DNA: 2 Evidências em Apoio ao DNA como Material Genético

As várias evidências indiretas e diretas em apoio ao DNA como material genético são as seguintes:

Evidências Indiretas:

1. Cada célula contém um núcleo que controla sua morfologia, fisiologia e hereditariedade.

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2. Conforme descoberto por Friedrich Miescher (1869) e trabalhadores subsequentes, o núcleo possui ácido nucleico desoxirribose. O DNA, portanto, ocorre em todas as células.

3. O DNA é capaz de replicação. Cópias de DNA são semelhantes ao DNA original.

4. O DNA se replica antes da divisão celular e é distribuído equitativamente nas células-filhas.

5. O DNA é capaz de controlar a estrutura celular e as funções celulares através da transcrição e tradução.

6. Partes do DNA podem ser reprimidas ou deprimidas de acordo com a necessidade metabólica.

7. O DNA pode mostrar variações infinitas devido a mudanças no seu tipo, sequência e comprimento dos nucleotídeos.

8. O DNA tem um sistema de reparo.

9. A ativação diferencial de segmentos de DNA ou genes resulta na diferenciação celular, formação de tecido, formação de órgãos e produção de vários componentes de um corpo multicelular.

10. Tem um relógio embutido para desenvolvimento.

11. A quantidade de DNA é normalmente a mesma em todas as células de um organismo. No entanto, muda uma vez durante o ciclo celular e o ciclo de vida. O nível de DNA dobra durante a interfase (fase S) quando os cromossomos se replicam para formar suas cópias de carbono. Diminui para metade na meiose quando o número de cromossomos também é reduzido à metade.

12. Comprimentos de onda de raios de alta energia (por exemplo, ultravioleta) que são absorvidos pelo DNA são também aqueles comprimentos de onda que dão origem ao número máximo de mutações ou variações herdáveis ​​súbitas mas permanentes.

13. Uma alteração da estrutura química ou linear do ADN através do rearranjo, adição ou deleção de nucleótidos dá origem a mutações que são transmitidas para as células filhas e se manifestam através do metabolismo alterado das células.

Evidências diretas:

(a) Transformação (Experiência de Griffith):

É a mudança na constituição genética de um organismo pegando genes presentes nos restos de seus parentes mortos. A transformação foi estudada pela primeira vez por um médico britânico, SE Griffith em 1928. Ele estava estudando a patogenicidade de diferentes cepas da bactéria Streptococcus pneumonia, também conhecida como pneumococo pneumococo ou pneumococo. A bactéria tem duas cepas - virulenta e não virulenta.

A cepa virulenta causa pneumonia. Suas bactérias são conhecidas como tipo S, porque quando cultivadas em meio adequado, formam colônias lisas. Estes diplococos são cobertos por uma bainha de mucilagem (polissacarídeo) em torno deles. A bainha não é apenas a causa da toxigenicidade, mas também protege as bactérias dos fagócitos do hospedeiro. O tipo não virulento de bactérias não produz a doença. Eles formam colônias irregulares ou ásperas. Estes diplococos são desprovidos de bainha de mucilagem.

As bactérias não virulentas são, portanto, chamadas de tipo áspero ou tipo-R. Griffith testou a virulência das duas cepas de Pneumococcus ao injetar as bactérias tipo IH vivo e do tipo S IH ao vivo em camundongos. Ele descobriu que as bactérias do tipo R não produziam nenhuma doença, enquanto as bactérias do tipo S causavam pneumonia e depois morte nos camundongos (Tabela 6.1).

No entanto, o calor morto (a 82 ° C-90 ° C) bactérias do tipo S não produziram qualquer sintoma da doença. Finalmente, Griffith injetou uma combinação de bactérias do tipo S mortas do tipo R mortas pelo calor em camundongos. Nenhuma destas bactérias é nociva quando presente sozinha. Quando injetado com a mistura dos dois ratos alguns sobreviveram, enquanto outros desenvolveram a doença de pneumonia e morreram (Fig. 6.1).

A autópsia dos camundongos mortos mostrou que eles possuíam ambos os tipos de bactérias (tipo-V virulento e tipo-R não-virulento) em estado vivo, embora os camundongos tivessem sido injetados com bactérias virulentas e não-virulentas mortas.

A ocorrência de bactérias virulentas do tipo S vivas é possível apenas pela sua formação a partir de bactérias não virulentas do tipo R, que captam a característica de virulência das bactérias mortas. O fenômeno é chamado efeito ou transformação de Griffith. Griffith propôs que o "princípio transformador" é uma substância química liberada por bactérias mortas pelo calor. Mudou as bactérias R em bactérias S. Foi uma mudança genética permanente, uma vez que as novas bactérias do tipo S formaram apenas progênie do tipo S.

No entanto, o trabalho de Griffith não poderia provar (a) Se os ratos eram ou não essenciais para a transformação, fornecendo algum produto químico importante, (b) O caráter de virulência poderia pertencer a qualquer componente do polissacarídeo de bactérias do tipo S de mucilagem, proteína ou DNA .

Logo, descobriu-se que os ratos não eram necessários para a transformação, pois o meio de cultura contendo bactérias tipo S mortas poderia induzir o caráter de virulência nas bactérias não virulentas.

Tabela 6.1. Resumo dos experimentos de Griffith

Caracterização Bioquímica do Princípio Transformador:

Em 1944, Avery, MacLeod e McCarty purificaram bioquímicos do calor que matou as bactérias do tipo S em três componentes - DNA, carboidrato e proteína. A fração de DNA foi dividida em duas partes: uma com desoxirribonuclease ou DNase e a outra sem. Os quatro componentes foram então adicionados a tubos de cultura separados contendo bactérias do tipo R (Fig. 6.2). Os tubos de cultura foram autorizados a permanecer inalterados por algum tempo. Eles foram então analisados ​​para a população bacteriana.

Apenas o DNA do tipo S pode alterar o tipo R de bactérias em S-type. Portanto, o caráter ou gene da virulência está localizado no DNA. Genes de outros personagens seriam similarmente localizados nessa substância química. Assim, eles provaram que o produto químico a ser herdado é o DNA e forma a base química ou molecular da hereditariedade. Esta experiência também confirmou que o DNA pode ser extraído de uma célula e passado para outra célula. No entanto, todos os biólogos não estavam convencidos com a abordagem experimental de Avery et al.

(b) Multiplicação de bacteriófagos (Transdução):

Os bacteriófagos são vírus bacterianos. T ₂ é um bacteriófago que infecta Escherichia coli, a bactéria presente como comensal no intestino humano. A Escherichia coli também pode ser cultivada em meio de cultura. AD Hershey e Martha Chase (1952) cresceram duas culturas de Escherichia coli. Uma cultura foi fornecida com enxofre radioactivo, ³⁵ S. A outra cultura foi fornecida com fósforo radioactivo, ³² P.

O enxofre radioativo é incorporado em aminoácidos contendo enxofre (cisteína e metionina) e, portanto, torna-se parte de proteínas bacterianas. O fósforo radioativo é incorporado aos nucleotídeos que formam os ácidos nucléicos, principalmente o DNA. Portanto, as bactérias de ambas as culturas ficaram marcadas (= quente).

Hershey e Chase introduziram então o bacteriófago T2 em ambas as culturas bacterianas. O vírus entrou nas bactérias onde se multiplicou. A progênie viral foi testada em ambos os casos. Foi rotulado, um tipo com proteína radioativa e outro tipo com DNA radioativo (Fig. 6.3). Cada tipo de bacteriófagos foi agora introduzido em culturas separadas com bactérias normais ou não marcadas.

Depois de algum tempo, ambas as culturas foram suavemente agitadas no liquidificador a 10000 rpm para remover os capsídeos fagos vazios (ou fantasmas) aderindo à superfície das bactérias. A cultura foi então centrifugada.

As bactérias mais pesadas (infectadas também) se estabeleceram na forma de pellet. O sobrenadante contém revestimentos virais mais leves que não entram nas células bacterianas. Tanto o sedimento como o sobrenadante foram analisados. Verificou-se que o fago com protea marcada n tornou as bactias marcadas. Em vez disso, a radioactividade estava restrita ao sobrenadante, que continha apenas capsídeos fagos vazios ou fantasmas.

Na segunda cultura onde o bacteriófago marcado com ADN radioactivo foi introduzido, verificou-se que a agitação não produzia qualquer radioactividade no sobrenadante com revestimentos vazios de cápsides. Em vez disso, as bactérias ficaram rotuladas, provando que apenas o DNA do fago entrava na bactéria.

A progenia dos dois tipos de bacteriófagos foi novamente testada para radioatividade. A radioactividade estava ausente nos vírus derivados dos pais com proteína marcada. Os vírus derivados de pais com DNA marcado possuíam radioatividade. Isso mostra que o produto químico genético é o DNA e não a proteína.