Percobaan Meselson-Stahl

Percobaan Meselson-Stahl adalah percobaan yang dilakukan oleh Matthew Meselson dan Franklin Stahl yang mendemonstrasikan bahwa replikasi DNA adalah semikonservatif. Replikasi semikonservatif berarti bahwa bila ulir DNA yang beruntai ganda direplikasi, setiap dari kedua ulir DNA yang beruntai ganda tersebut terdiri dari satu untai yang berasal dari ulir awal, dan satu untai lagi berasal dari sintesis baru.

Intisari dari tiga postulat metode sintesis DNA

Nitrogen adalah konstituen utama DNA.¹⁴N adalah isotop terbanyak nitrogen, tetapi DNA dengan isotop ¹⁵N juga dapat ditemukan dan stabil. Isotop ¹⁵N tidak radioaktif, hanya lebih berat daripada nitrogen biasa.

E. coli dibiakkan selama beberapa generasi di medium yang mengandung ¹⁵N. Ketika DNA diekstrak dari sel tersebut dan disentrifuga pada gradien kerapatan garam, DNA berpisah pada titik tempat kerapatannya sama dengan larutan garam tersebut. DNA dari sel yang dihasilkan memiliki kerapatan yang lebih tinggi (lebih berat).

Setelah itu, sel E. coli dengan hanya ¹⁵N dalam DNA-nya ditaruh kembali dalam medium ¹⁴N dan dibolehkan untuk membelah diri hanya sekali. DNA kemudian diekstrak dari sebuah sel dan dibandingkan dengan DNA dengan ¹⁴N maupun dengan ¹⁴N. Hasilnya ditemukan DNA tersebut memiliki kerapatan antara. Karena replikasi konservatif akan menghasilkan banyaknya DNA dengan kerapatan yang tinggi dan rendah dalam jumlah yang sama (namun tidak ada DNA dengan kerapatan antara), percobaan ini menunjukkan replikasi seperti ini tidak terjadi. Namun hasil ini konsisten dengan replikasi semikonservatif dan dispersif.

Replikasi semikonservatif akan menghasilkan DNA untai ganda dengan satu untai ¹⁵N dan satu untai ¹⁴N, sedangkan replikasi dispersif akan menghasilkan DNA untai ganda, dengan kedua untai memiliki campuran DNA ¹⁵N dan ¹⁴. Kedua hasil ini akan muncul sebagai DNA dengan kerapatan antara.

DNA kemudian diekstrak dari sel yang dibiakkan selama beberapa generasi dalam medium ¹⁵N, diikuti dengan dua pembelahan diri di dalam medium ¹⁴N. DNA dari sel-sel ini ditemukan memiliki jumlah yang sama dua kerapatan berbeda. Satu berhubungan dengan kerapatan antara DNA yang ditumbuhkan hanya selama satu pembelahan diri dalam medium ¹⁴, sedangkan sejumlah lain berhubungan dengan sel yang sepenuhnya dibiakkan dalam medium ¹⁴N.

Hasil ini tidak konsisten dengan replikasi dispersif, yang seharusnya menghasilkan DNA dengan kerapatan tunggal, lebih rendah daripada kerapatan antara sel generasi tunggal, tetapi dengan kerapatan lebih tinggi daripada DNA dari sel yang semata-mata ditumbuhkan dalam medium DNA ¹⁴N. Pada replikasi dispersif DNA ¹⁵N awal akan terbelah sama banyak di antara semua untaian DNA.

Hasil ini konsisten dengan replikasi semikonservatif. Sejumlah sel-sel generasi kedua akan memiliki satu untaian DNA ¹⁵N awal bersama-sama dengan salah satu dari DNA ¹⁴N, yang menjelaskan munculnya DNA dengan kerapatan antara. Sejumlah sel-sel lain akan memiliki sepenuhnya DNA ¹⁴N, untai pertama disintesis pada pembelahan pertama, sedangkan untai lainnya disintesis pada pembelahan kedua. Penemuan ini sangat penting dalam perkembangan biologi dan sangat membantu dalam perawatan penyakit, seperti kanker.

Catatan

• Meselson, M. and Stahl, F.W. (1958). "The Replication of DNA in Escherichia coli". PNAS. 44: 671–82. doi:10.1073/pnas.44.7.671. PMID 16590258. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)

Pranala luar

• DNA From The Beginning Animasi yang menerangkan percobaan ini.
• The Meselson-Stahl Experiment Animasi lain yang berguna.