replikacja DNA jest podobna do transkrypcji w swojej najbardziej ogólnej koncepcji: enzym polimerazy odczytuje nić DNA po jednym nukleotydzie na raz, pobiera losowy nukleotyd z nukleoplazmy, a jeśli jest komplementarny do nukleotydu w DNA, polimeraza dodaje go do nowej nici, którą tworzy., Oczywiście, istnieją znaczne różnice między replikacji i transkrypcji zbyt, nie najmniej z nich jest to, że oba pasma DNA są odczytywane jednocześnie w celu utworzenia dwóch nowych komplementarnych nici, które ostatecznie doprowadzi do kompletnej i prawie doskonałą kopię całego genomu organismal.

rysunek \(\PageIndex{7}\). Replikacja DNA. Przed odkryciem enzymów biorących udział w replikacji zaproponowano trzy ogólne mechanizmy., W replikacji zachowawczej oryginalne nici DNA pozostają ze sobą powiązane, podczas gdy nowo powstałe DNA tworzy własną podwójną helisę. Replikacja półkonserwatywna zakłada tworzenie hybrydowych starych-nowych podwójnych Helis. Replikacja dyspersyjna proponowała cząsteczki złożone z randomizowanych fragmentów podwójnie Starego i Podwójnie nowego DNA.

jednym z najważniejszych pojęć replikacji DNA jest to, że jest to proces półkonserwatywny (rysunek \(\PageIndex{7}\))., Oznacza to, że każda podwójna helisa w nowym pokoleniu organizmu składa się z jednej kompletnej „starej” nici i jednej kompletnej „nowej” nici owiniętej wokół siebie. Jest to w przeciwieństwie do dwóch innych możliwych modeli replikacji DNA, modelu konserwatywnego i modelu dyspersyjnego. Konserwatywny mechanizm replikacji sugeruje, że stare DNA jest używane tylko jako szablon i nie jest włączone do nowej podwójnej helisy. W ten sposób nowa komórka ma jedną całkowicie nową podwójną helisę i jedną całkowicie starą podwójną helisę., Dyspersyjny model replikacji zakłada produkt końcowy, w którym każda podwójna helisa DNA jest mieszaniną fragmentów Starego i nowego DNA. W świetle obecnej wiedzy trudno wyobrazić sobie mechanizm dyspersyjny, ale w tym czasie nie było w ogóle modeli mechanistycznych. Eksperymenty Meselsona-Stahla (1958) wyraźnie wykazały, że mechanizm ten musi być częściowo konserwatywny, co zostało potwierdzone po odkryciu kluczowych enzymów i wyjaśnieniu ich mechanizmów.

w eksperymentach Meselsona-Stahla, E. coli po raz pierwszy inkubowano z 15N, ciężkim izotopem azotu., Chociaż jest to tylko różnica w masie jednego neutronu na atom, istnieje wystarczająco duża różnica w masie między ciężkim DNA zawierającym azot (w zasadach purynowych i pirymidynowych) a lekkim/normalnym DNA zawierającym azot, że mogą one być oddzielone od siebie przez ultracentryfugację za pomocą gradientu stężenia CsCl (rysunek \(\PageIndex{7}\)).

W Ciągu 14 pokoleń, doprowadziło to do populacji E. coli, która miała ciężki azot wbudowany w całe DNA (pokazane na niebiesko). Następnie bakterie są hodowane dla jednego lub dwóch podziałów w” lekkim ” azocie, 14N., Kiedy DNA z populacji bakterii zbadano przez odwirowanie, okazało się, że zamiast lekkiego DNA i ciężkiego DNA, jak można by się spodziewać, gdyby replikacje DNA były konserwatywne, na gradiencie znajdował się pojedynczy zespół w pozycji pośredniej i pośredniej. Wspiera to półkonserwatywny model, w którym każda nić oryginalnego DNA nie tylko działa jako szablon do tworzenia nowego DNA, ale sama jest włączona do nowej podwójnej helisy.