Sao chép DNA là bán bảo tồn - (Bằng chứng thực nghiệm)

Một số bằng chứng thực nghiệm chính cho thấy sự sao chép DNA là bán bảo thủ, chúng như sau: 1. Thí nghiệm Meselson và Stahl 2. Thí nghiệm của Taylor.

1. Thí nghiệm Meselson và Stahl:

Thí nghiệm được thực hiện bởi Mathew Messelson và Franklin Stahl (1957-58) đã chứng minh một cách thuyết phục rằng trong các tế bào E. coli còn nguyên vẹn mà DNA được sao chép theo cách bán bảo tồn như được đưa ra bởi Watson và Crick.

Vi khuẩn nuôi cấy Messelson và Stahl (1958) E. coli trong môi trường nuôi cấy chứa đồng vị ¹⁵ N ¹⁵ NH ₄ Cl ( ¹⁵ N là đồng vị nặng của nitơ) của nitơ. Sau khi sao chép DNA của E. coli trong nhiều thế hệ trong môi trường ¹⁵ N, người ta thấy rằng cả hai chuỗi DNA đều chứa ¹⁵ N là thành phần của purin và pyrimidine.

Phân tử DNA nặng này có thể được phân biệt với DNA bình thường bằng cách ly tâm trong một gradient mật độ xút clorua (CsCl). Là ¹⁵ N không phải là đồng vị phóng xạ, nó có thể được tách ra khỏi ¹⁴ N chỉ dựa trên mật độ.

Khi những vi khuẩn kết hợp ¹⁵ N này được đặt trong môi trường chứa ¹⁴ N ( ¹⁴ NH ₄ Cl), người ta nhận thấy các phân tử DNA mới được hình thành có chứa một sợi nặng hơn một sợi khác. DNA được hình thành như vậy được tìm thấy là lai khi một chuỗi được tạo thành từ '^ N (cũ) và một chuỗi khác được tạo thành từ ¹⁴ N (mới) (Hình 6.22).

Các mẫu khác nhau được phân tách độc lập trên gradient CsCl để đo mật độ DNA sau 20 phút (thế hệ thứ nhất). Vi khuẩn E.coli phân chia trong 20 phút. Trong quá trình sao chép thứ hai (sau 40 phút) trong môi trường ¹⁴ N bình thường, cả hai sợi lại tách ra (với ¹⁵ N phóng xạ và không phóng xạ).

Nó đã được quan sát thấy rằng trong tổng số bốn phân tử DNA tạo thành hai là hoàn toàn không phóng xạ và hai phân tử còn lại có một nửa phóng xạ và một nửa khác không phóng xạ.

2. Thí nghiệm của Taylor:

JH Taylor và cộng sự. al. (1958) cũng đã chứng minh chế độ sao chép bán bảo tồn trong DNA và nhiễm sắc thể trong các tế bào đầu rễ của Vicia faba. Sau khi kết hợp với chất phóng xạ thymidine ³ H, các đầu rễ được chuyển sang môi trường không ghi nhãn có chứa colchicine.

Nhiễm sắc thể phóng xạ (với DNA có nhãn có ³ H) xuất hiện dưới dạng các chấm đen rải rác của các hạt bạc. Sau khi sao chép DNA và cấu tạo nhiễm sắc thể sau các sự kiện đã được chú ý (Hình 6.23).

(a) Người ta đã tìm thấy ở thế hệ đầu tiên rằng phóng xạ được phân bố đồng đều trong cả hai nhiễm sắc thể. Trong những trường hợp như vậy, chuỗi xoắn kép DNA ban đầu được dán nhãn ³ H và chuỗi mới được hình thành không có nhãn.

.

Tại sao cả hai chuỗi DNA không hoạt động như khuôn mẫu để tổng hợp RNA?

1. Cả hai chuỗi DNA đều có trình tự khác nhau. Protein do đó hình thành, do sự hiện diện của các axit amin khác nhau, sẽ khác nhau.

2. Do sự hình thành của hai loại protein khác nhau từ một DNA sẽ làm phức tạp thông tin di truyền và cơ chế chuyển giao.

3. Nếu hai chuỗi RNA được hình thành từ một phân tử DNA đồng thời, là bổ sung, RNA sẽ trở thành chuỗi kép. Nó sẽ dừng bước dịch mã và sự hình thành protein sẽ không còn nữa. Do đó, bước phiên mã sẽ không được sử dụng để tổng hợp protein.