die DNA-Replikation ist ähnlich wie die Transkription in seiner allgemeinsten Idee: eine polymerase-Enzym liest ein DNA-Strang ein Nukleotid zu einer Zeit, es dauert eine zufällige Nukleotid aus der nucleoplasm, und wenn es ist komplementär zu der Nukleotidsequenz in der DNA, die polymerase fügt es an den neuen Strang erstellen., Natürlich gibt es auch signifikante Unterschiede zwischen Replikation und Transkription, nicht zuletzt, dass beide DNA-Stränge gleichzeitig gelesen werden, um zwei neue komplementäre Stränge zu erzeugen, die schließlich zu einer vollständigen und nahezu perfekten Kopie eines gesamten organismischen Genoms führen.

Bild \(\PageIndex{7}\). DNA-Replikation. Vor der Entdeckung der an der Replikation beteiligten Enzyme wurden drei allgemeine Mechanismen vorgeschlagen., Bei der konservativen Replikation bleiben die ursprünglichen DNA-Stränge miteinander verbunden, während die neu hergestellte DNA eine eigene Doppelhelix bildet. Die halbkonservative Replikation setzt die Schaffung hybrider alt-neuer Doppelhelizen voraus. Dispersive Replikation vorgeschlagene Moleküle, die aus randomisierten Fragmenten doppelt alter und doppelt neuer DNA bestehen.

Eines der wichtigsten Konzepte der DNA-Replikation ist, dass es sich um einen halbkonservativen Prozess handelt (Abbildung \(\pageIndex{7}\))., Dies bedeutet, dass jede Doppelhelix in der neuen Generation eines Organismus aus einem vollständigen „alten“ Strang und einem vollständigen „neuen“ Strang besteht, der umeinander gewickelt ist. Dies steht im Gegensatz zu den beiden anderen möglichen Modellen der DNA-Replikation, dem konservativen Modell und dem dispersiven Modell. Ein konservativer Replikationsmechanismus schlägt vor, dass die alte DNA nur als Vorlage verwendet wird und nicht in die neue Doppelhelix integriert wird. So hat die neue Zelle eine komplett neue Doppelhelix und eine komplett alte Doppelhelix., Das dispersive Replikationsmodell setzt ein Endprodukt voraus, bei dem jede Doppelhelix von DNA eine Mischung aus Fragmenten alter und neuer DNA ist. Angesichts des gegenwärtigen Wissens ist es schwierig, sich einen dispersiven Mechanismus vorzustellen, aber zu dieser Zeit gab es überhaupt keine mechanistischen Modelle. Die Meselson-Stahl-Experimente (1958) zeigten deutlich, dass der Mechanismus halbkonservativ sein muss, und dies wurde bestätigt, sobald die Schlüsselenzyme entdeckt und ihre Mechanismen aufgeklärt wurden.

In den Meselson-Stahl-Experimenten wurden E. coli zuerst mit 15N, einem schweren Stickstoffisotop, inkubiert., Obwohl es sich nur um einen Massenunterschied von einem Neutron pro Atom handelt, gibt es einen ausreichend großen Massenunterschied zwischen schwerer stickstoffhaltiger DNA (in den Purin-und Pyrimidinbasen) und leichter/normaler stickstoffhaltiger DNA, dass sie durch Ultrazentrifugation durch einen CsCl-Konzentrationsgradienten voneinander getrennt werden können (Abbildung \(\page{7}\))).

Über 14 Generationen hinweg führte dies zu einer Population von E. coli, in der starker Stickstoff in die gesamte DNA eingearbeitet war (blau dargestellt). Dann werden die Bakterien für eine oder zwei Abteilungen in „leichtem“ Stickstoff, 14N, gezüchtet., Als die DNA aus den Bakterienpopulationen durch Zentrifugation untersucht wurde, wurde festgestellt, dass anstelle von leichter DNA und schwerer DNA, wie es bei konservativen DNA-Replikationen zu erwarten wäre, eine einzelne Band in und Zwischenposition auf dem Gradienten vorhanden war. Dies unterstützt ein halbkonservatives Modell, bei dem jeder Strang der ursprünglichen DNA nicht nur als Vorlage für die Herstellung neuer DNA dient, sondern selbst in die neue Doppelhelix integriert wird.