DNA-Replikation: Ablauf und beteiligte Enzyme
Die DNA-Replikation ist ein komplexer Prozess, der die exakte Verdopplung des genetischen Materials vor der Zellteilung sicherstellt. Der Ablauf lässt sich in drei Hauptphasen unterteilen:
- Initiation
- Elongation
- Termination
Für die semikonservative Replikation werden folgende Komponenten benötigt:
- Ein DNA-Strang als Vorlage (Matrize)
- Nukleosidtriphosphate (ATP, GTP, CTP, TTP) als Energiequelle und Bausteine
- Ein Startermolekül (Primer)
- Verschiedene Enzyme
Definition: Semikonservative Replikation bedeutet, dass jeder neue DNA-Doppelstrang aus einem alten und einem neu synthetisierten Strang besteht.
Die wichtigsten Enzyme und ihre Funktionen im Replikationsprozess sind:
- Topoisomerase: Entwindet die Doppelhelix
- Helicase: Öffnet die Doppelstränge durch Trennung der Wasserstoffbrücken
- Primase: Synthetisiert RNA-Primer als Startpunkt
- DNA-Polymerase: Fügt komplementäre Nukleotide an das 3'-Ende des wachsenden Strangs
- RNase H: Entfernt RNA-Primer aus der neu hergestellten DNA
- DNA-Ligase: Verknüpft DNA-Fragmente zu einem durchgehenden Strang
Highlight: Die Replikation verläuft immer in 5'-3'-Richtung und ist ein bidirektionaler Prozess, der an der Replikationsgabel stattfindet.
Der Prozess der kontinuierlichen und diskontinuierlichen Replikation ist ein Schlüsselkonzept:
- Leitstrang: Kontinuierliche Verlängerung in Richtung der sich öffnenden Replikationsgabel
- Folgestrang: Diskontinuierliche Synthese in Form von Okazaki-Fragmenten, die später durch die DNA-Ligase verbunden werden
Diese präzise orchestrierte Abfolge von Ereignissen gewährleistet die genaue Verdopplung des genetischen Materials und ist fundamental für das Verständnis der Molekularbiologie und Genetik.