EKSPERIMEN MESELSON DAN STAHL

Eksperimen Meselson- Stahl Pada tahun 1958, M. Meselson dan F. Stahel menyatakan bahwa bila sel ditumbuhkan dalam medium yang mengandung 15N, isotop berat nitrogen, DNA sel akan menjadi lebih berat dari DNA biasa, dan perbedaan bobot ini dapat diketahui dengan sentrifugasi dalam gradien CsCl. Dengan menumbuhkan E.coli dalam isotop 15N sampai beberapa generasi, Meselson dan Stahel memperoleh populasi sel yang berisi molekul-molekul berlabel 15N. DNA dari sel-sel ini menunjukkan kepadatan elastis seperti yang diharapkan dari DNA berlabel 15N. Kemudian sel-sel tersebut dipindahkan ke medium yang berisi 14N sebagai sumber nitrogen. Diketahui bahwa sesudah satu kali perputaran replikasi, DNA pada selsel anak tidak mempunyai kepadatan baik

15

N asli ataupun

14

N murni. Malahan

ditemukan suatu jenis tunggal dengan kepadatan pertengahan bastar 15N-14N. Bila sel anak kemudian dibiarkan untuk membelah diri lagi, dua jenis DNA timbul didalam gradien kira-kira setengah DNA menunjukkan kepadatan bastar

15

N-14N,

sedangkan sisanya menunjukkan kepadatan 14N murni. Sementara sel terus membalah diri dalam medium 14N, perbandingan DNA menunjukkan makin kepadatan dalam populasi tetapi untuk banyak generasi. Percobaan Meselson Stahl sangat berharga karena tidak hanya menetapkan cara replikasi DNA, tetapi juga menyingkirkan kemungkinan-kemungkinan cara lain. Misalnya dapat digagaskan bahwa replikasi itu konservatif : dupleks asli bertindak sebagai pencetak untuk duplek baru, tetapi diplek itu tetap utuh, sedemikian sehingga pada akhirnya satu putaran replikasi terlihat helix ganda yang lama dan yang baru. Dalam hal ini DNA15N14

N bastar seharusnya tidak terbentuk. Akan tetapi hasil percobaan membuktikan

sebaliknya. Replikasi DNA dengan cara terpencar meramalkan bahwa tidak ada pola transmisi yang terjadi dan bahwa benang-benang DNA induk putus dimana saja selama proses replikasi sehingga dupleks-dupleks DNA didalam sel anak mengandung berbagai jumlah kedua DNA yang lama dan yang baru. . Cara replikasi DNA berdasarkan percobaan meselson dan sthal ini disebut dengan cara semikonservatif yang banyak diterima oleh sebagian besar ahli biologi. Tiga hipotesis

tentang

terjadinya

replikasi

DNA

adalah

sebagai

berikut.

1) Teori konservatif : menyatakan bahwa ulir rangkap (double helix) yang lama tetap (tidak

berubah),

dan

langsung

terbentuk

ulir

rangkap

baru.

2) Teori dispersive : menyatakan bahwa ulir rangkap terputus – putus. Lalu potongan – potongan tersebut memisah dan membentuk potongan – potongan baru yang akan bersambung dengan potongan – potongan lama; sehingga kembali menjadi 2 DNA yang sama

persis.

3) Teori semi konservatif ; menyatakan bahwa dua pita dari ulir rangkapp memisahkan diri dan tiap – tiap pita yang lama mendapatkan pasangan pita baru seperti pasangannya yang lama, sehingga terbentuklah dua DNa yang sama persis. Cara yang ditempuh DNA untuk bereplikasi diberi nama seri konservatif

untuk

menunjukkan bahwa benang induk DNA iitu dikonservasi (barlawanan dengan terpencar) tetapi bahwa sementara replikasi berlangsung, benang-benang itu berputar, seperti kejadiannya, pada dua helix yang berbeda. Dalam memperbanyak diri, DNA melakukan suatu proses/mekanisme penggandaan diri atau yang kita kenal dengan replikasi DNA. Pada awalnya terdapat tiga model replikasi DNA yang berkembang di kalangan para ilmuan, yaitu: 1. Pola konservatif; yaitu masing-masing utas ganda DNA secara bersama-sama membentuk dua utas baru, sehingga dihasilkan satu utas ganda lama dan satu utas ganda baru. 2. Pola dispersif; yaitu fragmen-fragmen dari utas ganda DNA berpisah dan melakuka pemanjangan, sehingga berdasarkan pola ini akan dihasilkan dua utas ganda baru yang masing-masing terdiri dari utas lam adan utas baru yang tersusun secara berselang-seling. 3. Pola semi konservatif; yaitu setiap utas DNA menjadi cetakan bagi pembentukan setiap utas baru, sehingga pada akhir proses replikasi akan dihasilkandua utas ganda yang masing-masing mengandung satu utas lam dan satu utas baru.

Pada tahun 1958, Matthew Meselson dan Franklin stahl membuka mata dunia, dengan hasil eksperimennya mereka menunjukkan bahwa replikasi DNA yang benar adalah mengikuti pola semi konservatif. Meselson dan Stahl melakukan eksperimennya dengan menggunakan radioisotop 15N dan 14N. Unsur nitrogen 15N lebih berat daripada 14N. awalnya mereka (Meselson dan Stahl) menumbuhkan Escherichia coli di dalam media yang mengandung 15N pada senyawa-senyawa basa nitrogennya (biakan awal ini disebut generasi 0dan generasi berkutnya disebit generasi 1, 2 dan seterusnya). Sebagian dari bakteri yang ditumbuhkan pada 15N diisolasi DNAnya dan sebagian lainnya ditumbuhkan pada media yang mengandung 14N. Sebagian dari generasi 1 ini disiolasi DNAnya dan sebagian lagi dibiarkan tumbuh pada media yang sama untuk menghasilkan generasi 2, begitu dan seterusnya. Hasil dari DNA yang diisolasi dari masing generasi kemudian disentrifugasi secara terpisah tentunya di dalam gradien kerapatan CsCl. Hasil dari sentrifugasi menunjukkan bahwa DNA generasi 0 hanya membentuk satu pita yang terdapat dibagian bawah tabung. Pada generasi 1, terdapat sat pita yang letaknya berbeda dari generasi 0, yaitu terletak sedikit diatas pita generasi 0. Ini menunjukkan bahwa DNA generasi 1 Lebih ringan dari generasi 0. Pada generasi 2, hasil sentrifugasi menunjukkan adanya dua pita, satu terletak pada posisi yang sama dengan generasi 1 dan lainnya terdapat diatasnya, namun dengan intensitas yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa tidak ada lagi utas ganda berat yang disusun hanya oleh 15N, tetapi terdapat utas-utas ganda yang lebih ringan, yaitu yang disusun oleh 15N dan 14N atau keduanya oleh 14N. Pada generasi 3, hasil sentrifugasi DNA menunjukkan bahwa konsentrasi DNA utas ganda yang tersusun dari 14N dan 14N lebih besar dari pada DNA yang tersusun dari 14N dan 15N. pada generasi-generasi berikutnya, pita yang ditengah makin lama makin tipis dibandingkan dengan pita yang di atas. Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi utas ganda yang terdiri dari 15N/14N makin lama makin berkurang, sedangkan yang tersusun oleh 14N/14N semakin besar konsentrasinya.