Die DNA-Replikation ist ein fundamentaler biologischer Prozess zur identischen Verdopplung des Erbguts vor der Zellteilung.
Der komplexe Vorgang der DNA-Replikation beginnt mit der Entwindung der DNA-Doppelhelix durch das Enzym Helicase. An der entstehenden Replikationsgabel erfolgt die Synthese neuer DNA-Stränge durch die DNA Polymerase in 5'-3'-Richtung. Dabei unterscheidet man zwischen kontinuierlicher Synthese am Leitstrang und diskontinuierlicher Synthese am Folgestrang. Am Folgestrang entstehen die sogenannten Okazaki-Fragmente, kurze DNA-Abschnitte, die später durch die Ligase verbunden werden. Die DNA-Replikation Enzyme arbeiten hochpräzise zusammen: Primase setzt RNA-Primer, Polymerase III synthetisiert neue DNA, Polymerase I ersetzt RNA-Primer durch DNA und Ligase verknüpft die Fragmente.
Die DNA-Replikation läuft bei Eukaryoten bidirektional ab, das heißt von mehreren Ursprungspunkten aus in beide Richtungen. Dieser Mechanismus gewährleistet eine effiziente und fehlerfreie Verdopplung des gesamten Genoms. Die Kontinuierliche und diskontinuierliche Replikation ermöglicht trotz der Einschränkung der 5'-3'-Syntheserichtung die vollständige Replikation beider Stränge. Die DNA-Replikation Termination erfolgt, wenn zwei Replikationsgabeln aufeinandertreffen. Dieser präzise regulierte Prozess ist essentiell für die Weitergabe genetischer Information und bildet die Grundlage für Vererbung und Evolution. Für Schüler der Oberstufe, die sich auf das Biologie GK Abitur oder den Biologie LK vorbereiten, ist das Verständnis der DNA-Replikation fundamental für die Zellbiologie und Biotechnologie.
