ハーシー と チェイス。 エイブリーの実験、ハーシーとチェイスの実験とは?

エイブリーの実験、ハーシーとチェイスの実験とは?

ハーシー と チェイス

下の図を見てください。 (表面に付着する。 注入されたDNAが大腸菌のヌクレオチドなどを利用し複製され、子ファージのDNAができる。 大腸菌の物質を使って子ファージのタンパク質(外殻)が作られる。 大腸菌を破って(溶菌)子ファージが外に方出てくる。 このような仕組みで、子ファージが増殖していくのですね。 大腸菌にとっては何とも恐ろしいですね。 ハーシーとチェイスの実験 1952年に アルフレッド・ ハーシーと マーサ・ チェイスによって行われた実験で、 遺伝子の本体がDNAであるということを裏付けた実験です。 のちにノーベル生理学・医学賞を受賞しています。 実験の概要は次の通りです。 リンPの放射性同位体である 32Pを含む培地で大腸菌を培養し、T2ファージを感染させ、DNAに 32Pを含むファージを得る。 ( 32Pで標識されたファージを得る)• 硫黄Sの放射性同位体である 35Sを含む培地で大腸菌を培養し、T2ファージを感染させ、タンパク質(外殻)に 35Sを含むファージを得る。 ( 35Sで標識されたファージを得る。 それぞれのファージを、放射性同位体を含まない培地で培養した大腸菌に感染させ、ミキサーを使って激しく撹拌(かくはん)し、大腸菌表面に付着しているファージを大腸菌から離す。 遠心分離により、撹拌した溶液を上澄み液と沈殿に分ける。 沈殿の中には大腸菌が含まれ、上澄み液の中には、DNAを大腸菌内に注入した後のファージのタンパク質(外殻)が含まれる。 沈殿と上澄み液の放射活性を調べると、 32Pで標識されたファージが感染した方は沈殿の中に放射活性が、 35Sで標識されたファージが感染した方は上澄み液に放射活性が見られた。 実験から判ること 沈殿内から 32Pの放射活性が見られたことから、 32Pで標識されたファージのDNAが大腸菌内に注入されたことがわかります。 上澄み液から 35Sの放射活性が見られたことから、 35Sで標識されたファージのタンパク質(外殻)は、大腸菌内に入らないことがわかりました。 また、 32Pで標識されたファージを用いたほうからは、子ファージにも放射活性が見られるものが出てきました。 これから、 ファージは大腸菌に感染するとDNAを大腸菌内に注入し、そのDNAから子ファージが増殖していることが分かったのです。 つまり、遺伝子の本体がタンパク質ではなくDNAであることが分かったのです。 実験の結果だけを覚えるのではなく、実験の目的もしっかりとつかむようにしてください。

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5分でわかるハーシーとチェイスが見つけた遺伝子!その正体について現役理系塾講師がわかりやすく解説

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実験の概観 ハーシーとチェイスはを用いた。 このはにし、内部で増殖するとを崩壊させて外に出て、また新たな細菌にする。 ファージはほぼとタンパク質のみからできている。 彼らはこのどちらかが遺伝子であると考え、それぞれの振る舞いを追跡した。 そのための目印としてを利用した。 彼らはである(リンはDNA中には存在するが、タンパク質には含まれない)でファージのDNAを、(硫黄はタンパク質中には存在するが、DNAには含まれない)でタンパク質をラベルした。 このように放射性同位体によってラベルされた物質を放射性と呼ぶ。 具体的にはリン32の場合であれば、まず大腸菌用の成分中のリンを放射性同位体としたものを用意し、この培地で大腸菌をし増殖させる。 これによってその体を構成するリンがすべて放射性同位体である大腸菌ができる。 次にこの大腸菌にファージを感染させると、増殖したファージに含まれるリンは放射性同位体からなるものとなる。 このようにしてラベルされたファージを通常の(放射性同位体によってラベルされていない)大腸菌に感染させ、感染した細胞をミキサーで撹拌し、で2つの画分に分けると、一方からはタンパク質からなるファージの空の外殻が得られ、もう一方からはファージに感染した大腸菌の細胞が得られる。 ここで放射性トレーサーがどちらに見いだせるかを調べた。 実験の結果、リン32でラベルした場合は放射性トレーサーが大腸菌の細胞からのみ検出され、タンパク質の外殻からは検出されなかった。 一方で硫黄35でラベルした場合は放射性トレーサーがタンパク質の外殻から検出され、感染した大腸菌からは検出されなかった。 しかも感染直後に外殻を取り分けた場合にも、大腸菌の内部でファージの増殖が滞りなく進むことも確認された。 それによって「バクテリアに感染する遺伝物質はDNAである」ことが裏付けられた。 背景 [ ] 当時ウイルスはによってようやくその形を確認できるようになった段階だった。 ファージの場合、下に示されている細部の構造はまだ知られておらず、単に頭部と尾部に分かれていることが明らかになっていたにすぎない。 またウイルスの増殖の仕組みは全くわかっていなかった。 も未発達であったことから、生きた細胞内でしか増殖しないウイルスの研究は困難であった。 そのため、体細胞よりもはるかに培養しやすい細菌をとするウイルスであるファージが研究対象()として重視され始めていた。 T2ファージの場合、感染後わずか数10分で100個ものウイルス粒子が出現し、これは一般の微生物の増殖に比べてかなり早い。 この間の経過については、主として以下の2つの説があった。 一般のと同様、細胞内でして増殖する。 ウイルスの母体あるいは前駆物質のようなものが細胞内に始めから存在しており、ファージが感染することで前駆物質が組み立てられてウイルス粒子が出現する、いわばの様な役割を担う。 またファージの侵入後、一定時間は有効なファージ粒子が細胞内に存在しない時間(暗黒期)があり、この理由も謎であった。 この実験の以前にもファージに放射性同位体でマークして追跡する実験はあった。 その結果ファージの構成物質のほとんどが大腸菌由来であることが判明しており、これは触媒説を支持するとの見方があった。 ハーシーとチェイスの実験は、これをより詳細に物質ごとに分けて追跡したものである。 解釈 [ ] T2ファージの構造の概観 この実験によって宿主細胞内に侵入するのはDNAのみであることが判明し、これによってファージの遺伝子が核酸であることが明らかになった。 外殻は決して細菌細胞内に入らず、ウイルスの増殖にも無関係であることが実験結果から判る。 これはウイルスの増殖のあり方を知る重要な一歩であった。 現在では、ファージの構造は頭部に収められている遺伝物質とそれを包むタンパク質の外殻のみで構成されており、外殻がバクテリアの外膜に取り付いて自身の遺伝物質を注入することでバクテリアに感染し、空になった外殻をバクテリアの外に残すことや、侵入した遺伝物質がバクテリアの遺伝子複製機構・転写機構・タンパク質生産機構を利用してファージを生産させることがわかっている。 より一般的には、この実験は遺伝子の実体がDNAであることを直接に示した最初の例でもあった(現在ではウイルスは生物ではないとする立場もあるため、厳密には遺伝子とは言えない場合もある。 ただし当時はウイルスは未知の微生物とされていたので問題視されなかった)。 先行する例としてアベリーとマクラウドとマッカーティの実験があるが、これは直接に遺伝子であることを確認したのではなく(それが遺伝子であろうと推測はされていた)の原因物資を特定したにすぎない。 この実験はDNAが実際に遺伝子として振る舞うことを確認した点で重要である。 1969年にハーシーは「ウイルスの複製機構と遺伝的構造に関する発見」の功績から、を共同受賞した。 参考文献 [ ]• Hershey, A. ; Chase, M. 1952 , , The Journal of General Physiology 36, 39-56 ,• 1956 , 生物と無生物の間 : ウイルスの話, 岩波新書, 東京: 岩波書店,.

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スライド4:グリフィスの実験 次の実験3の図を見てください。 この実験では、S型菌を加熱処理したものを生きたR型菌に混ぜて、ネズミに注射しました。 S型菌を加熱処理したものとは、死んだS型菌の残骸だと思ってください。 その結果、ネズミのなかには死んでしまうものが現れました。 グリフィスは、この現象を『形質転換』と名付けました。 形質転換を発見したグリフィスでしたが、形質転換がなぜ起こるのかについてはわかりませんでした。 形質転換を起こす物質がDNAであると解明したのは、次に解説するアベリーになります。 スライド5:アベリーの実験 では、アベリーの実験の解説に移ります。 アベリーの実験では、対照実験が行われました。 途中までの操作は同じです。 まず、肺炎双球菌のS型を用意します。 次に、このS型菌を破砕、つまり砕いて、S型菌の残骸を含む溶液を用意しました。 これを、S型菌の細胞分画と呼ぶことにします。 ここからは3つの実験群に分かれます。 1つ目は、S型菌の細胞分画に何も操作をすることなく、生きたR型菌に混ぜました。 その結果、R型菌が形質転換を起こしてS型菌が現れました。 2つ目は、S型菌の細胞分画をDNA分解酵素で処理をしました。 その結果は、形質転換は起こらず、R型菌のみ存在していました。 3つ目は、S型菌の細胞分画をタンパク質分解酵素で処理しました。 その結果、形質転換が起こりS型菌が現れました。 以上が、アベリーが行った実験です。 スライド7:T2ファージが子孫を残すしくみ ハーシーとチェイスの実験の説明をするまえに、T2ファージが子孫を残すしくみを、先に知ってほしいと思います。 T2ファージは、ハーシーとチェイスの実験で使われたウイルスであり、その成分はタンパク質とDNAだけという単純な構造をしています。 では、スライド7をなぞりながら、ファージが子孫を残すしくみを見ていきましょう。 まず、ファージは、大腸菌の表面に吸着します。 すると、大腸菌の細胞壁と細胞膜に穴をあけて、大腸菌の内部にファージのDNAを挿入します。 挿入されたファージのDNAは、大腸菌によって複製されて、大腸菌のなかで増えます。 すると、ファージのDNAをもとに、次世代のファージができます。 大腸菌のなかで増えた次世代のファージは、大腸菌の細胞膜と細胞壁を破り、大腸菌の外に出ていきます。 以上が、ファージの子孫を残すしくみです。 ハーシーとチェイスの実験 スライド15:ハーシーとチェイスの実験からわかること 改めて、ハーシーとチェイスの実験をまとめます。 この実験からわかったことは、次世代のファージに取り込まれた物質はDNAだということでした。 このことから、「遺伝子の本体はDNAである」と結論付けることができました。 総括 教科書で発展内容として取り扱われているこのテーマですが、その名の通りすべてを理解するのはなかなか骨が折れます。 しかし、副教材や問題集で問題として登場するので、しっかりと理解しておいて損はありません。 ちなみに一昔前は、「ハーシーとチェイスの実験について、標識されたT 2ファージの割合の変化から遺伝されたT 2ファージの割合を求める」という難問がありました。 この問題は、最近はあまり見かけなくなりました、時代の変化かもしれません。 このように、大学入試の動向は時代とともに変わります。 2017年大学入試問題正解生物編では、いくつかの実験が入試で見かけなくなったと書いてありました。 その中に今回のテーマもありました。 その後の本での追記はなかったので傾向がどう変わっているかはわかりませんが、教科書に載っている限りは理解しておいた方がよいと、管理人は思います。 おわりに アンケートにご協力ください!.

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