DNA-Replikation
Ablauf der DNA-Replikation
In diesem Artikel erklären wir euch den genauen Ablauf der DNA-Replikation. Für alle, die das Thema DNA wiederholen möchten, finden hier den passenden Artikel!
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Körperzellen von Menschen enthalten insgesamt 46 Chromosomen. Man spricht hier von einem zweifachen Chromosomensatz (diploid, 2n), da die Chromosomen als homologe Paare vorliegen. Das bedeutet, dass zwei Chromosomen für die selbe Information codieren, zum Beispiel die Haarfarbe. Eines dieser homologen Chromosomen enthält man bei der Befruchtung vom Vater, eines von der Mutter. Daher kann es sein, dass man vom Vater die Informationen für braune, von der Mutter aber die Informationen für blonde Haare bekommt – dadurch entstehen bei jedem Menschen andere Variationen von Merkmalen. Die Körperzellen eines einzigen Menschen unterscheiden sich in ihrer genetischen Information nicht voneinander.
Damit eine Zelle sich teilen kann, müssen alle Bestandteile der Zelle im Zuge des Zellzyklus verdoppelt werden. Auch die DNA muss dabei identisch kopiert werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Replikation. Hier sind viele verschiedene Enzyme beteiligt, die verschiedene Aufgaben übernehmen.
Zuerst drillt das Enzym Helicase die Doppelhelix auf, sodass eine offene Replikationsgabel entsteht. Danach binden an beide Stränge der DNA Enzyme mit dem Namen Primase. Diese fügen kleine RNA-Abschnitte, die Primer, als Ansatzstellen komplementär an die Stränge an. Hier kann danach die DNA-Polymerase ansetzen, welche nun freie Nukleotide komplementär zum vorhandenen DNA-Strang miteinander verknüpft.
Sowohl DNA- als auch RNA-Polymerasen können Nukleotide nur verbinden, indem sie das Phosphat (am 5’-Ende) eines freien Nukleotids an das 3’-Ende eines festen Nukleotids knüpfen. Die neuen Stränge werden also stets am 3’-Ende verlängert. Da beide „Ur-Stränge“ der DNA aber komplementär zueinander verlaufen, unterscheidet sich die Replikation an beiden Strängen voneinander. Man spricht bei den neu synthetisierten DNA-Matrizen daher vom Leitstrang und vom Folgestrang
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Der Leitstrang ist der DNA-Strang, der kontinuierlich synthetisiert werden kann. Hier muss die Primase nur einen einzigen Primer setzen, an dem die DNAPolymerase mit der Synthetisierung beginnen kann. Der Leitstrang wird von 5’- in 3’-Richtung synthetisiert, der komplementäre „Ur-Strang“ wird also von 3’- in 5’-Richtung abgelesen.
Der Folgestrang muss hingegen diskontinuierlich synthetisiert werden. Hier setzt die Primase viele Primer in kleineren Abständen zueinander, sodass die DNAPolymerase immer neue Ansatzstellen hat, um kleine Abschnitte des Folgestranges zu synthetisieren. Diese kleineren Abschnitte aus RNA-Primern und kleineren DNA-Abschnitten werden als Okazaki-Fragmente bezeichnet. Am Ende kommt ein weiteres Enzym zum Einsatz: die Ligase. Diese tauscht die RNA-Primer durch DNA aus und verknüpft die kleinen Fragmente miteinander, sodass ein vollständiger, neuer DNA-Strang entsteht.
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