Ένα κύτταρο, που περιέχει ένα μόνο χρωμόσωμα, τοποθετείται σε θρεπτικό υλικό που περιέχει ραδιενεργό φώσφορο. Έτσι κάθε νέος κλώνος DNA που συντίθεται κατά την αντιγραφή του DNA θα είναι ραδιενεργός. Το κύτταρο αντιγράφει το DNA του και μετά διαιρείται. Τα θυγατρικά κύτταρα που βρίσκονται ακόμη στο ραδιενεργό θρεπτικό μέσο αντιγράφουν το DNA τους και διαιρούνται για άλλη μια φορά, οπότε έχουμε συνολικά τέσσερα κύτταρα. Σχεδιάστε το DNA σε κάθε ένα από τα 4 κύτταρα, παριστάνοντας το μη ραδιενεργό DNA με μια συνεχή γραμμή και το ραδιενεργό με διακεκομμένη γραμμή.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Εφαρμόζουμε τον ημισυντηρητικό μηχανισμό δύο φορές διαδοχικά: σε κάθε αντιγραφή, κάθε παλιά αλυσίδα (μη ραδιενεργή αρχικά) χρησιμεύει ως καλούπι για μία νέα ραδιενεργή αλυσίδα.
Λύση:
Απάντηση: Από τα 4 τελικά κύτταρα: 2 κύτταρα περιέχουν DNA με 1 συνεχή (μη ραδιενεργή) και 1 διακεκομμένη (ραδιενεργή) αλυσίδα (υβριδικό μόριο), και 2 κύτταρα περιέχουν DNA με 2 διακεκομμένες (πλήρως ραδιενεργές) αλυσίδες. Κανένα από τα 4 κύτταρα δεν έχει πλέον πλήρως μη ραδιενεργό (συνεχής-συνεχής) DNA, αφού οι δύο αρχικές μη ραδιενεργές αλυσίδες έχουν πλέον διαχωριστεί σε ξεχωριστά μόρια, το καθένα ζευγαρωμένο με νέα ραδιενεργή αλυσίδα.
Για ποιο λόγο είναι απαραίτητο το ξετύλιγμα της έλικας του DNA πριν από την αντιγραφή; Ποιο είναι το ένζυμο που βοηθάει στο ξετύλιγμα;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανακαλούμε ότι οι δύο αλυσίδες πρέπει να εκτεθούν, ώστε να χρησιμεύσουν ως καλούπια για τη σύνθεση νέων συμπληρωματικών αλυσίδων.
Απάντηση: Το ξετύλιγμα της διπλής έλικας είναι απαραίτητο ώστε οι δύο αλυσίδες του DNA να εκτεθούν και να μπορέσουν να λειτουργήσουν ως καλούπια, πάνω στα οποία θα συντεθούν οι νέες συμπληρωματικές αλυσίδες κατά την αντιγραφή· χωρίς το ξετύλιγμα, οι DNA πολυμεράσες δεν θα είχαν πρόσβαση στις βάσεις των μητρικών αλυσίδων. Το ένζυμο που καταλύει το ξετύλιγμα είναι η ελικάση.
Να τοποθετήσετε τα παρακάτω ένζυμα στη σειρά με την οποία συμμετέχουν στο διπλασιασμό του DNA. α. DNA δεσμάση, β. DNA πολυμεράση και γ. DNA ελικάση.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανακαλούμε τον ρόλο κάθε ενζύμου: πρώτα ξετυλίγει η ελικάση, μετά συνθέτει τις νέες αλυσίδες η πολυμεράση, και τέλος ενώνει τα κομμάτια η δεσμάση.
Απάντηση: Η σωστή σειρά είναι: γ (DNA ελικάση, ξετυλίγει τη διπλή έλικα) → β (DNA πολυμεράση, συνθέτει τις νέες συμπληρωματικές αλυσίδες) → α (DNA δεσμάση, ενώνει τα επιμέρους τμήματα DNA που προκύπτουν).
Χρησιμοποιώντας απλά υλικά, όπως χαρτόνι, κατασκευάστε μοντέλο DNA το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εποπτικό υλικό για την κατανόηση των λειτουργιών της αντιγραφής και της μεταγραφής.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Πρόκειται για ανοιχτή, πρακτική δραστηριότητα κατασκευής εποπτικού υλικού· δεν έχει ενιαία «σωστή» απάντηση.
Ενδεικτική απάντηση: Κατασκευάζουμε δύο λωρίδες χαρτονιού που αναπαριστούν τις δύο αλυσίδες DNA, με έγχρωμα τετράγωνα/κύκλους για τις τέσσερις βάσεις (Α, Τ, G, C) κολλημένα εναλλάξ, τηρώντας τη συμπληρωματικότητα (Α απέναντι Τ, G απέναντι C) και τον αντιπαράλληλο προσανατολισμό (5'→3' η μία, 3'→5' η άλλη). Το μοντέλο μπορεί να «ανοίγει» (σαν φερμουάρ) για να παρουσιάσει το ξετύλιγμα στην αντιγραφή/μεταγραφή, και να χρησιμοποιηθεί μια τρίτη λωρίδα (RNA, με U αντί Τ) για να δειχθεί η σύνθεση συμπληρωματικού mRNA πάνω σε μία από τις δύο αλυσίδες.
