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[Bearbeiten] Stichworte

hier sollen Stichworte stehen

[Bearbeiten] Aufbau der DNA

Die Desoxyribonukleinsäure (kurz: DNS, engl: DNA) kann man sich vorstellen wie eine in sich gedrehte Leiter. Sie besteht aus 2 miteinander verwundenen Nukleotidsträngen. Ein Nukleotid besteht aus einem C5-Zucker (Desoxyribose), einem Phosphorsäuremolekül und einer organischen Base. Es gibt 4 verschiedene Basen, die in 2 Sorten aufgeteilt sind:

• Adenin und Guanin sind Purinbasen
• Cytosin und Thymin sind Pyrimidinbasen

Am C5-Ende des Zuckers sitzt die Phosphorsäure des Nukleotids und C3-Ende die Phosphorsäure des Nachbarnukleotids. Die Base sitzt am C1 der Desoxyribose.

Jede Base des einen DNA-Strangs bindet mit der gegenüberliegenden Base des anderen DNA-Stranges. Adenin paart sich dabei immer mit Thymin und Guanin mit Cytosin (Prinzip der komplementären Basenpaarung). Man nennt sie deshalb komplementäre Basenpaare. Somit gilt für die Anzahl der Nucleotide bei der DNA: A = T, C = G, oder anders ausgedrückt: A + C = G + T.

Adenin und Thymin binden sich mit 2 Wasserstoffbrücken, Guanin und Cytosin mit 3. Aufgrund der stärkeren Bindung bei C-G-Basenpaaren, lassen sich DNA-Stränge mit vielen Guanin-und Cytosinbasen weniger gut spalten. Die Schmelztemperatur (Tm) ist dabei höher.

Die DNA-Stränge sind antiparallel zueinander, d.h. wenn der eine mit dem 3. C-Atom eines Zuckers beginnt und mit dem 5. C-Atom endet, so verhält es sich beim komplementären Strang genau umgekehrt. Man spricht auch davon, dass ein Strang in 3'-5'-Richtung bzw. in 5'-3'-Richtung verläuft.

Wegen den antiparallelen, komplementären, gedrehten Nucleotidsträngen wird die DNA auch als Doppelhelix bezeichnet.

[Bearbeiten] Replikation

Replikation

Vor der Mitose (= Kernteilung) muss die genetische Information verdoppelt werden, damit in beiden neuen Zellen die genetische Information vorhanden ist. Diese Aufgabe übernimmt ein Komplex aus mehreren spezielisierten Enzymen, der in seiner Gesamtheit als Replikase bezeichnet wird.

Zuerst trennt ein bestimmtes Enzym, die Helicase, die Doppelhelix wie einen Reißverschluss auf. Es bildet sich die Replikationsgabel. Dann lagern sich an die geöffneten Stränge sogenannte RNA-Primer an, die aus einigen RNA-Nucleotiden bestehen (RNA ist ähnlich wie die DNA aufgebaut, aber anstelle von Thymin besitzt sie die Base Uracil).

An diese Primer lagert sich nun ein weiteres Enzym, die DNA-Polymerase, an und fährt in 3'-5'-Richtung an den Elternsträngen entlang. Dabei synthetisiert sie am 3'-5'-Elternstrang den neuen Strang (Leitstrang) kontinuierlich, wobei sie sich in Richtung Replikationsgabel bewegt.

Am anderen Elternstrang, der auf Grund der Antiparallelität in 5'-3'-Richtung verläuft, bewegt sich die Replikase hingegen von der Replikationgabel weg, da sie ausschließlich in 3'-5'-Richtung arbeiten kann. Immer, wenn sich die Replikationsgabel ein Stück weiter geöffnet hat, lagert sich dort ein neuer Primer an. Dies hat zur Folge, dass von dem hier neu synthetisierten Strang, dem so genannten Folgestrang, immer nur kurze Stücke hergestellt werden. Diese werden als Okazaki-Fragmente bezeichnet. Beim Folgestrang erfolgt die Synthese diskontinuierlich. (Vergleiche Zeichnung beim Artikel "Okazaki-Fragment"!)

Die RNA-Primer werden anschließend noch durch DNA ersetzt und die Okazaki-Fragmente werden mittels eines weiteren Enzyms, der Ligase, zusammengefügt. Nun sind aus einem alten DNA-Strang zwei neue entstanden, wobei jeweils ein alter Strang als Vorlage für den neuen diente. Man bezeichnet den Vorgang der Replikation daher als semikonservativen (halb-bewahrenden) Mechanismus.

Da hierbei viele Fehler passieren, müssen andere Enzyme anschließend noch "Korrektur lesen".