Replikation

Die Replikation der DNA erfolgt semikonservativ. Das bedeutet, dass nicht ein ganz neuer Strang gebildet wird, sondern, wie auch auf dem Bild zu sehen ist, zwei Doppelstränge mit jeweils einem neu replizierten und einem "alten" Einzelstrang, der schon vorher da war.

 

Bei der Replikation der DNA  werden verschiedene Enzyme benötigt, die an dem Prozess beteiligt sind. Weil die Natur versucht möglichst effektiv zu arbeiten, laufen viele Vorgänge simultan ab.

Auch für die Replikation braucht die Zelle, in der sie stattfindet, Material. Diesmal reicht es nicht Nucleotide zu haben, denn für die Replikation wird Energie gebraucht, deshalb benötigt die Zelle Nucleosidtriphosphate. Nucleosidtriphosphate bestehen aus dem Zucker(Desoxyribose), einer Base(Adenin, Thymin, Cytosin oder Guanin) und drei Phosphatresten.

 

Der Begriff Folgestrang(s. Bild) ist  schlecht gewählt. Auf Englisch heißt dieser "lagging strand", was so viel heißt wie nacheilender Strang. Meiner Meinung kam man diesen besser nachvollziehen, weshalb ich auch des Weiteren den Begriff "lagging strand" benutze.

 

1. Der DNA Doppelstrang wird von Topoisomerasen am Startpunkt der Replikation entschraubt.

2. Helicasen trennen mithilfe dem Energielieferant ATP die DNA Doppelhelix in Einzelstränge. Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen werden dabei zerstört.

3. Eine erneute Basenpaarung wird von Einzelstrangbindungsproteinen verhindert.

4. Die Primase katalysiert an beiden Einzelsträngen ein kurzes RNA(Ribonucleinsäure) Stück als Startpunkt, auch Primer gennant, für die DNA-Polymerase.

5. Nun ist die DNA-Polymerase(III) an der Reihe. Sie startet an den Primern und arbeitet sich dann weiter in 3' -Richtung(von 5' zum 3' Ende) vor. Das Enzym lagert an die jeweiligen Einzelstränge Nucleosidtriphosphate an und verbindet sie unter Abspaltung von zwei Phosphatresten zu einem neuen Doppelstrang.

Am Leitstrang kann die DNA-Polymerase einfach in Richtung der Helicase durcharbeiten.

5.1. Am lagging strand  kann dieser Prozess so nicht ablaufen, da diese Polymerase nur in 5'->3' Richtung arbeiten kann. Daher muss das Enzym immer "springen". Am lagging strand existieren auch mehrere Primer. Die DNA-Polymerase fängt immer an diesen Punkten an und synthetisiert entgegen der Laufrichtung der Helicase. Durch diese Arbeitsweise entstehen sogenannte Okazaki-Stücke(nach dem Entdecker Okazaki).

6. Die Ribonuclease baut die Primer wieder ab und die DNA-Polymerase(I) füllt die enstandenen Lücken.

7. Zum Schluss verbindet die DNA-Ligase die DNA-Stücke zu einem Strang.

  Textquelle: Biologieunterricht