Ăśberblick
Die Vorlesung behandelt die Replikation der DNA, den semikonservativen Mechanismus und die beteiligten Enzyme, mit Fokus auf Ablauf, Richtung und Bedeutung fĂĽr die Zellteilung.
Aufbau und Eigenschaften der DNA
- DNA besteht aus zwei antiparallelen Einzelsträngen, die eine Doppelhelix bilden.
- Jeder Strang besitzt ein 3'-Ende (freie OH-Gruppe) und ein 5'-Ende (freie Phosphatgruppe).
- Grundbausteine der DNA sind Nukleotide: Zucker (Desoxyribose), Phosphatgruppe und eine organische Base (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin).
- Die Antiparallelität ist entscheidend für Replikation und Basenpaarung.
Semikonservative Replikation
- Nach Messelson und Stahl verläuft die DNA-Replikation semikonservativ: Jede Tochter-DNA enthält einen alten und einen neu synthetisierten Strang.
- Beide DNA-Stränge dienen als Matrizen für neue komplementäre Stränge.
Ablauf der DNA-Replikation und beteiligte Enzyme
- Topoisomerase entspirialisiert die DNA-Doppelhelix.
- Helikase trennt Wasserstoffbrückenbindungen und öffnet die Doppelhelix an der Replikationsgabel.
- SSB-Proteine verhindern das Wiederverbinden der Einzelstränge.
- Primase synthetisiert RNA-Primer als Startpunkt fĂĽr die DNA-Synthese.
- DNA-Polymerase III bindet an Primer und synthetisiert neue DNA-Stränge nur in 5'→3'-Richtung.
- DNA-Polymerase I ersetzt später RNA-Primer durch DNA.
- DNA-Ligase schlieĂźt LĂĽcken zwischen Okazaki-Fragmenten.
Leit- und Folgestrang
- Leitstrang wird kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel synthetisiert.
- Folgestrang wächst diskontinuierlich in Form von Okazaki-Fragmenten, da die Polymerase nur in 5'→3'-Richtung arbeitet.
- Immer wieder werden neue Primer gesetzt, damit keine LĂĽcken entstehen.
Bedeutung der DNA-Replikation
- Notwendig fĂĽr Zellteilung (Mitose und Zytokinese), Wachstum und Regeneration.
- Fehlerhafte Replikation kann zu Mutationen oder Chromosomenanomalien wie Trisomie 21 fĂĽhren.
- Die exakte Verdopplung der DNA ist essentiell fĂĽr funktionstĂĽchtige Tochterzellen.
SchlĂĽsselbegriffe & Definitionen
- DNA-Replikation — Verdopplung der DNA vor Zellteilung.
- Antiparallel — Stränge verlaufen in entgegengesetzter Richtung (3'→5' und 5'→3').
- Semikonservativ — Jeder neue Doppelstrang enthält einen alten und einen neuen Strang.
- Okazaki-Fragment — Kurzer DNA-Abschnitt des Folgestrangs, der diskontinuierlich synthetisiert wird.
- Primer — Kurzes RNA-Stück, das als Startpunkt für die DNA-Synthese dient.
- Leitstrang/Folgestrang — Kontinuierlich/diskontinuierlich synthetisierte Stränge während der Replikation.
Aufgaben / Nächste Schritte
- Tabelle ĂĽber Enzyme und ihre Funktion bei der Replikation wiederholen.
- Unterschiede zwischen Leit- und Folgestrang skizzieren.
- Funktionsweise der semikonservativen Replikation für die nächste Stunde vorbereiten.