DNA Replikation und Messelson-Stahl-Experiment

Einführung

• Relevanz der DNA-Verdopplung: Notwendig für die Zellteilung, damit jede Zelle die erforderlichen Erbinformationen erhält.
• Messelson-Stahl-Experiment (1958): Untersuchung der DNA-Replikation, um zu verstehen, wie genau die DNA verdoppelt wird.

Theorien der DNA-Replikation

1. Konservative Replikation
   • Alter DNA-Strang bleibt bestehen, ein komplett neuer Strang wird hergestellt.
2. Semikonservative Replikation
   • Jeder DNA-Strang besteht aus einem alten und einem neuen Strang.
3. Dispersive Replikation
   • DNA besteht aus Fragmenten von alter und neuer Doppelhelix.

Experimentelles Vorgehen

• Durchführung mit E. coli Bakterien: Schnellere Zellteilung (20 Minuten).
• Stickstoffisotope: Verwendung von N14 (leichter Stickstoff) und N15 (schwerer Stickstoff).
• Dichtezentrifugation: Methode zur Trennung der DNA-Stränge nach ihrer Dichte.

Durchführung des Experiments

1. Erster Schritt
   • E. coli in N15 Medium kultiviert, DNA enthält schweren Stickstoff.
2. Zweiter Schritt
   • Bakterien in N14 Medium transferiert, Replikation führt zur Mischung von N14 und N15 in der DNA.
3. Dritter und vierter Schritt
   • Weitere Kultivierung in N14 Medium, Zunahme von reinem N14-DNA.

Ergebnisse der Zentrifugation

• Erster Kolben: DNA-Bande nur auf Höhe N15.
• Zweiter Kolben: DNA-Bande zwischen N14 und N15.
• Dritter und vierter Kolben: Zwei Banden, eine auf Höhe N14 und eine zwischen N14 und N15.

Schlussfolgerungen

• Ausschluss konservativer Replikation: Keine reine N15-DNA im zweiten Kolben.
• Semikonservative Replikation bestätigt: Existenz von DNA, die sowohl N14 als auch N15 enthält und die nach weiteren Replikationen rein N14 wird.
• Ausschluss der dispersiven Replikation: Keine gleichmäßige Mischung von alten und neuen DNA-Strängen.

Fazit

• Bedeutung der semikonservativen Replikation: Sicherstellung der genetischen Kontinuität durch Kopie alter Stränge mit neuen.
• Wissenschaftlicher Fortschritt durch Experimente: Notwendigkeit von Forschung zur Entdeckung neuer biologischer Prozesse.