در این مقاله می‌خواهیم در مورد اولین گفتار اولین فصل زیست دوازدهم قسمت تاریخچه کشف ماهیت و ساختار دنا DNA صحبت کنیم. یکی از پرسش‌هایی که سال‌ها ذهن دانشمدان را به خود مشغول کرده بود و بیش از 50 سال پاسخ دادن به این پرسش طول کشید. این پرسش چیزی نبود جز اینکه ژن چیست؟ بی شک الان پاسخ این سئوال برای شما خیلی دور از ذهن نیست اما پژوهش‌های زیادی صورت گرفت تا جواب این پرسش مهم داده شود.
اطلاعات اولیه درمورد ماده وراثتی
هر کدام از سلول‌های بدن ما ویژگی‌های متفاوتی دارند که این تفاوت را هسته که در مرکز فرماندهی است ایجاد می‌کند. دستور العمل و فرمان‌های هسته در حین تقسیم از سلولی به سلول دیگر و در هنگام تولید مثل از نسلی به نسلی دیگر منتقل می‌شود. این فرمان و دستور العمل‌ها در کروموزوم‌های هسته قرار دارند و در ساختار این کروموزوم‌ها دنا و پروتئین هیستون موجود است.
اطلاعات اولیه در مورد ماده وراثتی و ساختار دنا DNA توسط آزمایش‌های باکتری شناس انگلیسی به نام فریدریک گریفیت در سال 1928 بدیت آمد. هدف آزمایشات این دانشمند ساختن واکسن بیماری آنفولانزا از طریق باکتری استرپتوکوکوس نومونیا بود؛ البته قابل ذکر است که باکتری استرپتوکوکوس نومونیا باعث ایجاد آنفولانزا نمی‌شود بلکه این باکتری مولد سینه پهلو یا ذات الریه است که در زمان گریفیت مشخص نبود. نتایج این آزمایش از نظر علم ژنتیک اهمیت دارند و سرآغازی برای مطالعهٔ ماده ژنتیک و عامل انتقال صفات بودند. گریفیت در این آزمایش کشف کرد که عامل وراثتی قابلیت انتقال دارد(انتقال صفت)، اما او نتوانست ماهیت ماده وراثتی را بیابد.
نکته: واکسن چیست؟ میکروب کشته شده ، ضعیف شده یا سم خنثی شده و یا آنتی ژن عامل بیماری زا است.
آزمایش و نتیجه کار گریفیت
گریفیت روی دو نوع از باکتری استرپتوکوکوس نومونیا کار می‌کرد که یکی دارای کپسول بود و باعث ایجاد بیماری می‌شد و دیگری بدون کپسول بود که باعث ایجاد بیماری نمی‌شد. کپسول از باکتری در برابر سیستم ایمنی فرد محافظت می‌کرد به همین دلیل می‌توانست زنده بماند و باعث ایجاد بیماری شود.
در آزمایش اول که بر روی موش‌ها صورت گرفت گریفیت باکتری‌های کپسول‌دار را به موش تزریق کرد، موش به سینه‌پهلو مبتلا شد و مُرد. در حالی که در آزمایش دوم با تزریق باکتری‌های بدون کپسول، موش زنده می‌ماند. او سپس باکتری‌های کپسول‌دار را با گرما از بین برد و باکتری‌های کشته‌شده را به موش تزریق کرد موش‌ها زنده ماندند. بعد از آزمایش سوم گریفیت به این نتیجه رسید که باکتری‌های کپسول‌دار بیماری‌زا و باکتری‌های بدون کپسول، غیربیماری‌زا هستند.
نتیجهٔ غیرمنتظره و اصلی مشاهدات آزمایش گریفیت هنگامی بود که او مخلوطی از باکتری‌های زندهٔ بدون کپسول و باکتری‌های کشته‌شدهٔ کپسول‌دار را وارد بدن موش کرد. پس از این کار، موش بیمار شده و از بین می‌رفت. پس از مرگ موش، گریفیت خون موش مرده را بررسی کرد و در آن باکتری کپسول‌دار زنده یافت. یعنی تعدادی از باکتری‌های بدون کپسول، ترانسفورماسیون یا تراریختی حاصل کردند و به باکتری کپسول‌دار تبدیل شدند.
نکته: ترانسفورماسیون، پدیده‌ای است که طی آن، باکتری مواد ژنتیکی را از محیط خارج و از جاندار دیگر دریافت می‌کند و با استفاده از آن، در خصوصیات ظاهری (فنوتیپ) خود تغییر ایجاد می‌کند.
پس از این مشاهده معلوم شد که عاملی که اطلاعات و دستورالعمل‌های ساخت کپسول را دارا بوده، از باکتری‌های کپسول‌دار مرده به باکتری‌های بدون کپسول زنده منتقل شده و به آن‌ها توانایی ایجاد کپسول داده‌است. در آن زمان این عامل که نوکلئیک اسید از نوع آران‌ای بود و ساختار دنا کشف و شناخته نشد. اما این مشاهدات پایه و آغازی برای کشف مادهٔ ژنتیک بود.
ایوری و همکارانش
آزمایش اول:
- تخریب تمامی پروتئین‌های عصاره‌ی استخراج شده از باکتری‌های کشته شده پوشینه دار
- اضافه کردن باقی مانده محلول به محیط کشت باکتری فاقد پوشینه(کپسول) و مشاهده شد که انتقال صفت صورت می‌گیرد، در نتیجه پروتئین‌ها ماده وراثتی نیستند.
آزمایش دوم:
- سانتریفیوژ کردن عصاره استخراج شده از باکتری‌های کشته شده پوشینه دار و جدا کردن لایه‌ها
- اضافه کردن هریک از لایه‌ها به صورت جداگانه به محیط کشت باکتری فاقد پوشینه
- انتقال صفت با لایه‌ای که در آن دنا وجود دارد انجام می‌شود.
- نتیجه گرفتند که دنا، همان ماده وارثتی است.(با این حال مورد قبول عده‌ای قرار نگرفت چون در آن زمان بسیاری تصور می‌کردند که پروتئین ماده وارثتی است.)
آزمایش سوم:
- استخراج عصاره باکتری‌های پوشینه دار و تقسیم آن به چهار قسمت
- اضافه کردن آنزیم تخریب کننده یک گروه از مواد آلی (کربوهیدراتها، پروتئین‌ها، لیپید‌ها و نوکلئیک اسید‌ها) به هر‌قسمت
- انتقال هر‌کدام از آن‌ها به محیط کشت حاوی باکتری بدون پوشینه به منظور انتقال صفت و رشد و تکثیر
- نتیجه این شد که در همه ظروف انتقال صورت می‌گیرد به جز ظرفی که حاوی آنزیم تخریب کننده دنا است.
اگر می‌خواهید درصد زیست خود را به درصدی معقول برسانید نیاز به آموزش زیست دارید. پس همین حالا به سایت زیست پلاسم مراجعه کنید و دوره‌های زیست دهم، زیست یازدهم و زیست گیاهی را متناسب با نیاز خود تهیه کنید و مطالعه زیست کنکور را آغاز کنید.
تلاش برای کشف ساختار دنا
در ابتدا تصور می‌شد که چهار نوکلئوتید موجود در دنا به یک اندازه در مولکول وجود دارد ولی چارگاف با تحقیقات خود بر روی دنا جانداران به این نتیجه رسید که مقدار آدنین در دنا با مقدار تیمین و مقدار سیتوزین با مقدار گوانین برابر است اما دلیل این برابری را دانشمندان دیگر اثبات کردند.
استفاده از پرتو ایکس برای پی بردن به ساختار دنا DNA
ویلکینز و فرانکلین با استفاده از پرتو ایکس از مولکول دنا تصاویری تهیه کردند. از طریق این تصویر توانستند به حالت مارپیچی دنا و بیش از یک رشته (نه دو رشته) بودن آن پی ببرند. آن‌ها حتی توانسته بودن ایعاد مولکول‌ها را نیز تشخی دهند اما به دلیل اختلافات ویلکینز تصویر تهیه شده توسط فرانکلین را در اختیار واتسون و کریک قرار داد.
مدل مولکولی دنا
واتسون و کریک برخی از داده های منتشر نشده فرانکلین از جمله عکس 51 را مشاهده کردند که توسط ویلکینز به واتسون نشان داده شد. این تصویر پراش پرتو X از یک مولکول DNA الهام بخش واتسون بود(این تصویر به وضوح مارپیچ بود). واتسون و کریک با استفاده از عکس فرانکلین و داده‌های خودشان، مدل DNA معروف خود را ایجاد کردند که منجر به دریافت جایزه نوبل برای آن‌ها شد. مشارکت فرانکلین تأیید نشد اما پس از مرگ وی کریک گفت که سهم وی بسیار مهم بوده است.
فرانکلین به کالج بیرکبک نقل مکان کرد و با کمال تعجب او شروع به کار بر روی ساختار ویروس موزائیک توتون و تنباکو، بنا به تحقیقاتی که واتسون قبل از کار روی DNA انجام داده بود کرد. در طی چند سال آینده او برخی از بهترین و مهمترین کارهای زندگی خود را انجام داد و به جهان سفر کرد و در مورد ساختار ذغال سنگ و ویروس صحبت کرد. با این حال درست همانطور که حرفه او در حال اوج گرفتن بود در 37 سالگی در اثر سرطان تخمدان درگذشت.
در این مقاله درمورد چگونگی پی بردن به ساختار دنا DNA و مولکول‌های وراثتی صحبت کردیم. هر کدام از دانشمندان سهم خود را برای ساختاری که ما امروزه از دنا می‌شناسیم انجام داده‌اند. برای دریافت اطلاعات بیشتر درمورد آموزش زیست دوازدهم که به طور کاملا مفهومی و مناسب کنکور است به سایت زیست پلاسم مراجعه کنید. این جزوه توسط دبیر جوان و برتر کنکور استاد حمیدرضا زارع گردهم آمده است و به شما را در راه کنکور کمک می‌کند.
