半保留复制物理实验
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时间：23小时前
半保留复制是DNA复制的一种机制，它在1950年代由James Watson和Francis Crick提出。然而，这一模型在当时缺乏有说服力的数据支持。直到1957年，Matthew Meselson和Franklin Stahl在加州理工学院设计并实现了一项著名的实验，以证明DNA复制的半保留机制。
在实验中，Meselson和Stahl首先将大肠杆菌细胞培养在含有15NH4Cl的培养液中，使得细胞内所有的氮原子都以15N的形式存在，包括DNA分子中的氮原子。然后，他们添加了大量14NH4Cl和各种14N的核苷酸分子，使得细菌开始摄入14N。这样，既存的“老”DNA分子部分应该标记为15N，而新生的DNA则未标记。接下来，细胞继续生长，而Meselson和Stahl在不同时间提取DNA分子并进行CsCl密度梯度离心分离。
最后，他们获得了每行由实验代码、小图片、峰状谱和一个叫做generation的数字组成的序列。这个数字反映了从加入氮14开始，细胞进行了多少次，对应于DNA复制的次数。左边的黑色带状图案反映了样品中DNA在离心管中的位置。想象一下，这列小图片是一组叠置的离心管，管口向左排列。随着细胞，DNA在离心管中的位置向左迁移。
实验结果表明，当细胞一次时，只有一个DNA带，这否定了全保留机制，因为它预测DNA复制应该生成一个全新的DNA双链分子，一半是“全老”（双链都完全只含15N），另一半是全新（双链都完全只含14N）。然而，实际结果是，DNA带的密度介于两者之间，相当于一根链是14N，另一根链是15N。经过大约两次复制后的DNA样品（generation=1.9）在离心管中显示出强度相同的两条黑带，一条的密度和generation=1时相同，另一条则等同于完全是14N的DNA。
这样的结果与半保留机制的推测完全吻合，证明了DNA复制是半保留的。Meselson和Stahl的实验解决了DNA复制机理的争论，为基因学和基因组学在随后的五十年里取得了重大突破铺平了道路。
扩展资料
半保留复制（semiconservative replication）：一种双链脱氧核糖核酸（DNA）的复制模型，其中亲代双链分离后，每条单链均作为新链合成的模板。因此，复制完成时将有两个子代DNA分子，每个分子的核苷酸序列均与亲代分子相同，这是1953年沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.C.Crick）在DNA双螺旋结构基础上提出的假说，1958年得到实验证实。
