大腸菌へのT2ファージの感染 ハーシーとチェイスの実験

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高校生物基礎で学習するT₂ファージが大腸菌に感染する実験です。この実験で、遺伝子の本体がDNAであることがわかりました。今日は、ハーシーとチェイスによって行われたこの実験を詳しく見ていきましょう。

T₂ファージ

細菌に感染するウイルスの総称をファージバクテリオファージといいます。ファージのつくりには、タンパク質でできた外殻と、内部にある2本差DNAがあり、単純なつくりとなっています。

中でも大腸菌に感染するファージをT₂ファージといい、ハーシーとチェイスの実験で用いられました。

T2ファージ

ここで覚えておきたいのが、ファージの外殻がタンパク質でできているので、硫黄(S)を含んでいるということと、その内部にあるDNAはリン(S)を含んでいるということです。後で紹介するハーシーとチェイスの実験で重要になります。

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T₂ファージが大腸菌に感染

遺伝子の本体がDNAであることが、ハーシーとチェイスの実験でわかりますが、まずはT₂ファージがどのように大腸菌に感染し、増殖していくのかを説明します。下の図を見てください。

T2ファージが大腸菌に感染する仕組み

  1. T₂ファージが大腸菌に感染する。(表面に付着する。)
  2. T₂ファージが大腸菌内にDNAを注入する。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。

  1. 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)
  2. 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。)
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。

ハーシーとチェイスの実験

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。また。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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