DNA-Replikation: Grundlagen und Ablauf
Die DNA-Replikation ist ein fundamentaler biologischer Prozess, der während der S-Phase der Interphase stattfindet. Hierbei verdoppelt sich der DNA-Gehalt einer Zelle identisch, was die Voraussetzung für die Zellteilung darstellt.
Definition: Die DNA-Replikation ist der Prozess, bei dem aus einem DNA-Strang zwei identische Kopien entstehen.
Der biologische Sinn der Replikation liegt darin, dass sich eine Zelle nur dann teilen kann, wenn sich ihre Erbsubstanz verdoppelt hat. Nur so wird gewährleistet, dass jede Tochterzelle die gleiche Erbinformation erhält.
Highlight: Die Replikation verläuft semi-konservativ, was bedeutet, dass jeder der beiden neu entstandenen Tochter-DNA-Doppelstränge zur Hälfte aus einem ursprünglichen Mutterstrang besteht.
Der Ablauf der DNA-Replikation lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:
- Der Mutterstrang teilt sich, indem die Wasserstoffbrücken zwischen den Basen aufgehoben werden.
- An jedem Einzelstrang lagern sich komplementäre Nukleotide an.
- An jedem ursprünglichen Mutterstrang entsteht ein komplementärer neuer Strang.
Verschiedene Enzyme spielen bei der DNA-Replikation eine entscheidende Rolle:
Vocabulary: Enzyme sind Proteine, die biochemische Reaktionen in lebenden Organismen beschleunigen oder in Gang setzen. Ihre Namen enden meist auf "-ase".
- Topoisomerase: Entschraubt die DNA
- Helikase: Bricht den Doppelstrang auf (löst Wasserstoffbrücken)
- Primase: Setzt kurze RNA-Stücke als Startpunkte für die Replikation
- DNA-Polymerase: Lagert Nukleotide an und liest den Mutterstrang ab
- Ligase: Verknüpft das Zucker-Phosphat-Band
Example: Die DNA-Polymerase hat eine Korrekturlesefunktion (proof-reading), bei der fehlgepaarte Nukleotide erkannt und gelöst werden. Dies verhindert Mutationen durch falsch eingebaute Basennukleotide.
Diese Enzyme bilden zusammen einen Multienzymkomplex, eine Gruppe von Enzymen, die voneinander abhängig in aufeinanderfolgenden Schritten eine Reaktionskette bilden.
