همانند سازی DNA:

۱-همانند سازی حفاظتی

۲-نیمه حفاظتی

۳-غیر حفاظتی

۴-انتشاری

مفاهیم این فرضیه ها در شکل زیر روشن است.

آزمایش های کامل(هم در گیاهان و هم در جانوران) انجام گرفته و ثابت شده که فرضیه نیمه حفاظتی صادق است.

در گیاه باقلا، تیلور در سال ۱۹۷۵ با استفاده از تیمیدین تریتیوم دار(ایزوتوپ هیدروژن) باکتری Ecoli تیمار کرد و در سال ۱۹۸۵ دو دانشمند به نامهای مزلسون و استال ماده نشاندار را از طریق تکنیک تعیین چگالی توسط شیب یا گرادیان یا غلظت کلرید آمونیوم ویا نمک های سنکین مثل کروسزیم توانستند DNA نشاندار و غیر نشاندار را از هم جدا کنند.

آزمایش تیلور:

این دانشمند اجازه داد ریشه باقلا چرخه سلولی در حضور تیمیدین تریتیوم دار قرار بگیرد. سپس از ریشه ها لامهای مربوط به متافازمیوزی را تهیه کرد و کشاندن صفحه فیلم عکاسی روی آنها اتورادیوتراپی انجام داده نتایج اتورادیوتراپی در شکل زیر نشان داده می شود سپس بخش دیگری از این ریشه ها را که جزء سلولی که نشاندار شده بودند اجازه داد تا یک چرخه سلولی دیگر در حضور نشاندار قرار گیرد. مجدداً لام مربوط به پلاک متافازی این ریشه ها را نیز تهیه کرد که نتایج آنها در شکل دیده می‌شود.

تیلور ثابت کرد که مولکول DNA که دارای دو رشته لی مر است هنگام همانند سازی از هم باز می شود و هر رضته قدیمی به عنوان الکویی برای رشته جدید مورد استفاده قرار می گیرد. به همین علت در مولکولهای DNA نسل جدید یک رشته قدیمی در رشته جدید وجود خواهد داشت و به خاطز وجود یک رشته جدید در مولکولهای DNA نسل جدید امکان مشارکت تریتیمی در هر دو رشته فراهم شده به همین علت در ولکول جدید سنتز شده در محیط نشاندار در اتورادیوگرافی ظاهر می شود. اگر چنین کروموزومی که در هر کروماتید نشاندار هست تقسیم میتوز را تمام بکند هر کروماتید درون یک سلول قرار گرفته و اگر چنین سلولهایی را در محیط غیر نشاندار اجازه یک چرخه کامل سلولی دیگر را بدهیم مجدداً در مولکول های DNA هماند سازی شده در محیط غیر نشاندار می توانیم تک رشته نشاندار را ردیابی کنیم که همین تک رشته دقیقاُتوسط آزمایشتیلور قابل ردیابی بود. منتهی در برخی موارد تبادل کروماتید خواهری نیز مشاهده می گردد که در اثر کراسینگ اوربین کروماتیدهای خواهری است. این نوع کراسینگ اور متفاوت از کرسینگ اورمیوزی است و اصطلاحاً بنام کراسینگ اورسوماتیکی گفته می شود. که با همین تکنیک این پدیده کشف گردیده است. این تکنیک (انورادیوگرافی) اساس وپایه تکنیک تشخیص کراسینگ اورسوماتیکی را فراهم آورده که بنام sister chromatic exchange technic معروف است.

آزمایش های مزلسون و استال:

این دانشمند از شیب غلظت برای جداسازی مولکولهای نشاندار غیر نشاندار استفاده کرد. اساس این کار بود که اگر محصول نمک را مثل کلروزسزیم سانتریفوژ بکنیم غلظت نمک بطور پیوسته از بالاترین سطح محلول تا ته لوله افزایش می یابد واگر ماده دیگری با .زن مولکولی نامشخص در شیب غلظت قرار داده و مجدداً سانتریفوژ بکنند آن مولکول مجهول جایی از شیب غلظت متوقف می گرد که جرم حجمی ناحیه توقف با جرم حجمی خود مولکول برابر باشد. این مسئله امکان میدهد که بتوانیم دو جسم با وزنهای مولکولی متفاوت را به راحتی از طریق شیب غلظت همدیگر تفکیک کنیم.

سه نوع مولکول مورد استفاده در آزمایش مزلسون و استال عبارتند از:

۱)مولکولهای DNA که در هر دو رشته نشاندار بودند.

۲)مولکولهای DNA که در یکی از رشته ها نشاندار بود و دیگری غیر نشاندار

۳)مولکولهای DNA که در هر دو رشته غیر نشاندار هستند.

آزمایش مزلسون و استال و نتایج حاصل از آن در شکل زیر دیده می شود. ابتدا کشتی از E.coli دادند و بعد اجازه دادند نسل ها در حضور کلرور آمونیوم نشادار رشد بکنند و کلرید آمونیوم حتی منبع تغذیه ازتی بود. یعنی اگر ازت در ساختار DNA وارد شوند نشاندار خواهد بود. به طوری که کل مولوکول DNA باکتری نشاندار شده بود. بعد از ایجاد باکتری های نشاندار شده بود. بعد از ایجاد باکتری های نشاندار آنها را در محیط غیر نشادار وارد نمودند. از آنها نسل اول را گرفتند و وارد محیط غیر نشاندار کردند و بعد به نسل g2 اجازه دادند تا نسل سوم را ایجاد بکند. (g3) و پس DNA آنها را استخارج کرده و سپس در شیب غلظت کلرور سدیم قرار دادند.

نتایج را با همانند سازی نیمه حفاظتی مقایسه کردند. در همانند سازی نیمه حفاظتی طبق فرضیه نیمه حفاظتی دو رشته از هم باز می شود.

نکته:اگر حفاظتی بود در S دو تا باند تشکیل می شد و در غیر حفاظتی یک باند.

مکانیسم همانند سازی نیمه حفاظتی:

اولین تحقیق در مکانیسم مولکولی همانند سازی مولکول DNA توسط کورنبرگ در باکتری ایکولای انجام گرفت. او توانست از باکتری Ecoli آنزیمی استخراج کند که این آنزیم قادر بود با استفاده از یک رشته الگو نوکلئوتیدهای تری فسافت (GTP…TTP) در حضور نمک های کلسیم و منیزیم درون لوله آزمایش عمل پلی مریزاسیون DNA را انجام دهد. وجود هر یک از این اجزاء برای پلی مریزاسیون ضروری بود با این حال در صورت عدم وجود DNA الگو باز هم DNA سنتز می‌شود ولی مقدار آن بسیار کم و سرعت سنتز بسیاربطئی بود. کورنبرگ برای دفاع از دقت بکار گرفته شده در سنتز DNA نتوانستمدرکی ارائه دهد و تنها توانست ثابت کند که درصد چهار نوع نوکلئوتید در DNA سنتر شده می توانست مثل DNA اصلی فعالیت بیولوژیکی را ادراه بکند که دلالت بر دقت همانند سازیDNA می گردد. این کار توسطمهران گوریان در فاژ   اثبات گردید. این فرد DNA فاژ را مصنوعاً سنتز کرده و در باکتری ها وارد کرد و شاهد فعالیت فاژی سنتز شده بود.

بعداً معلوم شد که غیر از آنزیم کشف شده توسط کورنبرگ آنزیم های دیگری در پلی مریزاسیون DNA نقش دارند. چرا که دانشمندان شاهد همانند سازی مولکول DNA در باکتری ها می شدند که نسبت به ژن آنزیم کشف شده توسط کورنبرگ جهش یافته بود. بویژه معلوم شد که این باکتری های جهش یافته نسبت به DNA پلمیراز کشفشده توسط کورنبرگ هنگامیکه تحتتأثیر اشععه UV قرار گرفتند چنین مشکلاتی را نداشتند. بنابراین به نظر می رسیدکه آنزیم های غیر آنزیم کشف شده توسط کورنبرگممکن است غیر از همانند سازی وظایفدیگری حفاظت از ماده ژنتیکی را بر عهده داشته باشد. نتیجه چنین مشاهداتی منجر به کشف سه نوع آنزیم DNA پلی مراز شد. آنزیم کشف شده توسط کورنبرگ DNA پلمیر I ودونوع آنزیم دیگر DNA پلی مراز II و III نامیده شد که ئیژگی های بارز این آنزیم ها در جدول صفحه بعد خلاصه شده است.

علت اینکه کورنبرگ توانست به DNA پلمیر I دست پیدا کند به خاطر زیاد بودن این آنزیم بود.

چنانچه ملاحظه می گردد هیچ یک از سه نوع پلمیراز قادر به آغاز پلمریزاسیون نیست بایستی ابتدا قطعه ای شکل یابی شده و آنگاه از انتهای   آن قطعه عمل پلی مریزاسیون انجام گیرد. این قطعه به نام آغازگر یا پرایمر گفته می شود که طولیحدود ۱۰ نوکلئوتید دارد ولی پلمیریزه شدن یا ساخته شدن توسط آنزیم پرایماز انجام می‌گیرد.

انتهای   آنزیم پرایماز غیر توسعه یافته است. ولی انتهای   آن با استفاده از رشته الگو عملی پلی مریزاسیون را انجام میدهد. جنس پرایمر عمدتاً RNA است وبایستی بعد از شروع فعالیت DNA پرایمرها حذف شده وبه جای آنها منومرهای DNA قرار بگیرند. برای حذف پرایمرها بایستی از انتهای  عمل کرد و این عمل تنها از عهده DNA پلی مراز I بر می آید. وظیفه اصلی DNA پلی مراز I همین است. با این حال می تواند عمل پلی مریزاسیون را نیز به خوبی انجام دهد. کار اصلی DNA پلی مراز II حفاظت از ماده ژنتیکی یا ترمیم ماده ژنتیکی به هنگام صدمه دیدن است و نقش اصلی DNA پلی مراز III انجام پلی مریزاسیون است.