Wie bestätigt das Meselson-Stahl-Experiment die Annahme eines semikonservativen Replikationsmechanismus?

Das Meselson-Stahl-Experiment, das 1958 von Matthew Meselson und Franklin Stahl durchgeführt wurde, lieferte entscheidende Beweise für den semikonservativen Mechanismus der DNA-Replikation. Hier ist eine Erklärung, wie das Experiment diesen Mechanismus bestätigte: 1. **Experimentelles Design**: Meselson und Stahl verwendeten zwei Isotope von Stickstoff: ^14N (leicht) und ^15N (schwer). Sie kultivierten Bakterien (E. coli) in einem Medium, das ausschließlich ^15N enthielt, sodass die DNA der Bakterien schwer wurde. Nach mehreren Generationen wurde die DNA der Bakterien vollständig mit ^15N markiert. 2. **Übertragung auf leichtes Medium**: Anschließend transferierten sie die Bakterien in ein Medium mit ^14N. Nach der ersten Replikation wurde die DNA isoliert und durch Dichtegradientenzentrifugation analysiert. 3. **Beobachtungen**: Nach der ersten Replikation fanden sie, dass die DNA eine mittlere Dichte hatte, was darauf hindeutet, dass sie sowohl schweres als auch leichtes Stickstoffisotop enthielt. Dies war ein Hinweis darauf, dass jede der beiden neuen DNA-Doppelstränge einen Strang der ursprünglichen schweren DNA und einen neuen, leichten Strang enthielt. 4. **Zweite Replikation**: Nach einer zweiten Replikation beobachteten sie zwei Banden: eine Bande mit mittlerer Dichte (die immer noch einen schweren und einen leichten Strang enthielt) und eine Bande mit leichter Dichte (die nur aus leichtem Stickstoff bestand). Dies bestätigte, dass die DNA weiterhin semikonservativ repliziert wurde, da die neuen Stränge immer noch einen alten Strang enthielten. 5. **Schlussfolgerung**: Die Ergebnisse des Experiments zeigten, dass bei jeder Replikation der DNA ein alter Strang (von der ursprünglichen DNA) und ein neuer Strang (synthesisiert aus dem neuen N) erhalten blieben. Dies war der entscheidende Beweis für den semikonservativen Mechanismus der DNA-Replikation, bei dem jeder der beiden neuen DNA-Doppelstränge einen alten und einen neuen Strang enthält. Insgesamt lieferte das Meselson-Stahl-Experiment somit klare und überzeugende Beweise für die semikonservative Replikation der DNA.