DNA-Replikation, Slides von Biologie

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DNA-

Replikation

PowerPoint-Learning

von

Andrea Brügger

Lernziele dieser Lerneinheit:

Sie kennen und verstehen die einzelnen

Teilschritte der DNA-Replikation und könnendiese Teilschritte den entsprechendenAbbildungen zuordnen.

Sie kennen die vier wichtigsten an der

Replikation beteiligten Enzyme sowie derenFunktion und können sie in einerentsprechenden Abbildung beschriften.

Was ist überhaupt Replikation?Lesen Sie dazu folgenden Text:

„Replikation = Verdopplung der DNA:Die DNA ist als Träger der Erbinfomation in jeder Zelle vollständig vorhanden.Deshalb

ist

es

notwendig,

sie

vor

jeder

Zellteilung

zu

kopieren.

Dieser

Vorgang muss präzise ablaufen, denn jeder Fehler würde eine Änderung imErbgut

eine

Mutation

bedeuten.

Die

eindeutige

Paarung

der

Basen

ermöglicht es, von diesem Molekül ein Duplikat herzustellen. Werden nämlichjeweils die beiden Basenpaare einer Sprosse getrennt, so entstehen zweieinzelne Stränge. Die zweite, fehlende Hälfte des Moleküls lässt sich nun wiebei einem Puzzlespiel genau ergänzen. Die dazu benötigten Bausteine [...],die Nukleotide, sind im Zellkern in ausreichender Menge vorhanden.Diese identische Verdopplung geschieht immer vor einer neuen Zellteilung. ZuBeginn

einer

Mitose

besitzt

deshalb

jedes

Chromosom

zwei

identische

Chromatiden, die gleichmässig auf die Tochterzellen verteilt werden.“(Natura, S. 379)

Quelle des Filmes: http://www.youtube.com/watch?v=pVLAXv3vL2Y

Betrachten Sie sich nun folgenden

Film der

DNA-Replikation

aufmerksam (Start bei

Mausklick):

Quelle des Bildes: http://www.youtube.com/watch?v=pVLAXv3vL2Y

Quelle des Bildes: http://www.youtube.com/watch?v=pVLAXv3vL2Y

Quelle des Bildes: http://www.youtube.com/watch?v=pVLAXv3vL2Y

Quelle des Bildes: http://www.youtube.com/watch?v=pVLAXv3vL2Y

Quelle des Bildes: http://www.youtube.com/watch?v=pVLAXv3vL2Y

Quelle des Bildes: http://www.youtube.com/watch?v=pVLAXv3vL2Y

Die DNA beinhaltet die gesamte Erbinformationeines Organismus. Bei der Zellteilung muss dieseInformation jeweils an die nächste Zellgenerationweitergegeben werden und deshalb findet eine identische Verdoppelung

oder

Replikation

der

Erbinformation statt.

An die getrennten DNA-Stränge lagern sich nunspontan die komplementären Nucleotide an,welche von der

DNA-Ploymerase

miteinander

verkettet werden. Da die DNA-Polymerase nur in5‘Î

3‘ Richtung arbeiten kann, wird nur ein Strang, der

Leitstrang

,^ kontinuierlich repliziert

Der sogenannte

Folgestrang

wird nun

diskontinuierlich repliziert

. Die DNA-Polymerase

muss hier in die entgegengesetzte Richtung derBewegungsrichtung der Replikationsgabelarbeiten und kann deshalb nur DNA-Fragmente -die sogenannten

Okazaki-Fragmente

• an den

Matrizenstrang anfügen.

Das Enzym

Ligase

verknüpft danach diese

Okazaki-Fragmente miteinander und es wirddadurch ein kontinuierlicher DNA-Strang gebildet.

DNA Doppelstrang

StückweiseReplikation desFolgestrangs

Verkleben der neusynthetisierten DNA

Zwei semikonservativeneue DNA-Doppelsträngesind entstanden

Auftrennung des DNA-Doppelstranges

Texte

und

Überschriften

Nach der Auftrennung des DNA-Doppelstrangeslagern sich sofort sogenannte einzelstrangbindendeProteine an die DNA-Einzelstränge an. DiesProteine verhindern, dass sich die beiden Strängesofort und spontan wieder aneinanderfügen.

Damit die DNA-Polymerase ein Okazaki-Fragmentanknüpfen kann, braucht sie ein sogenanntes Startermolekül.

Diese Startermoleküle sind kurze

Primer

aus RNA, welche vom Enzym

Primase

am zu

replizierenden DNA-Einzelstrang angebracht werden.

Nach beendeter Replikation sind als Resultatzwei genetisch völlig identische DNA-Doppelstränge entstanden. Die Replikationbezeichnet man als

semikonservativ,

da jeder

neu gebildete DNA-Doppelstrang aus je einemalten und einem neuen Einzelstrang besteht.

Bei der Replikation dient jeweils ein DNA-Einzelstrang als

Matrize

für die Bildung des

komplementären Strangs. Deshalb muss derDNA-Doppelstrang zuerst aufgetrennt werden,vergleichbar mit dem Öffnen einesReissverschlusses. Diese Trennung der DNA-Stränge wird durch das

Enzym Helicase

bewerkstelligt. Die Stränge werden durch dasEnzym entwunden und auseinandergeschoben,wobei eine Y-förmige Struktur entsteht, diesogenannte

Replikationsgabel.

Anlagerung einzelstrang-bindender Proteine

KontinuierlicheReplikation desLeitstrangs

Anlagerung von Primern

Texte

und

Überschriften

DNA-Polymerase:

fügt

komplementäre Nucleotide anden DNA-Strang an; arbeitet nurin 5‘

Î

3‘ Richtung

Helicase:

entwindet den

zu replizierenden DNA-Doppelstrang

Ligase:

verklebt die neu

synthetisierten DNA-Stränge

Primase:

fügt Primer an den

DNA-Einzelstrang an, welcheder DNA-Polymerase alsStartpunkte dienen.