Химия - Эксперимент Мезельсона и Сталя

Рисунок, иллюстрирующий возможные механизмы репликации ДНК: полуконсервативная, консервативная и дисперсная

эксперимент, проведённый двумя молекулярными биологами — Мэтью Мезельсоном и Франклином Сталем в 1958 году. Он показал, что репликация ДНК имеет полуконсервативный характер. Это означает, что каждая дочерняя двойная спираль ДНК состоит из одной старой цепи и из одной вновь синтезированной цепи.

Каждая молекула ДНК содержит множество атомов азота. Наиболее распространён изотоп азота N. Существует также изотоп N, он не радиоактивен, а лишь тяжелее N. Содержащие тяжелый изотоп молекулы ДНК функциональны и могут удваиваться.

Были выращены несколько поколений E. coli в среде, богатой N. Затем их ДНК была выделена и центрифугирована в градиенте плотность CsCl. Каждая молекула ДНК останавливалась на том уровне в пробирке, где её плотность совпадает с плотностью раствора соли.

ДНК бактерий, выращенных в N среде, была более тяжёлой. Эти бактерии затем были помещены обратно в N среду, где им было позволено разделиться только один раз. Затем из клеток были извлечены ДНК, их вес оказался больше веса ДНК бактерий, выращенных в среде, богатой N, но меньше веса ДНК бактерий, выращенных в N среде. Это противоречило гипотезе о консервативном характере репликации ДНК, когда одна дочерняя клетка получает материнскую ДНК, а вторая — вновь синтезированную, обе цепи которой — новые, так как в этом случае ДНК разделились бы на две фракции — лёгкую, из атомов N, и тяжёлую, из атомов N.

Однако этот результат не исключал дисперсный механизм репликации, когда куски материнской ДНК распределяются между дочерними ДНК случайным образом. Поэтому было выращено второе поколение бактерий, и их ДНК также было взвешено. Выяснилось, что клетки содержат как полностью «лёгкие» ДНК, так и «гибридные». Этот факт позволил исключить гипотезу дисперсного механизма репликации.