Replicazione del DNA: note sulla replica semi-conservativa del DNA

Leggi questo articolo per conoscere la replica del DNA: Note sulla replica semi-conservativa del DNA!

La replica è il processo di formazione di copie di carbonio. Per questo, il DNA funziona come un proprio modello. Pertanto, la replicazione del DNA è una funzione autocatalitica del DNA.

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Di solito si verifica durante la fase S del ciclo cellulare quando i cromosomi sono in forma molto estesa. Come proposto da Watson e Crick, la replicazione del DNA è semiconservativa (un tipo di replicazione in cui un filamento della duplex figlia è derivato dal genitore mentre l'altro filamento è formato di nuovo).

Questo viene effettuato dalla separazione di due filamenti. I fili separati funzionano come modelli. I nuovi filamenti costruiti sopra i modelli di vecchi fili avranno coppie di basi complementari (A opposte a T e G opposte a C). Le due figlie molecole di DNA così formate saranno copie di carbonio della molecola madre ma avranno un nuovo filamento e un filo vecchio.

Taylor et al (1957) alimentarono le cellule divisorie delle punte delle radici del fagiolo (Vicia faba) con 3H di radioattività contenente timina al posto della normale timina. La timina è incorporata nel DNA, che è l'elemento strutturale dei cromosomi. Taylor e altri hanno scoperto che tutti i cromosomi diventavano radioattivi.

La timina etichettata è stata quindi sostituita con una normale. La prossima generazione arrivò ad avere radioattività in uno dei due cromatidi di ciascun cromosoma mentre nella successiva generazione la radioattività era presente nel 50% dei cromosomi (Figura 6.9). Questo è possibile solo se fuori dai due filamenti di un cromosoma, uno è formato di nuovo mentre l'altro è conservato ad ogni replicazione questa è la replicazione semiconservativa.

Replica semi-conservativa del DNA è stata dimostrata dal lavoro di Mathew Meselson e Franklin Stahl (1958). Coltivarono l'Escherichia coli per molte generazioni in un terreno con un pesante isotopo di azoto, nella forma di 15 NH 4 Cl, fino a quando il DNA batterico fu completamente etichettato con isotopo pesante.

I batteri marcati sono stati quindi spostati su terreno fresco avente azoto normale o 14 N. Sono stati prelevati campioni per ogni generazione (una generazione impiega 20 minuti quando E. coli si divide in 20 minuti) e il DNA è stato testato per l'isotopo pesante dell'azoto attraverso la centrifugazione in gradiente di densità utilizzando il cloruro di cesio. Il cloruro di cesio è un sale pesante altamente solubile in acqua.

Quando centrifugato in centrifuga ad alta velocità (ad esempio 50.000 giri al minuto) il sale forma un gradiente di densità con la regione più concentrata più pesante in basso e successivamente una più leggera meno concentrata verso la superficie. Quando il DNA viene miscelato con cloruro di cesio si assesta ad una particolare altezza in centrifugazione, più pesante verso la base e più leggera più in alto (Fig. 6.10).

Il fluorocromo chiamato bromuro di etidio viene utilizzato per migliorare il contrasto poiché il fluorocromo è specifico per il DNA. Meselson e Stahl scoprirono che il DNA della prima generazione era ibrido o intermedio ( 15 N e 14 N). Si è depositato in una soluzione di cloruro di cesio ad un livello superiore rispetto al DNA completamente etichettato dei batteri parentali ( 15 N 15 N). La seconda generazione di batteri dopo 40 minuti conteneva due tipi di DNA, 50% di luce ( 14 N I4 N) e 50% intermedio ( 15 N I4 N).

La terza generazione di batteri dopo 60 minuti conteneva due tipi di DNA, 25% intermedio ( 15 N 14 N) e 75% leggero ( 14 N 14 N) in rapporto 1: 3. La quarta generazione dopo 80 minuti conteneva 12, 5% 15 N 14 N e 87, 5% 14 N 14 N DNA in rapporto 1: 7.

Questa osservazione è possibile solo se i due strati del DNA duplex si separano al momento della replicazione e fungono da modello per la sintesi di nuovi filamenti complementari di DNA aventi normale o 14 N. Ciò produrrà due duplex del DNA con un filamento vecchio ( 15 N) e un nuovo filo ( 14 N).

Durante la formazione della seconda generazione, 15 N e 14 N di DNA duplex si separano per funzionare come modelli in modo che il 50% dei nuovi duplex del DNA posseggano solo filamenti normali o l4, mentre un altro 50% ha entrambi i filamenti 15 N e 14 N (Figs) . 6.11 e 6.12). In questo modo ad ogni replicazione, una figlia di DNA genitore viene conservata nella figlia mentre la seconda viene sintetizzata di fresco.