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.