DNA-replikering är halvkonservativ - (Experimentell Bevis)

Några av de stora experimentella bevisen att DNA-replikation är semi-konservativ, är följande: 1. Meselson och Stahl experiment 2. Taylors experiment.

1. Meselson och Stahl Experiment:

Experiment som utförts av Mathew Messelson och Franklin Stahl (1957-58) bevisade slutgiltigt att i intakta levande E. coli-celler att DNA replikeras på semi-konservativt sätt som postulerat av Watson och Crick.

Messelson och Stahl (1958) odlade bakterier E. coli i ett kulturellt medium innehållande ¹⁵ N isotoper ¹⁵ NH4Cl ( ¹⁵ N är tung kväveoxid). Efter replikationen av DNA från E. coli under många generationer i ¹⁵ N-medium, fann man att båda DNA-strängarna innehöll ¹⁵ N som beståndsdel i puriner och pyrimidiner.

Denna tunga DNA-molekyl kunde särskiljas från det normala DNA genom centrifugering i en cesiumklorid (CsCl) densitetsgradient. Att vara ¹⁵ N inte en radioisotopisk isotop, den kan separeras från ¹⁴ N endast baserat på densiteter.

När dessa bakterier med inkorporerad ¹⁵ N placerades i medium innehållande ¹⁴ N ( ¹⁴ NH4CI) sågs det att nybildade DNA-molekyler innehöll en Strand tyngre än den andra. DNA som sålunda bildades visade sig vara hybrid eftersom en sträng var uppbyggd av ^ ^ (gammal) och en annan var gjord av ¹⁴ N (ny) (fig 6.22).

De olika proven separerades oberoende på CsCl-gradienter för att mäta densiteter av DNA efter 20 minuter (1: a generationen). E. coli-bakterien delas om 20 minuter. Under andra replikationen (efter 40 minuter) i normalt ¹⁴ N-medium separerades båda trådarna igen (med radioaktiv och icke-radioaktiv ¹⁵ N).

Det observerades att av totalt fyra bildade DNA-molekyler var två helt icke-radioaktiva och de återstående tvåna var med en halv radioaktiv och en annan halv icke-radioaktiv sträng.

2. Taylors experiment:

JH Taylor et. al. (1958) demonstrerade också det semi-konservativa replikationsläget i DNA och kromosomer i rotspetsceller av Vicia faba. Efter inkorporering av radioaktiv tymidin ³ H överfördes rottipsen till omärkt medium innehållande kolchicin.

Radioaktiva kromosomer (med märkt DNA med 3H) uppträdde i form av spridda svarta prickar av silverkorn. Efter replikering av DNA och konstitution av kromosomer noterades följande fakta (fig 6.23).

(a) Det konstaterades i första generationen att radioaktivitet fördelades jämnt i båda kromosomerna. I sådana fall märktes den ursprungliga strängen av DNA-dubbelhelikix med ³ H och nybildad sträng var icke-märkt.

(b) Under sekundärdelning representerade endast en av två kromosomer radioaktivitet genom att visa en sträng radioaktiv (original) och annan icke-radioaktiv (nybildad).

Varför båda DNA-strängarna inte fungerar som mall för RNA-syntes?

1. Båda DNA-strängarna är med olika sekvenser. Således bildade proteiner, beroende på närvaron av olika aminosyror, kommer att skilja sig åt.

2. På grund av bildandet av två olika proteiner från ett DNA kommer det att komplicera den genetiska informations- och överföringsmekanismen.

3. Om två strängar av RNA bildas från en DNA-molekyl samtidigt som komplementär blir RNA dubbelsträngad. Det kommer att stoppa översättningssteget och proteinbildningen kommer inte att vara där. Sålunda transkriptionssteget kommer inte att vara till någon nytta för proteinsyntes.