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Lexikon der Biochemie: Meselson-Stahl-Experiment

Meselson-Stahl-Experiment, das erste Experiment, das definitiv bewies, dass die DNA-Replikation (Replikation) semikonservativ verläuft [M. Meselson u. F.W. Stahl Proc. Natl. Acad. Sci. USA 44 (1958) 671-682]. DNA, in der alle Stickstoffatome der Basen aus dem Isotop 15N bestehen, ist ein wenig schwerer als "normale" DNA, in der die Basen nur 14N enthalten. Der Unterschied in der Schwebedichte reicht aus, um 14N- und 15N-markierte DNA durch Zentrifugation in einem Cäsiumchloridgradienten zu trennen.

E. coli wurde über mehrere Generationen in einem Medium gezüchtet, das isotopenreines 15NH

als einzige Stickstoffquelle enthielt, bis die gesamte DNA mit 15N markiert war. 15N-markierte DNA besitzt eine Schwebedichte von 1,744g/ml, während diejenige von 14N-markierter DNA 1,704g/ml beträgt. Wenn die Replikation konservativ verlaufen würde (d.h. eine Tochterzelle die intakte Elternduplex und die andere Tochterzelle eine Duplex aus zwei neu synthetisierten Strängen enthält), dann wären in einem Medium, das 14NH

enthält, nach einer Zellteilungsphase zwei DNA-Spezies mit den Schwebedichten 1,704 und 1,744g/ml vorhanden. Wenn der Vorgang der Replikation semikonservativ ist (d.h. jeder Strang der Elternduplex dient als Matrize für die Synthese seines Partners), dann liegt nach einer Zellteilungsphase in Gegenwart von 14NH

alle Tochter-DNA als 14N : 15N-Hybride mit einer mittleren Schwebedichte vor. In Gegenwart von 14NH

erscheint nach einer Zellteilungsphase anstelle der Bande für 15N-markierte DNA eine einzige Bande des 14N : 15N-Hybrids (Schwebedichte 1,725g/ml). Die Bande für 14N-markierte DNA (Schwebedichte 1,704g/ml) tritt erst in der zweiten Zellteilungsphase auf (Abb.).



Meselson-Stahl-Experiment. Die DNA-Banden in den analytischen Ultrazentrifugenröhrchen werden durch UV-Licht sichtbar gemacht. →G zeigt die Beschleunigungsrichtung aufgrund der Schwerkraft (Zentrifugalfeld) an.

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