DNA的半保留復(fù)制
Watson和Crick在提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)即推測,DNA在復(fù)制時(shí)首先兩條鏈之間的氫鍵斷裂兩條鏈分開,然后以每一條鏈分別做模板各自合成一條新的DNA鏈,這樣新合成的子代DNA分子中一條鏈來自親代DNA,另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻模@種復(fù)制方式為半保留復(fù)制
(semiconservative replication)。
1958年Meselson和Stahl利用氮標(biāo)記技術(shù)在大腸桿菌中首次證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制,他們將大腸桿菌放在含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)基中繁殖了15代,使所有的大腸桿菌DNA被15N所標(biāo)記,可以得到15N?NA。然后將細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含有14N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),在培養(yǎng)不同代數(shù)時(shí),收集細(xì)菌,裂介細(xì)胞,用氯化銫(CsCl)密度梯度離心法觀察DNA所處的位置。由于15N?NA的密度比普通DNA(14N-DNA)的密度大,在氯化銫密度梯度離心(density gradient centrifugation)時(shí),兩種密度不同的DNA分布在不同的區(qū)帶。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在全部由15N標(biāo)記的培養(yǎng)基中得到的15N?NA顯示為一條重密度帶位于 離心管 的管底。當(dāng)轉(zhuǎn)入14N標(biāo)記的培養(yǎng)基中繁殖后第一代,得到了一條中密度帶,這是15N?NA和14N-DNA的雜交分子。第二代有中密度帶及低密度帶兩個(gè)區(qū)帶,這表明它們分別為15N14N-DNA和14N14N-DNA。隨著以后在14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)代數(shù)的增加,低密度帶增強(qiáng),而中密度帶逐漸減弱,離心結(jié)束后,從管底到管口,CsCl溶液密度分布從高到低形成密度梯度,不同重量的DNA分子就停留在與其相當(dāng)?shù)腃sCl密度處,在紫外光下可以看到DNA分子形成的區(qū)帶。為了證實(shí)第一代雜交分子確實(shí)是一半15N-DNA-半14N-DNA,將這種雜交分子經(jīng)加熱變性,對于變性前后的DNA分別進(jìn)行CsCl密度梯度離心,結(jié)果變性前的雜交分子為一條中密度帶,變性后則分為兩條區(qū)帶,即重密度帶(15N-DNA)及低密度帶(14N-DNA)。它們的實(shí)驗(yàn)只有用半保留復(fù)制的理論才能得到圓滿的解釋。
第一代分子含有一條親代的鏈(用黑色素示),與另一條新合成的鏈(用白色表示)配對。在以后的連續(xù)復(fù)制過程中,原來親代的兩條鏈仍然保持完整,因此總有兩個(gè)分子各具有一條原來親代的鏈。
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