DNA-Replikation: Enzyme und Ablauf
Die DNA-Replikation ist ein hochkomplexer Prozess, der während der Interphase des Zellzyklus stattfindet. Verschiedene Enzyme spielen dabei eine entscheidende Rolle:
Die Topoisomerase entwindet zunächst die DNA-Doppelhelix. Anschließend spaltet die Helicase die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementären Basen auf, wodurch die Replikationsgabel entsteht.
Definition: Die Replikationsgabel ist der Bereich, an dem die beiden DNA-Stränge voneinander getrennt werden und die Replikation beginnt.
Der Replikationsprozess verläuft für den Leitstrang und den Folgestrang unterschiedlich:
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Leitstrang:
- Die RNA-Primase setzt einen RNA-Primer.
- Die DNA-Polymerase III synthetisiert den Strang kontinuierlich in 3'-5'-Richtung.
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Folgestrang:
- Die RNA-Primase muss an mehreren Stellen RNA-Primer setzen.
- Die DNA-Polymerase III synthetisiert diskontinuierlich kurze DNA-Abschnitte (Okazaki-Fragmente) zwischen den Primern.
Vocabulary: Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Abschnitte, die während der diskontinuierlichen Replikation des Folgestrangs entstehen.
Ein Gleitklammer-Protein begleitet die DNA-Polymerase III und verhindert, dass sich die neu synthetisierten Stränge wieder trennen.
Nach der Synthese entfernt die DNA-Polymerase I die RNA-Primer und füllt die entstandenen Lücken auf. Fehler werden durch eine Endonuklease entfernt und korrigiert. Schließlich verbindet die DNA-Ligase die DNA-Abschnitte zu einem durchgehenden Strang.
Highlight: Die kontinuierliche Replikation des Leitstrangs und die diskontinuierliche Replikation des Folgestrangs sind charakteristisch für den DNA-Replikationsprozess.
Diese präzise Abfolge von Schritten gewährleistet eine genaue Verdopplung des genetischen Materials, was für die Zellteilung und die Weitergabe der Erbinformation unerlässlich ist.