Die DNA-Replikation ist ein Vorgang, bei dem sich die DNA selbst kopiert. Die beiden Stränge (DNA-Doppelhelix) sind komplementär zueinander, d. h. die DNA besteht aus einem Paar Matrizensträngen.
Schritte
- Die Replikation beginnt an spezifischen Stellen = Replikationsursprung
- Dort binden Enzyme (DNA-Polymerase-Komplex)
- Die DNA wird entwunden und die Helikase trennt die H-Brücken
- Es bildet sich eine Replikationsgabel
- Da es vieler solcher Ursprünge gibt, wird die DNA an mehreren Stellen geöffnet. Es bilden sich viele Replikationsblasen.
- Die Replikation ist bidirektional
- An jedem Ende einer Replikationsblase befindet sich eine Replikationsgabel, an der die neuen DNA-Stränge verlängert werden (DNA-Polymerase)
- Die DNA-Polymerase kann nur in Richtung von 3′ zu 5′ Enden synthetisieren.
- Der Start geschieht durch einen Primer, welcher vom Enzym Primase gesetzt wird. Dieser bietet ein freies 3′ Ende
- Da die Stränge antiparallel sind (Strang 1: 3′ zu 5′; Strang 2: 5′ zu 3′) kann Strang 1 kontinuierlich durch die DNA-Polymerase erweitert werden (von 3′ zu 5′) = Leitstrang
- Strang 2 verläuft von 5′ zu 3′ kann also nicht kontinuierlich (=diskontinuierlich) erweitert werden = Folgestrang
- Es werden mehrere deshalb Primer verwendet, die DNA-Polymerase arbeitet sich somit Stück für Stück nach vorne. [Erklärvideo: Ab 3:07]
- Die einzelnen Fragmente werden vom Enzym Ligase zu einem Strang verknüpft.
Telomere
10–25 % der Gesamt-DNA eines Eukaryoten besteht aus kurzen Sequenzmotiven, die tausend bis millionenfach wiederholt sind.
= Repetitive Sequenzen
- Sie sitzen am Ende der Chromosomen
- Telomere (5000 – 12000 Basenpaare mit TTAGGG)
- Schutzkappen am Chromosomenende
- Verkürzung der Enden bei jeder Replikation um zwischen 30 und 200 Basenpaare
Ein spezieller Protein-DNA-Komplex, die Telomerase, fügt immer wieder repetitive Sequenzen hinzu. Die Telomere verhindern, dass sich verschiedene Chromosomen aneinander haften und schützen die Enden vor dem Abbau durch Nukleasen.- Die Aktivität dieses Enzyms ist damit entscheidend für die „Fitness“ der Zelle und ihrer Fähigkeit, sich zu teilen.
- Die Zellen eines Neugeborenen können sich bis zu 80-90 mal Teilen
- Die Zellen eines 70-Jährigen nur noch 20–30 Mal
- Altern
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