Blog der Abistokratin

Ziel/Grund:

• Vor jeder Kernteilung (Zellteilung) muss die Erbsubstanz DNA identisch verdoppelt werden, um nachher in beiden Zellkernen (Zellen) vollständig vorzuliegen.

 1. Die Öffnung des Stranges:

• Für die Replikation wird die Doppelhelix an einer Stelle blasenartig geöffnet. Von diesem Startpunkt aus läuft die DNA-Neusynthese in beide Richtungen um den Eltern-DNA-Ring (Bei Prokaryoten liegt die DNA ringförmig vor).
• Die Stelle, an der sich der DNA-Doppelstrang öffnen soll, wird von einem Proteinkomplex erkannt und so vorbereitet, dass das Enzym Helicase wirken kann.

• Die DNA-Helicase ist ein Enzym, das unter ATP-Verbrauch die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen der DNA spaltet. 

• Die entstehenden Einzelstränge werden durch einzelstrangbindende Proteine vorübergehend stabilisiert, damit sich die beiden Stränge nicht sofort wieder miteinander verbinden. So entsteht eine y-förmige Replikationsgabel.

2. Bildung der beiden neuen Doppelstränge

• Die beiden Einzelstränge müssen mit den passenden Nucleotiden ergänzt werden. Die Nucleotide, die zur Synthese der neuen Ketten gebraucht werden, liegen in Form von Nucleosidtriphosphaten vor.

• Sie haben drei Phospahtgruppen, wovon sie zwei abgeben wenn sie Nucleotide werden. Dadurch wird Energie frei, die die Enzyme brauchen um daraufhin den nächsten Nucleotid mit der Kette zu verknüpfen.

2.1 Der Leitstrang

• Das Enzym DNA-Polymerase III verknüpft Nucleotide mit den komplementären Basen zu einer Nucleotidkette. Die Basen werden komplementär zu den Basen des alten Strangs angelagert. Es bilden sich neue Wasserstoffbrückenbindungen.

• Die DNA-Polymerase III kann allerdings nur in 5´à3´Richtung verknüpfen, also am 3´Ende anfangen. Daher nennt man den Strang, den sie relativ leicht neu verknüpfen kann, Leitstrang.

 2.2 Der Folgestrang  

• Da die DNA-Polymerase III nur in 5´à 3´ Richtung arbeitet, kann sie beim zweiten Einzelstrang nicht am Ende anfangen und muss einen Anfang mitten auf dem Einzelstrang finden.

• Dazu verknüpft ein anderes Enzym, die sogenannte Primase (RNA-Polymerase), einige RNA-Nucleotide und bildet somit den RNA-Primer.

• Der Primer ist ein Anknüpfungspunkt für die DNA-Polymerase III, die von dort aus Nucleotide miteinander zu verknüpfen beginnt. Die dabei entstehende Kette nennt man OKAZAKI-Fragment.

• Es werden immer wieder neue RNA-Primer von der Primase und daraufhin neue OKAZAKI-Fragmente von der DNA-Polymerase III gebildet. Diese erreichen dann schließlich den Primer des jeweils nächsten OKAZAKI-Fragments.

• Der RNA-Primer am OKAZAKI-Fragment muss allerdings noch ausgetauscht werden, denn er besteht aus RNA-Nucleotiden. Darum wirkt DNA-Polymerase I, indem sie die RNA-Nucleotide löst und sie mit DNA-Nucleotiden ersetzt.

• Die Einzelnen OKAZAKI-Fragmente werden zum Schluss von dem Enzym DNA-Ligase miteinander verknüpft. Die Vorgänge der Folgestrangsynthese werden solange wiederholt, bis sich ein neuer Doppelstrang gebildet hat. 

 3. Ergebnis:  

• Es sind zwei mit dem ursprünglichen DNA-Doppelstrang identische Doppelstränge entstanden, die jeweils aus einem elterlichen und einem neugebildeten DNA-Strang bestehen.

Die Erklärungen von „Biologie heute“ kann man bei dem Thema echt in die Tonne hauen. Die Replikation ist größtenteils von folgender Seite zusammengefasst, die ziemliche gute Erklärungen, Bilder und Animationen hat, mit denen ich es letztendlich verstanden habe: http://www.lukopolis.de/biomain.php?biopage=replieins