ra một thế hệ phage mới.
Từ các kết quả thí nghiệm đi đến kết luận: Vật chất di truyền của phage T2 là

DNA.

Thí nghiệm của Griffith và Oswald Avery chứng minh ADN là vật chất
di truyền

Năm 1928, Griffith đã phát hiện ra hiện tượng biến nạp (transformation) ở vi
khuẩn Streptococcus pneumoniae gây bệnh sưng phổi ở động vật có vú. Vi
khuẩn này có hai dạng khác nhau:
- Dạng S (Smooth) có khuẩn lạc láng trên môi trường thạch. Tế bào của vi
khuẩn dạng này có vỏ bao (capsule) nên hệ thống miễn dịch của cơ thể động
vật không thể tấn công tiêu diệt được, vì vậy, khi xâm nhập vào cơ thể, chúng
gây nên bệnh sưng phổi.
- Dạng R (Rough) có khuẩn lạc nhăn, tế bào của chúng không có vỏ bao, nên
khi xâm nhập vào cơ thể động vật, chúng sẽ bị hệ thống miễn dịch của động
vật tiêu diệt, không gây nên bệnh.
Griffith đã phát hiện ra rằng, nếu tiêm dịch vi khuẩn dạng S đã đun sôi đến
chết vào chuột thì chuột không bị bệnh. Nhưng khi tiêm vào chuột hỗn hợp
bao gồm một lượng nhỏ vi khuẩn sống dạng R với một lượng lớn tế bào vi
khuẩn dạng S đã đun chết, thì chuột phát bệnh và chết. Lấy máu của chuột
chết vì bệnh này đưa vào môi trường nuôi cấy, ông thấy sự có mặt của vi
khuẩn dạng S. Như vậy, vi khuẩn dạng S không thể tự sống trở lại sau khi bị
đun đến chết được, nhưng các tế bào chết này đã truyền tính gây bệnh cho tế
bào sống dạng R. Hiện tượng này gọi là biến nạp.
Năm 1914, Oswald Avery, Colin Mc. Leod và Maclyn Mc. Carty đã xác định
tác nhân gây biến nạp bằng thí nghiệm theo sơ đồ như sau:


Sơ đồ thí nghiệm của Oswald Avery, Colin Mc. Leod và Maclyn Mc. Carty

DNA của tế bào vi khuẩn gây bệnh dạng S được tách và làm sạch. Mặc dù đã

tách và làm sạch nhưng sản phẩm thu nhận được vẫn còn một ít protein. Giả
thiết, nếu protein là tác nhân gây biến nạp thì sau khi xử lý loại bỏ protein
bằng enzyme protease và phối trộn với tế bào sống dạng R, thì hiện tượng
biến nạp sẽ không xảy ra. Ngược lại, nếu tác nhân biến nạp là DNA thì sau
khi loại bỏ DNA bằng enzyme deoxyribonuclease và phối trộn với tế bào
sống dạng R thì cũng sẽ không xuất hiện hiện tượng biến nạp.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, hiện tượng biến nạp chỉ tìm thấy khi có mặt
DNA, còn ở trường hợp DNA bị enzyme phá hủy thì không xuất hiện hiện
tượng biến nạp. Điều đó khẳng định rằng, chính DNA là tác nhân gây biến
nạp, truyền tính gây bệnh từ tế bào dạng S sang tế bào dạng R của vi khuẩn.