Hershey–Chase-eksperimentet (1952): Bevis for DNA som genetisk materiale
Dyk ned i Hershey–Chase-eksperimentet (1952): afgørende bevis for DNA som genetisk materiale, metode, historisk kontekst og betydning for moderne genetik.
Hershey-Chase-eksperimenterne var en række eksperimenter, der blev startet i 1952 af Alfred Hershey og Martha Chase.
Disse eksperimenter skulle bekræfte, at DNA var det genetiske materiale i levende væsener, som den schweiziske læge Friedrich Miescher havde opdaget i sine eksperimenter med hvide blodlegemer, leukocytter, i 1868-69. Hershey delte Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1969 for sine "opdagelser vedrørende den genetiske struktur af vira".
Baggrund
Før Hershey og Chase havde flere forskere peget på DNA som et muligt bærende stof for arveegenskaber. Alexander Griffiths observationer af transformation i 1928 og eksperimenterne af Avery, MacLeod og McCarty i 1944 gav stærke indikationer, men der var stadig tvivl i forskningsmiljøet, især fordi proteiner var kendt for deres store kemiske mangfoldighed og blev anset som mere plausible informationsbærere. Hershey og Chase ønskede et klart, enkelt eksperimentelt bevis, og valgte til formålet bakteriofager (virus der inficerer bakterier), hvor man relativt let kunne adskille viruspartikler fra værtsceller.
Forsøgsopstilling
De brugte bakteriofagen T2, som angriber bakterien Escherichia coli. Forsøget byggede på brugen af to forskellige radioaktive isotoper til at mærke hver deres hovedbestanddel i phagen:
- Proteinmærkning: Sulfur-35 (35S) blev brugt til at mærke phagens proteinkappe, fordi proteiner indeholder svovl i visse aminosyrer, mens DNA ikke gør det.
- DNAmærkning: Fosfor-32 (32P) blev brugt til at mærke phagens DNA, fordi DNA indeholder fosfatgrupper, mens proteiner kun indeholder fosfor i meget begrænsede mængder.
Phagerne blev dyrket i to separate kulturer, en med 35S-mærket protein og en med 32P-mærket DNA. Hver type phage fik lov at inficere friske E. coli-celler. Efter kort tid brugte Hershey og Chase en blender til mekanisk at skrabe phagehovederne af celleoverfladen ("phage-ghosts"), hvorefter blandingen blev centrifugeret for at adskille bakteriecellerne (pellet) fra den flydende fase (supernatant).
Resultater og konklusion
Måling af radioaktiviteten viste et klart mønster:
- Ved 35S-mærkede phager (mærket protein) fandtes det meste af radioaktiviteten i supernatanten, hvilket indikerede, at det mærkede protein forblev uden for bakterierne som tomme kapsider.
- Ved 32P-mærkede phager (mærket DNA) blev størstedelen af radioaktiviteten fundet i pelletet sammen med bakterierne, hvilket viste, at DNA var blevet overført ind i bakterierne.
Yderligere observationer viste, at de nye phager, der blev produceret i de inficerede bakterier, indeholdt radioaktivt fosfor (32P) når DNA var mærket, men ikke radioaktivt svovl (35S) når proteinet var mærket. Det indikerede, at den genetiske information, der styrer produktionen af nye phager, lå i DNA'et, ikke i proteinet.
Konklusionen var derfor, at DNA—ikke protein—bærer den genetiske information hos disse vira, og dermed meget sandsynligt også i andre organismer.
Betydning, kontrolforsøg og begrænsninger
Hershey–Chase-eksperimentet gav et klart og enkelt bevis, som bredt overbeviste videnskaben om DNA's rolle som genetisk materiale. Det styrkede også fortolkningen af tidligere resultater fra Griffith og Avery og satte fokus på DNA som det centrale molekyle for arv og molekylærbiologi. Resultaterne bidrog til den intensive forskningsaktivitet, der førte til opklaring af DNA's struktur og funktion i årene efter (bl.a. Watson og Cricks arbejde).
Eksperimentet var velkontrolleret: valg af isotoper sikrede selektiv mærkning, og proceduren med blender og centrifugering gjorde det muligt at adskille celler fra frie phagekapsider. En begrænsning er, at forsøget direkte omhandlede virus/bakterie-systemet; senere forskning viste dog, at DNA er arvematerialet i alle kendte levende systemer.
Eftermæle
Hershey modtog i 1969 Nobelprisen i fysiologi eller medicin, som han delte med Max Delbrück og Salvador Luria, for deres arbejde med bakteriofager og bidrag til forståelsen af genetisk struktur og funktion hos vira. Hershey–Chase-eksperimentet står i dag som et af de klassiske eksperimenter i molekylærbiologi og undervises ofte som et eksempel på, hvordan enkel, velovervejet eksperimentel design kan løse grundlæggende biologiske spørgsmål.
Forsøget
Metode
Hershey og Chase brugte T2-fage, en bakteriofag. Fagen inficerer en bakterie ved at binde sig til den og injicere sit genetiske materiale i den.
De mærkede fage-DNA'et med radioaktivt fosfor-32. Derefter fulgte de fagerne, mens de inficerede E. coli. De fandt ud af, at det radioaktive element, der blev efterladt på fagenes DNA, kun var i bakterien og ikke i fagen, hvilket betyder, at DNA'et var kommet ind i bakterien.
I et andet forsøg satte Hershey og Chase mærker på fageproteinet med radioaktivt svovl-35. Efter at fagen var blevet knyttet til bakterien, blev det radioaktive element fundet i fagen, men ikke i bakterien. Det betyder, at fagenes proteiner blev på ydersiden af bakterien. Disse resultater viste Hershey og Chase, at det genetiske materiale, der inficerer bakterierne, er DNA.
Spørgsmål og svar
Q: Hvem udførte Hershey-Chase-eksperimentet?
A: Hershey-Chase-eksperimentet blev udført af Alfred Hershey og Martha Chase.
Q: Hvad var formålet med Hershey-Chase-eksperimentet?
A: Formålet med Hershey-Chase-eksperimentet var at bekræfte, at DNA var det genetiske materiale i levende væsener.
Q: Hvornår blev Hershey-Chase-eksperimenterne udført?
A: Hershey-Chase-eksperimenterne blev udført i 1952.
Q: Hvem er Friedrich Miescher, og hvad var hans bidrag til studiet af DNA?
A: Friedrich Miescher var en schweizisk læge, som opdagede, at DNA var det genetiske materiale i levende væsener i sine eksperimenter med hvide blodlegemer, eller leukocytter, mellem 1868 og 69.
Q: Hvad fik Alfred Hershey Nobelprisen i fysiologi eller medicin for?
A: Alfred Hershey fik Nobelprisen i fysiologi eller medicin for sine opdagelser af den genetiske struktur i virus.
Q: Hvorfor var det vigtigt at bekræfte, at DNA er det genetiske materiale i levende væsener?
A: Bekræftelsen af DNA som det genetiske materiale i levende væsener var vigtig, fordi det gav en bedre forståelse af, hvordan genetiske træk nedarves fra generation til generation.
Q: Hvordan bekræftede Hershey-Chase-eksperimenterne, at DNA er det genetiske materiale i levende væsener?
A: Hershey-Chase-eksperimenterne bekræftede DNA som det genetiske materiale i levende væsener ved at demonstrere, at DNA'et i en virus er det, der inficerer en bakteriecelle, hvilket fører til produktion af nye viruspartikler.
Søge