Tái tạo DNA: Lưu ý về sao chép DNA bán bảo tồn

Đọc bài viết này để tìm hiểu về Sao chép DNA: Lưu ý về Sao chép DNA bán bảo tồn!

Tái tạo là quá trình hình thành các bản sao carbon. Đối với điều này, DNA hoạt động như khuôn mẫu của chính nó. Do đó, sao chép DNA là một chức năng tự động của DNA.

Hình ảnh lịch sự: ehrig-privat.de/ueg/images/dna-replic.jpg

Nó thường xảy ra trong giai đoạn S của chu kỳ tế bào khi nhiễm sắc thể ở dạng mở rộng cao. Theo đề xuất của Watson và Crick, sao chép DNA là bán tự động (một kiểu sao chép trong đó một chuỗi của song sinh con gái có nguồn gốc từ cha mẹ trong khi chuỗi kia được hình thành một lần nữa).

Điều này được thực hiện bằng cách tách hai sợi. Các sợi riêng biệt có chức năng như mẫu. Các chuỗi mới được xây dựng trên các mẫu của các chuỗi cũ sẽ có các cặp cơ sở bổ sung (A đối diện T và G đối diện C). Do đó, hai phân tử DNA của con gái được hình thành sẽ là bản sao của phân tử mẹ nhưng sẽ có một chuỗi mới và một chuỗi cũ.

Taylor et al (1957) đã cho ăn các tế bào phân chia của rễ cây Broad Bean (Vicia faba) với chất phóng xạ ³ H có chứa thymine thay vì thymine bình thường. Thymine được tích hợp vào DNA là thành phần cấu trúc của nhiễm sắc thể. Taylor et al thấy rằng tất cả các nhiễm sắc thể đã trở thành phóng xạ.

Thymine được dán nhãn sau đó đã được thay thế bằng một bình thường. Thế hệ tiếp theo có phóng xạ ở một trong hai nhiễm sắc thể của mỗi nhiễm sắc thể trong khi ở thế hệ phóng xạ tiếp theo có mặt ở 50% số nhiễm sắc thể (Hình 6, 9). Điều này chỉ có thể xảy ra nếu trong số hai chuỗi nhiễm sắc thể, một chuỗi được hình thành từ đầu trong khi chuỗi kia được bảo tồn ở mỗi lần sao chép thì đây là sự sao chép bán tự động.

Sự sao chép DNA bán bảo thủ đã được chứng minh bằng công trình của Mathew Meselson và Franklin Stahl (1958). Họ đã trồng Escherichia coli trong nhiều thế hệ trong một môi trường có đồng vị nitơ nặng, ở dạng ¹⁵ NH ₄ Cl, cho đến khi DNA của vi khuẩn được dán nhãn hoàn toàn bằng đồng vị nặng.

Các vi khuẩn được dán nhãn sau đó đã được chuyển sang môi trường tươi có nitơ bình thường hoặc ¹⁴ N. Các mẫu được lấy cho mỗi thế hệ (một thế hệ mất 20 phút khi E. coli phân chia trong 20 phút) và DNA đã được kiểm tra đồng vị nặng của nitơ thông qua quá trình ly tâm gradient mật độ bằng cách sử dụng clorua clorua. Caesium clorua là muối nặng hòa tan trong nước cao.

Khi quay trong máy ly tâm ở tốc độ cao (ví dụ 50.000 vòng quay mỗi phút), muối tạo thành một dải mật độ với vùng tập trung nặng nhất ở phía dưới và liên tục ít tập trung hơn về phía bề mặt. Khi DNA được trộn với xê xít clorua, nó sẽ lắng xuống ở một độ cao cụ thể trong quá trình ly tâm, nặng hơn về phía đế và nhẹ hơn ở phía trên (Hình 6.10).

Fluoro-chrome được gọi là ethidium bromide được sử dụng để tăng cường độ tương phản vì fluorochrom đặc trưng cho DNA. Meselson và Stahl thấy rằng DNA của thế hệ đầu tiên là lai hoặc trung gian ( ¹⁵ N và ¹⁴ N). Nó lắng trong dung dịch xê xít clorua ở mức cao hơn DNA được dán nhãn đầy đủ của vi khuẩn mẹ ( ¹⁵ N ¹⁵ N). Thế hệ vi khuẩn thứ hai sau 40 phút chứa hai loại DNA, 50% ánh sáng ( ¹⁴ N ^I4 N) và 50% trung gian ( ¹⁵ N ^I4 N).

Thế hệ vi khuẩn thứ ba sau 60 phút chứa hai loại DNA, 25% trung gian ( ¹⁵ N ¹⁴ N) và 75% ánh sáng ( ¹⁴ N ¹⁴ N) theo tỷ lệ 1: 3. Thế hệ thứ tư sau 80 phút chứa 12, 5% ¹⁵ N ¹⁴ N và 87, 5% ¹⁴ N ¹⁴ N DNA theo tỷ lệ 1: 7.

Quan sát này chỉ có thể xảy ra nếu hai chuỗi DNA song song tách ra tại thời điểm sao chép và hoạt động như một khuôn mẫu để tổng hợp các chuỗi DNA bổ sung mới có bình thường hoặc ¹⁴ N. Điều này sẽ tạo ra hai chuỗi DNA với một chuỗi cũ ( ¹⁵ N) và một sợi mới ( ¹⁴ N).

Trong quá trình hình thành thế hệ thứ hai, các chuỗi DNA kép ¹⁵ N và ¹⁴ N tách ra để hoạt động như các khuôn mẫu để 50% các chuỗi song công DNA mới chỉ có các chuỗi bình thường hoặc ^l4 N trong khi 50% khác có cả hai chuỗi ¹⁵ N và ¹⁴ N (Hình 6.11 & 6.12). Theo cách này ở mỗi lần sao chép, một chuỗi DNA cha mẹ được bảo tồn ở con gái trong khi chuỗi thứ hai được tổng hợp mới.