- Semikonservative Replikation
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Die Biologen Matthew Meselson und Franklin Stahl entwickelten in dem 1958 publizierten und nach ihnen benannten Meselson-Stahl-Versuch, mit dem sich nachweisen lässt, dass die Replikation der DNA semikonservativ (halb-bewahrend) ist, das Erbgut der Tochterzellen nach der Zellteilung also je zur Hälfte aus der Erbinformation der Mutterzelle besteht und zur Hälfte neu synthetisiert wird.
Die drei theoretisch möglichen Mechanismen der ReplikationNeben der semikonservativen wurden zuvor auch die Hypothesen von der konservativen und der dispersen Replikation diskutiert:
- Bei der konservativen Replikation bleibt die Mutter-DNA vollständig erhalten und die Kopien ihrer beiden Einzelstränge setzen sich zu einem neuen Doppelstrang zusammen.
- Bei der semikonservativen Replikation bleibt die Mutter-DNA in jedem Tochter-Molekül zur Hälfte erhalten. Die andere Hälfte wird neu ergänzt.
- Die disperse Replikation verläuft im Prinzip ähnlich, auch hier bleibt in jeder Tochter-DNA die Hälfte der Mutter-DNA erhalten, die andere Hälfte wird durch neue Nucleotide ersetzt. Allerdings ist der Ersetzungsmechanismus ein völlig anderer.
Für ihr Experiment züchteten die Forscher zunächst Bakterien auf einem Nährmedium, welches ausschließlich ein Stickstoffisotop mit der Masse 15 u enthielt. Dieses wurde dann von den Bakterien in ihre DNA integriert. Anschließend wurden Bakterien dieses Stammes auf ein Nährmedium aufgebracht, welches Stickstoff mit einer Masse von 14 u enthielt. Nach einer Weile wurden dann Bakterien der F1-Generation entnommen und ihr Erbgut einer Dichtegradientenzentrifugation unterworfen. Es zeigte sich, dass die Sedimentationsebene der Bakterien-DNA genau zwischen den Referenzebenen von DNA, die ausschließlich 14 bzw. 15 u Stickstoff enthielt, lag. Dadurch konnte die konservative Theorie ausgeschlossen werden, da sich sonst zwei Sedimentationsebenen auf Höhe der Referenzebenen hätten bilden müssen.
Um entscheiden zu können, welche der beiden übrigen Theorien richtig sei, wurde der Vorgang mit Individuen der F2-Generation wiederholt. Dabei ergab sich, dass das Erbgut der Bakterien zur Hälfte in der Ebene der F1-Generation und zur Hälfte in der 14 u-Referenzebene sedimentierte. Da sich bei einer dispersen Replikation das gesamte Sediment genau zwischen der F1-Ebene und der 14 u-Ebene hätte ablagern müssen, das Ergebnis jedoch genau den Vorhersagen der semikonservativen Theorie entspricht, ist diese durch den Versuch nachgewiesen.
siehe auch: Taylor-Experiment (Genetik)
Literatur
Meselson, M. and Stahl, F.W.: The Replication of DNA in Escherichia coli. In: PNAS. 44, 1958, S. 671–82. doi:10.1073/pnas.44.7.671. PMID 16590258
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