그리피스의 폐렴 쌍구균의 형질전환 실험.
폐렴쌍구균은 당으로 구성된 외벽을 가지는 병원성 S형과 외벽을 가지지 않는 비병원성 R형이 있다. 열처리하여 비병원성으로 만든 S형과 본래 비병원성인 R형을 섞어 생쥐에 주사하면 생쥐는 폐렴으로 죽게된다. 이렇게 죽은 생쥐에서 살아있는 병원성 S형이 검출되었고, 보다 정교한 실험에서 S형의 DNA가 R형을 살아있는 S형으로 전환시켰다. 이를 형질전환 (transformation)이라 하고 이것을 일으키는 형질전환원리 (transformation principle)가 DNA임을 여러 증거로 밝혔으나 당시에는 인정받지 못하였다고 설명한다.
▷ S형균 ――――――――――――→ 쥐 ―――――→ 죽음
▷ S형균 + 열 ―――――――――→ 쥐 ―――――→ 삶
▷ S형균 + 열 + R형균 ――――→ 쥐 ―――――→ 죽음
▷ R형균 ――――――――――――→ 쥐 ―――――→ 삶
⇒ 죽은 S형균에서 어떤 물질이 나와 R형균을 S형균으로 형질 전환시켰다.
에이버리의 실험
형질 전환시키는 물질이 유전자(유전물질)임 유전자로 작용할 수 있는 물질은 DNA, RNA, 단백질, 탄수화물 등의 유기물일 것이다.
[실험 과정과 결과] S형균에서 추출한 물질에 네 물질을 분해하는 효소를 각각 넣어 분해한 후 R형균에 넣어주고 형질전환 여부를 조사함
1. DNA분해 효소로 처리 : 형질전환 안됨
2. RNA분해 효소로 처리 : 형질전환됨
3. 단백질 분해 효소로 처리 : 형질전환됨
4. 탄수화물분해 효소로 처리 : 형질전환됨
허쉬와 체이스의 박테리오파지 실험
대장균에 기생하는 박테리오파지는 DNA와 단백질로만 구성 되어있음. 대장균이 자라는 배양액에 파지를 넣으면 파지는 대장균의 표면에 달라붙어 감염을 일으키고 곧 엄청나게 많은 파지가 증식됨. 허시와 체이스는 파지의 어느 성분이 대장균으로 옮겨져 파지가 증식하는지 알아보기 위하여 다음과 같이 실험함.
1. 방사성 동위원소 32P를 함유하는 배지와 35S를 함유하는 배지에서 각각 대장균을 배양한 다음, 각각의 대장균에 파지를 감염시켜 단백질이 35S로 표지된 파지와 DNA가 32P로 표지된 파지를 각각 얻음.
2. 1에서 얻은 각각의 파지를 보통 배지에서 배양한 대장균에 감염시킴. → 결과 35S로 표지된 파지를 감염시킨 대장균의 체내에서는 35S가 검출되지 않았으며 32P로 표지된 파지로 감염시킨 대장균의 체내에서는 32P가 검출됨.
이 실험에서 파지의 단백질 껍질은 대장균의 표면에 붙어 남아있고, 대쟝균 속으로 들어간 것은 파지의 DNA라는 것이 밝혀짐. 따라서 새로운 파지의 증식에 필요한 모든 유전 정보는 대장균 속으로 들어간 파지의 DNA가 지니고 있어 파지의 유전 물질이 DNA라는 것이 이 실험을 통해 명확하게 증명됨.
그 밖에도 DNA가 유전물질임을 증명하는 사례나 근거로는
1. 그리피스의 폐렴 쌍구균의 형질전환 실험.
2. 같은 종의 생물은 DNA가 일치한다는 점.
3. 생식세포의 DNA량이 체세포 DNA량의 절반이라는 점.
4. DNA의 최대흡수 파장이 돌연변이 빈도가 최대로 일어나는 20mm이라는 점.
[결론] 생물체의 유전물질은 단백질이 아닌 DNA이다.
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