Experiência de Meselson-Stahl - Meselson–Stahl experiment

O experimento Meselson-Stahl é um experimento de Matthew Meselson e Franklin Stahl em 1958 que apoiou a hipótese de Watson e Crick de que a replicação do DNA era semiconservadora . Na replicação semiconservativa, quando a hélice de DNA de fita dupla é replicada, cada uma das duas novas hélices de DNA de fita dupla consistia em uma fita da hélice original e uma recém-sintetizada. Foi chamado de "o mais belo experimento em biologia". Meselson e Stahl decidiram que a melhor maneira de marcar o DNA original seria alterar um dos átomos na molécula de DNA original. Como o nitrogênio é encontrado nas bases nitrogenadas de cada nucleotídeo, eles decidiram usar um isótopo de nitrogênio para distinguir entre o DNA original e o DNA recém-copiado. O isótopo de nitrogênio tinha um nêutron extra no núcleo, o que o tornava mais pesado.

Hipótese

Um resumo dos três métodos postulados de síntese de DNA

Três hipóteses foram propostas anteriormente para o método de replicação do DNA.

Na hipótese semiconservativa , proposta por Watson e Crick , as duas fitas de uma molécula de DNA se separam durante a replicação. Cada fita então atua como um modelo para a síntese de uma nova fita.

A hipótese conservadora propôs que toda a molécula de DNA funcionasse como um modelo para a síntese de uma molécula inteiramente nova. De acordo com esse modelo, as proteínas histonas se ligam ao DNA, revolvendo a fita e expondo as bases de nucleotídeos (que normalmente revestem o interior) para ligações de hidrogênio.

A hipótese dispersiva é exemplificada por um modelo proposto por Max Delbrück , que tenta resolver o problema de desenrolar as duas fitas da dupla hélice por um mecanismo que quebra o esqueleto do DNA a cada 10 nucleotídeos ou mais, destorce a molécula e anexa o antigo fita ao final da recém-sintetizada. Isso sintetizaria o DNA em pedaços curtos, alternando de uma fita para a outra.

Cada um desses três modelos faz uma previsão diferente sobre a distribuição do "antigo" DNA nas moléculas formadas após a replicação. Na hipótese conservadora, após a replicação, uma molécula é a molécula "velha" inteiramente conservada e a outra é o DNA recém-sintetizado. A hipótese semiconservativa prevê que cada molécula após a replicação conterá uma fita antiga e uma nova. O modelo dispersivo prevê que cada fita de cada nova molécula conterá uma mistura de DNA antigo e novo.

Procedimento experimental e resultados

O nitrogênio é o principal constituinte do DNA. ¹⁴ N é de longe o isótopo de nitrogênio mais abundante , mas o DNA com o isótopo ¹⁵ N mais pesado (mas não radioativo) também é funcional.

E. coli foi cultivada por várias gerações em um meio contendo NH ₄ Cl com ¹⁵ N. Quando o DNA é extraído dessas células e centrifugado em umgradiente de densidade desal ( CsCl ), o DNA se separa no ponto em que sua densidade é igual a da solução de sal. O DNA das células cultivadas emmeio ¹⁵ N tinha uma densidade maior do que as células cultivadas emmeio ¹⁴ Nnormal. Depois disso,células de E. coli com apenas ¹⁵ N em seu DNA foram transferidas para ummeio de ¹⁴ N e foram permitidas a se dividir; o progresso da divisão celular foi monitorado por contagens microscópicas de células e por ensaio de colônia.

O DNA foi extraído periodicamente e foi comparado ao DNA ¹⁴ N puro e ao DNA ¹⁵ N puro . Após uma replicação, o DNA apresentou densidade intermediária. Uma vez que a replicação conservadora resultaria em quantidades iguais de DNA de densidades superiores e inferiores (mas nenhum DNA de densidade intermediária), a replicação conservativa foi excluída. No entanto, esse resultado foi consistente com a replicação semiconservativa e dispersiva. A replicação semiconservativa resultaria em DNA de fita dupla com uma fita de DNA de ¹⁵ N e uma de DNA de ¹⁴ N, enquanto a replicação dispersiva resultaria em DNA de fita dupla com ambas as fitas tendo misturas de DNA de ¹⁵ N e ¹⁴ N, qualquer um dos quais teria aparecido como DNA de densidade intermediária.

Os autores continuaram a amostrar células enquanto a replicação continuava. O DNA das células após a conclusão de duas replicações consistiu em quantidades iguais de DNA com duas densidades diferentes, uma correspondendo à densidade intermediária do DNA das células cultivadas para apenas uma divisão em meio ¹⁴ N, a outra correspondendo ao DNA das células cultivado exclusivamente em meio ¹⁴ N. Isso era inconsistente com a replicação dispersiva, que teria resultado em uma densidade única, menor do que a densidade intermediária das células de uma geração, mas ainda maior do que as células cultivadas apenas em meio de DNA de ¹⁴ N, pois o DNA de ¹⁵ N original teria sido dividido igualmente entre todas as fitas de DNA. O resultado foi consistente com a hipótese de replicação semiconservativa.

Referências

links externos

• Breve palestra de Matthew Meselson: "A replicação semi-conservadora do DNA"
• DNA From The Beginning Uma animação que explica o experimento.
• The Meselson – Stahl Experiment Outra animação útil.
• Meselson e Stahl Experiment English Animation
• Descrição do experimento Meselson-Stahl escrito por Nathan H. Lents , incluindo dados originais da Visionlearning