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Biologie in Sachsen

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Identische Replikation der DNA

1. Begriff

Die i. R. ist die Bildung von 2 genau gleichen DNA-Tochterstängen aus einem vorgegebenen DNA-Doppelstrang, der DNA-Matrize, nach dem Muster dieses Stranges.

2. Notwendigkeit

Zwischen 2 Zellteilungen verdoppeln sich die Chromatiden. Da jede eine DNA-Doppelstrang enthält, muss sich dieser vorher, d. h. in der Interphase der Mitose, verdoppeln, damit zur ungeteilten Weitergabe der genetischen Information eine identische Kopie vorliegt.

3. Ablauf

  • Öffnung der DNA-Doppelhelix an bestimmten Startpunkten durch Enzymeinwirkung
  • Anlagerung komplementärer Nukleotide an die freien Basen
  • Verknüpfung zu zwei identischen Doppelsträngen
  • Dieser Verlauf wurde 1958 durch Isotopenmarkierung mit 15N von MESELSON und STAHL bewiesen.
  • Da in den neuen Doppelsträngen jeweils ein Strang ursprünglich ist, bezeichnet man die Replikation als semikonservativ.
  • Es wurden am Anfang 2 Mechanismen der Replikation diskutiert:

Konservative Replikation

Semikonservative Replikation

Die elterliche DNA- Doppelhelix bleibt als solche erhalten. Sie dient als Vorlage für die Neusynthese einer DNA- Doppelhelix, die auf die eine Tochterzelle übergeht. Im anderen Tochterkern verbliebe dann die Eltern- DNA.

Die Eltern- Doppelhelix entwindet sich. Jeder Einzelstrang ist die Schablone für die Neusynthese eines komplementären Stranges. Die Tochter- Doppelhelix bestände demnach aus einem elterlichen und einem neusynthetisierten DNA- Strang.

 

4. Abschließende Bemerkungen

  • Die Replikationsgeschwindigkeit erreicht in der lebende Zelle 105 Nukleodidpaare/Minute.
  • Würde sich die gesamte DNA nach dem von Watson und Crick vorgeschlagenen "Reißverschlußprinzip" öffnen, müsste die Doppelhelix mit 7500 U/min rotieren.
  • Deshalb wird seit 1967 von Kornberg ein Bruch-Fusions-Mechanismus diskutiert, nach dem das Enzym Polymerase jeweils nur relativ kurze Teilstücke synthetisiert, die anschließend zu einem Strang verschweißt werden.
  • Okazaki wies nach, dass neugebildete DNA zunächst in kurzen Stücken zu etwa 1000 Nukleotiden vorliegt.

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© C. Busse 06. Dezember 2004

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