am Puls Biologie 8, Schulbuch

17 Grundlagen der Genetik Die DNA-Polymerase ist das eigentliche Kopier-­ Enzym ( k Abb. 8 d). Sie knüpft an das 3’-Ende des Primers Nukleotide an, indem sie Zucker und Phosphatrest verbindet. Die Basen finden ihren Partner durch die komplementäre Basenpaa- rung. Am Folgestrang werden die Okazaki-Fragmente durch Ligasen verknüpft, nachdem der RNA-Pri- mer durch DNA ersetzt wurde ( k Abb. 8 e). Durch das Aufdrillen der DNA in einem Abschnitt kommt es an anderen Stellen zu einem Überdril- len. Verschiedene Enzyme wie Topoisomerasen ( k Abb. 8f) verhindern dies, indem sie den DNA-­ Doppelstrang durchschneiden und wieder ver- knüpfen. Funktionell entspricht dies Drehgelen- ken in der DNA. Das ringförmige Bakterienchromosom (S. 13) wird in einem Durchgang in etwa 20 bis 40 Minu- ten repliziert. Eukaryoten besitzen wesentlich mehr DNA, die auf mehrere lineare Stücke, die Chromosomen, verteilt ist. Diese Stücke werden nicht in einem kopiert. Vielmehr beginnt die Replikation an mehreren Stellen der DNA gleich- zeitig. So kann die DNA einer Zelle in wenigen Stunden kopiert werden. Die Polymerase kopiert die DNA, indem sie passende Nukleotide an den Einzelstrang anla- gert Struktur und Funktion 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ Übersicht: Fortschreiten der Replikation RNA-Primer 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ Leitstrang-Matrize Leitstrang Okazaki-Fragment Folgestrang Ligase Folgestrang-Matrize Replikationsrichtung DNA-Nukleotide A, T, C, G Helicase Primase Replikationsursprung Replikationsrichtung Beide Einzelstränge werden komplementär ergänzt. Die Replikations- gabel wächst. Nukleotide werden am 3’-Ende angefügt. Die Helicase entspiralisiert und öffnet den Doppelstrang. Eine Replikationsgabel entsteht. Proteine stabilisieren die Einzelstränge. Der Leitstrang wird von der DNA-Polymerase an seinem 3’-Ende kontinu- ierlich verlängert. Die DNA-Polymerase ist ein Dimer (hier als getrennte Einheiten dargestellt). Der Folgestrang entsteht stückweise, wobei die DNA-Polymerase die Stücke ( Okazaki-Fragmente ) ebenfalls an deren 3’-Ende verlängert. Die Ligase verknüpft die Okazaki- Fragmente, nachdem der RNA-Primer durch DNA ersetzt wurde. Das Enzym Primase erzeugt aus komplementären RNA-Nukleotiden kurze RNA-Primer als Startplatz für die DNA-Polymerase. Weitere Enzyme beseitigen starke Verdrillungen der DNA. Mitose G 0 G 2 S-Phase G 1 Abb. 8: Die Replikation der DNA. Eine Gruppe von Enzymen kopiert die DNA, sodass zwei identische Stränge entstehen. Basiskonzept Struktur und Funktion: Die Paarung der Basen erfolgt aufgrund der chemischen Struktur: Die Form der Moleküle ermöglicht die Bindun- gen, die dazu führen, dass zwei Einzelstränge zu einem Doppelstrang verbunden werden. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verla s öbv