Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

Replikation – die Selbstverdoppelung des genetischen Materials Die DNA, als Träger der Erbinformation (Gene), muss in jeder Zelle vollständig vorhanden sein. Demnach muss vor jeder Zellteilung eine exakte Kopie der DNA angefertigt werden. Man bezeichnet diesen Vorgang als Replikation (oder auch Reduplikation). Vor Beginn einer Mitose bewirken Enzyme, so genannte Helicasen, die Entspira­ lisierung der Doppelhelix und eine reißverschlussartige Trennung der beiden Nukleotidstränge der DNA. An die Einzelstränge binden sich zur Stabilisierung Proteine, die verhindern, dass sich die Stränge wieder verdrillen. Damit die an­ schließende Synthese der DNA überhaupt beginnen kann, wird ein Startpunkt, ein Primer , benötigt, der durch die Anlagerung von RNA-Nukleotiden (vomEnzym Primase synthetisiert) gebildet wird. Im nächsten Schritt dockt das Enzym DNA- Polymerase an den Primer an und verknüpft die DNA-Nukleotide, die sich an die freigewordenen Basen passend (komplementär) binden, stromaufwärts zu einer Kette (siehe Abb. 26). Die Nukleotide werden im Zellplasma teilungsbereiter Zellen in größerer Menge synthetisiert und sind deshalb im Zellkern in ausreichender Menge frei vorhanden. Da die durch die Replikation entstandenen DNA-Tochterstränge jeweils aus einem alten und einem neuen Polynukleotidstrang gebildet werden, spricht man von einer semikonservativen Replikation . Die DNA-Polymerase kann nur stromaufwärts synthetisieren Die DNA-Replikation findet an beiden Polynukleotidsträngen der DNA statt. Da diese antiparallel zueinander laufen, die DNA-Polymerase aber nur strom­ aufwärts synthetisieren kann, kann nur einer der beiden Stränge, nämlich der in Öffnungsrichtung stromaufwärts führende, kontinuierlich (ein Nukleotid folgt dem anderen) repliziert werden. Er wird als Leitstrang bezeichnet. Die Replikation am komplementären Strang, dem so genannten Folgestrang, er­ folgt gegen die Öffnungsrichtung in Fragmenten (Bruchstücke; siehe Abb. 26). Für jedes dieser so genannten Okazaki-Fragmente benötigt die DNA-Poly­ merase einen Primer. Die DNA-Polymerase verknüpft ausgehend von jedem Primer die DNA-Nukleotide stromaufwärts zu Einzelketten. Die RNA-Primer wer­ den durch DNA-Nukleotide ersetzt und das Enzym DNA-Ligase verbindet die Fragmente miteinander. Die Replikation am Folgestrang wird deshalb auch als diskontinuierlich bezeichnet. Replikation replicatio (lat.) =Wiederholung Primer Oligonukleotid (Verbindung von 4 bis 10 Nukleotiden, oligo [griech.] =wenige), das der DNA-Polymerase als Startpunkt dient. Primer können aus RNA oder DNA gebildet werden – bei der Replikation ist es RNA. DNA-Polymerase Enzym, das die Synthese der DNA bewirkt semikonservative Replikation semi (lat.) = halb, conservare (lat.) = erhalten, bewahren Okazaki-Fragmente benannt nach der japanischen Molekular- biologin Tsuneko Okazaki (geb. 1933) und ihrem Mann, dem Molekularbiologen Reiji Okazaki (1930–1975) diskontinuierlich stückweise, unzusammenhängend Selbst aktiv! Finde die gesuchten Begriffe. Die erste Zahl gibt dir an, aus wie vielen Buchstaben der jeweilige Begriff besteht, die zweite Zahl verrät dir, welchen Buchstaben du für das Lösungswort brauchst. Von vorne nach hinten gelesen erge­ ben sie den Namen der Phase des Zellzyklus, in der bei Eukaryonten die Replikation stattfindet: ermöglichen eine rasche Poly­ peptidproduktion (8/5) – Struktur der DNA (11/4) – Protein des Chro­ matins (6/1) – DNA und Proteine (9/6) – Baustein eines Proteins (10/6) – Biokatalysatoren (6/1) _ - _ _ _ _ _ ▶ Arbeitsheft Seite 17, 18, 19 M Leitstrang 3' 26  DNA-Replikation (Schema) Helicase RNA-Primer Folgestrang RNA-Primer 3' 5' 5' 5' Okazaki-Fragmente Replikationsrichtung Replikationsrichtung Öffnungsrichtung Primase (Primer-Synthese) DNA-Polymerase (DNA-Synthese) DNA-Ligase (Fragmentverbindung) Protein (Einzelstrangstabilisierung) DNA-Polymerase (DNA-Synthese) 3' DNA-Replikation zb5e5x 32 Molekulargenetik Nur zu Prüfzwecken – Eigentu des Verlags öbv