Eğer DNA tam korunumlu eşlenmiş olsaydı, Meselson-Stahl’in deney sonuçları farklı olurdu. Tam korunumlu eşlenmede, DNA sarmalının her iki ipliği de yeni bir sarmal oluşturmak için kalıp olarak kullanılır. Böylece, her ikileşmeden sonra orijinal DNA sarmalı ve yeni sentezlenmiş DNA sarmalı olmak üzere iki ayrı DNA sarmalı oluşur. Bu durumda, deneyde kullanılan DNA bant profilleri şöyle olurdu:
-
İlk ikileşmeden sonra, ağır azotlu DNA (15N15N) ve normal azotlu DNA (14N14N) bantları görülürdü. Bu bantlar, deney tüpünün dip ve üst kısımlarında yer alırdı.
-
İkinci ikileşmeden sonra, ağır azotlu DNA (15N15N) ve normal azotlu DNA (14N14N) bantları yine görülürdü. Ancak, normal azotlu DNA bantının yoğunluğu artardı, çünkü yeni sentezlenmiş DNA sarmalları da normal azot içerirdi.
-
Üçüncü ikileşmeden sonra, ağır azotlu DNA (15N15N) bantının yoğunluğu azalırken, normal azotlu DNA (14N14N) bantının yoğunluğu artmaya devam ederdi. Bu şekilde, ağır azotlu DNA sarmalının sayısı sabit kalırken, normal azotlu DNA sarmalının sayısı katlanarak artardı.
Bu sonuçlar, Meselson-Stahl’in gerçek deney sonuçlarıyla uyuşmazdı. Gerçek deneyde, ilk ikileşmeden sonra orta yoğunlukta bir bant görülmüştü. Bu da yarı korunumlu eşlenmenin kanıtıydı. Yarı korunumlu eşlenmede, her yeni DNA sarmalı bir eski ve bir yeni iplik içerir. Böylece, ilk ikileşmeden sonra melez (14N15N) DNA sarmalları oluşur. İkinci ikileşmeden sonra ise melez (14N15N) ve normal (14N14N) DNA sarmalları görülür. Üçüncü ikileşmeden sonra ise melez (14N15N) DNA sarmallarının sayısı sabit kalırken, normal (14N14N) DNA sarmallarının sayısı artar.
c) Meselson-Stahl’in hipotezi “DNA parçalı olarak eşlenir.” yönünde olsaydı kullandığı yöntem sonunda birinci ve ikinci nesil DNA bantlarının konumu nasıl olurdu?
Cevap:
Meselson-Stahl’in hipotezi “DNA parçalı olarak eşlenir.” yönünde olsaydı, kullandığı yöntem sonunda birinci ve ikinci nesil DNA bantlarının konumu şöyle olurdu:
-
Birinci nesil DNA bantları, 15N ile etiketlenmiş DNA bantları ile 14N ile etiketlenmiş DNA bantları arasında orta yoğunlukta olurdu. Bu, yeni ve eski DNA’nın karışımı ya da melezi olan iki DNA molekülü oluştuğunu gösterirdi.
-
İkinci nesil DNA bantları, birinci nesil DNA bantları ile aynı yoğunlukta olurdu. Bu, her bir ipliğin yeni ve eski DNA’nın parçalarını taşıdığını gösterirdi.
2. Bakteri hücresi uygun şartlarda 20 dakikada bir bölünebilmektedir. Melez DNA (14N/15N) taşıyan bir bakteri normal azotlu (14N) bir ortamda 60 dakika bekletderek bölünmesi sağlanıyor. Bölünme sonucunda melez ve hafif DNA taşıyan hücrelerin yüzdesi nedir?
Cevap:
20 dakikada bir bölünen bir bakteri, 60 dakika sonra üç kez bölünmüş olacaktır. Her bölünmede, melez DNA moleküllerinin sayısı yarıya düşecektir. Bu nedenle, ilk kuşakta %100 melez DNA, ikinci kuşakta %50 melez DNA ve %50 hafif DNA, üçüncü kuşakta %25 melez DNA ve %75 hafif DNA, dördüncü kuşakta ise %12.5 melez DNA ve %87.5 hafif DNA olacaktır. Bölünme sonucunda melez ve hafif DNA taşıyan hücrelerin yüzdesi sırasıyla %12.5 ve %87.5’tir.
3. Aşağıdaki grafikler DNA’nın göreceli yoğunluklarını göstermektedir. İlk örneğe bakarak 2 ve 3. örneklerdeki DNA yoğunluklarının bant görünümlerini tüplere çiziniz.
Cevap:
4. Meselson ve Stahl, deneylerinde melez DNA yapısına sahip bakterileri yüz kuşak boyunca normal azot içeren besi ortamında çoğaltmış olsalardı deneylerinin sonunda hâlen melez DNA’yı gözlemlerler miydi? Gerekçesiyle açıklayınız.
Cevap:
Meselson ve Stahl, deneylerinde melez DNA yapısına sahip bakterileri yüz kuşak boyunca normal azot içeren besi ortamında çoğaltmış olsalardı deneylerinin sonunda hâlen melez DNA’yı gözlemlerler miydi? Gerekçesiyle açıklayınız.
Meselson ve Stahl, DNA replikasyonunun yarı korumalı olduğu hipotezini destekleyen, Matthew Meselson ve Franklin Stahl tarafından yapılmış bir deneydi. Bu deneyde, bakterilerin DNA’sını etiketlemek için azotun iki izotopu kullanıldı: 15N ve 14N. 15N, azotun daha ağır olan (ve radyoaktif olmayan) izotopudur. 15N ile etiketlenmiş DNA molekülleri, 14N ile etiketlenmiş olanlara göre daha yoğundur ve santrifüjde daha aşağıda yer alırlar.
Deneyde, bakteriler önce 15N içeren besi ortamında çoğaltıldı. Bu şekilde, bakterilerin DNA’sının tamamı 15N ile etiketlendi. Daha sonra, bakteriler 14N içeren besi ortamına aktarıldı ve birkaç kuşak boyunca çoğalmalarına izin verildi. Her kuşakta, bakterilerin DNA’sı santrifüjde ayrıştırıldı ve yoğunluklarına göre yerleştikleri bantlar ölçüldü.
Deneyin sonucunda, Meselson ve Stahl DNA replikasyonunun yarı korumalı olduğunu doğruladılar. Yani, DNA’nın iki ipliği birbirinden ayrılır ve ayrılan eski iplikler yeni DNA’nın oluşumu sırasında şablon görevi görür. Bunun sonucu olarak bir ipliği eski, bir ipliği yeni olan iki DNA molekülü oluşur.
Bu durumda, eğer deneyde melez DNA yapısına sahip bakteriler yüz kuşak boyunca normal azot içeren besi ortamında çoğaltılmış olsaydı, deneyin sonunda hâlen melez DNA’yı gözlemlerler miydi? Cevap hayırdır. Çünkü her kuşakta, eski ipliklerden biri yeni bir iplikle eşlenirken, diğer eski iplik de başka bir yeni iplikle eşlenecektir. Bu şekilde, her kuşakta melez DNA moleküllerinin sayısı yarıya düşecektir. Yüz kuşak sonra ise, melez DNA moleküllerinin sayısı çok azalacak ve neredeyse tamamen kaybolacaktır. Bunun yerine, çoğunlukla 14N ile etiketlenmiş DNA molekülleri görülecektir.
