Leit- und Folgestrang: Kontinuierliche und diskontinuierliche Replikation

Die DNA-Replikation verläuft aufgrund der Eigenschaften der DNA-Polymerase auf den beiden zu replizierenden Strängen unterschiedlich:

1. Leitstrang (Leading Strand):

   • Die Synthese erfolgt kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel.
   • In welche Richtung verläuft der Leitstrang? Er wird in 5'-3' Richtung synthetisiert, was der Öffnungsrichtung der Replikationsgabel entspricht.

2. Folgestrang (Lagging Strand):

   • Hier kommt es zu einer diskontinuierlichen Synthese.
   • Die DNA-Polymerase muss immer wieder zurücksetzen und die Synthese mit einem neuen Primer starten.

Example: Stellen Sie sich den Folgestrang wie eine Reißverschluss vor, der in kleinen Abschnitten geschlossen wird, während der Leitstrang in einem durchgehenden Zug synthetisiert wird.

Bei der Synthese des Folgestrangs entstehen die sogenannten Okazaki-Fragmente. Dies sind kurze DNA-Abschnitte, die später durch das Enzym Ligase miteinander verbunden werden.

Vocabulary: Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Abschnitte, die während der diskontinuierlichen Replikation des Folgestrangs entstehen.

Die DNA-Polymerase I spielt eine wichtige Rolle bei der Vervollständigung des Replikationsprozesses. Sie entfernt die RNA-Primer und füllt die entstehenden Lücken mit DNA-Nukleotiden.

Abschließend verknüpft die Ligase die Okazaki-Fragmente und stellt so einen durchgehenden DNA-Strang her.

Highlight: Die kontinuierliche und diskontinuierliche Replikation ermöglicht es der Zelle, trotz der Einschränkungen der DNA-Polymerase beide Stränge effizient zu replizieren.

DNA-Replikation: Grundlagen und Ablauf

Die DNA-Replikation ist ein fundamentaler biologischer Prozess, der die Verdopplung des Erbguts ermöglicht. Sie verläuft semikonservativ, was bedeutet, dass jeder neue DNA-Doppelstrang aus einem alten und einem neu synthetisierten Einzelstrang besteht.

Definition: Was ist ein semikonservatives Modell der DNA-Replikation? Es beschreibt den Prozess, bei dem jeder Einzelstrang der ursprünglichen DNA als Vorlage für einen neuen komplementären Strang dient.

Der Ablauf der DNA-Replikation lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

1. Die Topoisomerase entwindet den DNA-Doppelstrang, um den Zugang für weitere Enzyme zu ermöglichen.

2. Die Helicase trennt die Doppelhelix in zwei Einzelstränge, indem sie die Wasserstoffbrücken zwischen den Basenpaaren löst. Dadurch entsteht die sogenannte Replikationsgabel.

Vocabulary: Die Replikationsgabel ist der Bereich, an dem die beiden DNA-Stränge während der Replikation getrennt werden.

3. Die Primase synthetisiert kurze RNA-Abschnitte, die als Primer dienen. Diese Primer sind essentiell, da sie als Startpunkt für die DNA-Polymerase fungieren.

4. Die DNA-Polymerase III bindet an die Primer und beginnt mit der Synthese der komplementären Tochterstränge. Dieser Prozess verläuft immer in 5'-3' Richtung.

Highlight: Die Syntheserichtung der DNA-Polymerase führt zur Entstehung von Leit- und Folgestrang, was für den weiteren Verlauf der Replikation von großer Bedeutung ist.