DNA-Replikation ist halbkonservativ - (experimenteller Nachweis)

Einige der wichtigsten experimentellen Beweise, dass die DNA-Replikation halbkonservativ ist, lauten wie folgt: 1. Meselson- und Stahl-Experiment 2. Taylor-Experiment.

1. Meselson und Stahl Experiment:

Das von Mathew Messelson und Franklin Stahl (1957-58) durchgeführte Experiment hat eindeutig gezeigt, dass in intakten lebenden E. coli-Zellen diese DNA auf halbkonservative Weise repliziert wird, wie von Watson und Crick postuliert.

Messelson und Stahl (1958) kultivierten E. coli-Bakterien in einem Kulturmedium, das 15 N Isotope, 15 NH 4 Cl ( 15 N ist ein starkes Stickstoffisotop) Stickstoff enthält. Nach der Replikation von DNA von E. coli über viele Generationen in 15 N-Medium wurde gefunden, dass beide DNA-Stränge 15 N als Bestandteil von Purinen und Pyrimidinen enthielten.

Dieses schwere DNA-Molekül konnte von der normalen DNA durch Zentrifugation in einem Cäsiumchlorid (CsCl) -Dichtengradienten unterschieden werden. Da 15 N kein radioisotopisches Isotop ist, kann es nur aufgrund der Dichte von 14 N getrennt werden.

Als diese Bakterien mit eingebautem 15 N in ein Medium eingebracht wurden, das 14 N ( 14 NH 4 Cl) enthielt, wurde festgestellt, dass neu gebildete DNA-Moleküle einen schwereren Strang als den anderen enthielten. Es wurde festgestellt, dass die so gebildete DNA hybrid ist, da ein Strang aus '^ N (alt) und ein anderer aus 14 N (neu) besteht (Abb. 6.22).

Die verschiedenen Proben wurden unabhängig voneinander auf CsCl-Gradienten getrennt, um die DNA-Dichte nach 20 Minuten (1. Generation) zu messen. Das E. coli-Bakterium teilt sich in 20 Minuten. Während der zweiten Replikation (nach 40 Minuten) in normalem 14 N-Medium trennten sich beide Stränge erneut (mit radioaktivem und nicht radioaktivem 15 N).

Es wurde beobachtet, dass von den insgesamt vier gebildeten DNA-Molekülen zwei vollständig nicht radioaktiv waren und die verbleibenden zwei mit einer Hälfte radioaktiven und einer anderen Hälfte nicht radioaktiven Strängen waren.

2. Taylors Experiment:

JH Taylor et al. al. (1958) demonstrierten auch den halbkonservativen Replikationsmodus in DNA und Chromosomen in Wurzelspitzellen von Vicia faba. Nach dem Einbau von radioaktivem Thymidin 3 H wurden die Wurzelspitzen in unmarkiertes Medium überführt, das Colchicin enthielt.

Radioaktive Chromosomen (mit markierter DNA mit 3 H) erschienen in Form von gestreuten schwarzen Punkten aus Silberkörnern. Nach der Replikation der DNA und der Konstitution der Chromosomen wurden folgende Fakten festgestellt (Abb. 6.23).

(a) In der ersten Generation wurde festgestellt, dass die Radioaktivität in beiden Chromosomen gleichmäßig verteilt war. In solchen Fällen wurde der ursprüngliche DNA-Doppelstrang mit 3 H markiert und der neu gebildete Strang war nicht markiert.

(b) Während der zweiten Teilung stellte nur eines von zwei Chromosomen Radioaktivität dar, indem es einen Strang radioaktiv (ursprünglich) und einen anderen nicht radioaktiv (neu gebildet) zeigte.

Warum fungieren beide DNA-Stränge nicht als Vorlage für die RNA-Synthese?

1. Beide DNA-Stränge haben unterschiedliche Sequenzen. Die so gebildeten Proteine ​​werden aufgrund der Anwesenheit verschiedener Aminosäuren unterschiedlich sein.

2. Aufgrund der Bildung von zwei verschiedenen Proteinen aus einer DNA wird die genetische Information und der Transfermechanismus kompliziert.

3. Wenn zwei RNA-Stränge gleichzeitig aus einem DNA-Molekül gebildet werden und komplementär sind, wird RNA doppelsträngig. Dadurch wird der Translationsschritt gestoppt und die Proteinbildung ist nicht vorhanden. Daher ist der Transkriptionsschritt für die Proteinsynthese nicht von Nutzen.