14
NH4C1培养液中培养1代后,只有一条区带介于14
N-DNA与15N-DNA之间。培养2代后则在14N-DNA区又出现一条带。有等量的―杂种链‖和轻链密度。这些结果只与半保留复制模型相符。全保留模型可以排除,但分散模型却不能排除。Meselson等又将第1代的14N/15N杂种链变性使双链分开,再将变性前后的双链和单链分别进行CsCl密度梯度离心。变性前杂种双链只有一种带,密度为1.717g/cm3,变性后两条单链的密度不同而呈现了两条带,一条为15N带,(1.740g/cm3),另一条为14N带(1.725g/cm3)。作为对照的是从肺炎球菌(D. pneumoniae)中提取的DNA,变性前后都只有一条带,密度为1.700g/cm3。这一结果完全符合半保留复制预期的结果,并否定了全保留模型和分散模型。按照半保留复制方式培养两
代,只能出现14N和14N/15
N两种DNA分子,随着代数的增加14N-DNA逐渐增加。而14N-15NDNA区带逐渐减弱。
②Taylor的实验:真核细胞的每条染色单体是由一条DNA双链组成,1958年Herbert Taylar用3H的胸腺密啶核苷酸处理蚕豆根尖细胞8小时,然后移入含有秋水仙素而没有标记放射性的培养液中。经标记处理后第一次分裂中期的染色体周围均显示放射性,每个染色体中有一条染色单体被标记,另一条染色单体未被标记。第二次分裂中期的染色体就只有一个显示有放射性,而另一个却没有。证明真核DNA复制也符合半保留模型。
③姐妹染色单体差别染色方法(sister-chromatid differential staining):在复制过程中用胸腺嘧啶的类似物5-尿嘧啶(5-Bromodeoxy uridine,BUdR)可掺入到新合成的DNA中。在两细胞周期之后,一条染色单体中含有DNA分子的双链都被BrdU取代,而另一条染色单体只有一条DNA单链中含有BrdU。若用荧光染料染色,DNA双股都含有Brdu的染色单体的荧光强度要小于DNA的单股含BrdU的染色单体的荧光强度,在荧光显微镜下可观察到两条姐妹染色单体的荧光强弱不同。若用Giemsa染色,当双链都插入5-BudR时则染不上Giemsa,而一条插入5-BudR则可染色。若细胞的培养基加入5-BudR则第二复制周期时,两条姊妹染色体染色状况不同,一明一暗,称花斑染色体。
3.1.3 DNA复制过程的顺序性 3.1.3.1 边解链边复制
从SV40复制的早期电镜照片可见复制部分和未复制部分。
3.1.3.2 复制起点
DNA复制是从DNA分子上特定位置(原点,origin)开始,复制起点(origin)是DNA复制所必需的一段特殊的DNA序列。
噬菌体、细菌染色体、质粒和一些动物病毒的DNA通常具有明显的复制起点。酵母也有特异的复制起点,在细胞周期S期染色体复制时起重要的作用。真核生物的复制起点很复杂,现在还难于在分子水平上阐明其特征。大多数原核生物基因组和细菌质粒只有一个Ori位点,而真核生物染色体中有多个Ori。例如,果蝇染色体DNA约有3000个Ori位点。
3.1.3.3 复制方向
DNA复制方向的可能性:研究DNA复制的方向常用温度敏感性变异菌株结合放射自显影技术。大肠杆菌的一个温度敏感株在42℃时能使DNA在完成复制后不再开始新的复制过程,而在25℃时复制功能恢复。将此温度敏感株在同一时间开始复制,细菌同步生长。先将这种同步生长的突变株在含高比度3H-TdR中生长几分钟,再移入低比度3H-TdR中作脉冲标记。然后对菌体DNA作放射自显影分析。若复制是单向的,仅有一个高比度区,且高比度与低比度的放射性分布应该邻近。若复制是双向的,有两个分离的低比度放射性分布区。DNA可进行单向和双向复制,大多数DNA的复制是双向的。有些病毒(如腺病毒、Φ29噬菌体等)及线粒体DNA的复制是单向进行的,滚筒式属单向复制。SV40为5224bp的环形分子,有1个EcoRⅠ切点。中用EcoRⅠ酶切复制中的SV40得到复制眼大小不同的系列DNA分子,可见随复制眼扩大两侧DNA变短,说明复制从原点开始双向复制。
真核一般为多起点复制。
也可利用变形对DNA电泳迁移的作用来确定复制原点。例如用二维作图方法,即复制中DNA的限制性片段在第一维方向进行电泳,按分子量的大小分离。再在第二维方向电泳,第二维方向电泳移动主要由形状决定。不同复制中分子会有不同的路径,这可以通过它偏离双倍大小线形DNA分子的路线的程度来确定。复制起点的位置和复制叉的数目决定了限制性复制片段的形状,这些形状可通过不同的电泳路迹(实线)显示出来。虚线显示线形DNA的电泳路迹。
DNA非复制DNA的旁边复制的DNA在电镜下象只眼睛称复制眼(泡)
3.1.4 DNA的半不连续复制
DNA双螺旋的两条链是反向平行的,因此,在复制起点处两条DNA链解开成单链时,一条是5‘→3‘方向,另一条是3‘→5‘方向。DNA复制时,新生链延伸方向一条为3‘→5‘,另一条为5‘→3‘。但生物细胞内所有催化DNA聚合酶都只能催化5‘→3‘延伸。
3.1.4.1 半不连续复制的证据
Okazaki(冈崎)于1968年通过3H–脱氧胸苷酸(3H–dT)标记实验证明了半不连续复制。
①实验材料:T4感染的E. coli:野生型phage–T4;