Der Prozess der DNA-Replikation wird durch eine Art Enzym namens DNA-Polymerase katalysiert (poly bedeutet viele, mer bedeutet Stücke und-ase bedeutet Enzym; also ein Enzym, das viele DNA-Stücke anbindet). Abbildung 1 beachten: Die Doppelhelix des ursprünglichen DNA-Moleküls trennt sich (blau) und neue Stränge werden entsprechend den getrennten Strängen hergestellt., Das Ergebnis sind zwei DNA-Moleküle, die jeweils einen alten und einen neuen Strang enthalten. Daher wird die DNA-Replikation als semikonservativ bezeichnet. Der Begriff semikonservativ bezieht sich auf die Tatsache, dass die Hälfte des ursprünglichen Moleküls (einer der beiden Stränge in der Doppelhelix) im neuen Molekül „konserviert“ ist. Der ursprüngliche Strang wird als Vorlagenstrang bezeichnet, da er die Informationen oder Schablone für den neu synthetisierten Strang bereitstellt.

Abbildung 1. Von Madprime(wikipedia) (DNA-Replikation split horizontal) CC-BY-SA-2.,0

Abbildung 2. Primer und Vorlage

Die DNA-Replikation beruht auf der doppelsträngigen Natur des Moleküls. Ein doppelsträngiges DNA-Molekül wird, wenn es repliziert wird, zu zwei doppelsträngigen Molekülen, die jeweils einen ursprünglichen Strang und einen neu synthetisierten Strang enthalten. Sie erinnern sich, dass die beiden DNA-Stränge antiparallel laufen: einer von der 5′ zur 3′ und der andere von der 3′ zur 5′. Die Synthese des neuen DNA-Strangs kann nur in eine Richtung erfolgen: vom 5′ bis zum 3′ Ende., Mit anderen Worten, die neuen Basen werden immer am 3′ – Ende des neu synthetisierten DNA-Strangs hinzugefügt. Wenn also das neue Nukleotid immer am 3′ – Ende eines vorhandenen Nukleotids hinzugefügt wird, woher kommt das erste Nukleotid? Tatsächlich benötigt die DNA-Polymerase einen“ Anker“, um Nukleotide hinzuzufügen: Eine kurze Sequenz von DNA oder RNA, die den Schablonenstrang komplementär ist, sorgt für ein freies 3′ – Ende. Diese Sequenz wird als Primer bezeichnet (Abbildung 2).

Woher weiß DNA-Polymerase, in welcher Reihenfolge Nukleotide hinzugefügt werden sollen?, Spezifische Basenpaarung in DNA ist der Schlüssel zum Kopieren der DNA: Wenn Sie die Sequenz eines Strangs kennen, Sie können Basenpaarungsregeln verwenden, um den anderen Strang aufzubauen. Basen bilden Paare (Basispaare) auf sehr spezifische Weise. Abbildung 3 zeigt, wie A (Adenin) Paare mit T (Thymin) und G (Guanin) Paare mit C (Cytosin). Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass diese Bindung spezifisch ist: T paart sich mit A, aber nicht mit C. Die molekulare Erkennung erfolgt aufgrund der Fähigkeit von Basen, spezifische Wasserstoffbrücken zu bilden: Atome richten sich genau richtig aus, um Wasserstoffbindungen zu ermöglichen., Beachten Sie auch, dass eine größere Base (Purin, A oder G) immer mit einer kleineren Base (Pyrimidin, C oder T) paart.

Abbildung 3. DNA Chemische Struktur. Modifikation der chemischen DNA-Struktur durch Madeleine Price Ball; CC-BY-SA-2.0

Nachdem Sie nun die Grundlagen der DNA-Replikation verstanden haben, können wir etwas Komplexität hinzufügen. Die beiden DNA-Stränge müssen vorübergehend voneinander getrennt werden; Diese Aufgabe wird durch ein spezielles Enzym, Helicase, erledigt, das hilft, die DNA-Helices abzuwickeln und zu trennen (Abbildung 4). Ein weiteres Problem ist, dass die DNA-Polymerase nur in einer Richtung entlang des Strangs (5′ bis 3′) arbeitet, die doppelsträngige DNA jedoch zwei Stränge aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind., Dieses Problem wird gelöst, indem die beiden Stränge etwas anders synthetisiert werden: Ein neuer Strang wächst kontinuierlich, der andere in Teilen. Kurze RNA-Fragmente werden als Primer für die DNA-Polymerase verwendet.

Abbildung 4. Von Mariana Ruiz (DNA replication) Public Domain

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