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Zellfunktionen - Fortpflanzung & Genetik - DNA-Replikation
Replikation
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Bei der Zellteilung erhält jede Tochterzelle eine vollständige Kopie der gesamten DNA. Die DNA muss daher zwischen zwei Teilungen verdoppelt, man sagt: repliziert werden. Die Mechanismen der Replikation sind bei Prokaryoten weitgehend bekannt. Zunächst binden mehrere Moleküle eines Initiatorproteins in einem definierten Originatorbereich der DNA, und entwinden sie auf einem kurzen Stück. Die Einzelstrangbereiche werden durch ein Bindeprotein stabilisiert.
Aus je 6 Untereinheiten assembliert nun Helikase am Rand des entdrillten Bereichs, aber nur auf den Strängen, die den Bereich in 3'-Richtung verlassen. Die Helikase setzt die Entwindung der DNA fort. Die Primase, eine RNA-Polymerase, bildet vorübergehend einen Komplex mit der Helikase und synthetisiert einen kurzen, der DNA komplementären RNA -Strang. Von diesem RNA-Primer startet die DNA-Synthese durch die DNA-Polymerase III.
Die DNA-Polymerase III tritt als Enzymkomplex auf. Zwei DNA-synthetisierende Core-Einheiten sind durch zwei tau-Komplexe verbunden. Darauf sitzt der gamma-Komplex. Die Polymerase benötigt das 3'-Ende des RNA-Primers; nur hier kann sie die DNA-Synthese starten. Zunächst koppelt sie mit Hilfe eines ringförmigen Proteins, des beta-Rings, fest an den Primerbereich. Dann beginnt sie mit der Synthese eines zweiten DNA-Stranges, wobei sie den vorliegenden Einzelstrang als Matritze benutzt.
In regelmäßigen Abständen bindet die Primase wieder an die Helikase und synthetisiert einen neuen RNA-Primer. An diesen beginnt die zweite, bislang inaktive Core-Einheit des Polymerasekomplexes mit der Vervollständigung des zweiten DNA-Einzelstranges. Allerdings muss sich die zweite Core-Einheit in entgegengesetztem Sinn über die DNA bewegen, da auch sie nur am 3'-Ende des Primers mit der Synthese beginnen kann. Dazu muss der zweite DNA-Einzelstrang eine Schlaufe bilden. Die Core-Einheit bindet nun fest an die DNA und den Primer und beginnt mit der DNA-Synthese. Erreicht die Core-Einheit den vorigen Primer, stoppt sie die DNA-Synthese und löst sich von der DNA. Die RNA des Primers wird von der DNA-Polymerase I durch DNA ersetzt. Die DNA-Ligase stellt endgültig die Kontinuität zwischen den Fragmenten her. Erneut wird eine Schlinge gebildet; der Prozeß wiederholt sich.
Man kann also zwischen dem kontinuierlich vervollständigten "leading strand", und dem "lagging strand" unterscheiden, der abschnittweise in sogenannten Okazaki -Fragmenten komplementiert wird. Beide Stränge bestehen zur Hälfte aus dem Material des ursprünglichen Doppelstranges. Man nennt diese Form der Replikation semi-konservativ.
Dauer: 04:02 min
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| Filmquellen |
1. Mitose, Karyo-und Zytokinese bei tierischen und pflanzlichen Zellen. BEREITER-HAHN, JÜRGEN, Frankfurt a. M. und FALK, HEINZ, FREIBURG I. BR. Publ.: 1977 IWF, Göttingen: C 1257
2. BEREITER-HAHN, JÜRGEN; PETERS, WINFRIED S.: Kern des Lebens - Vom Gen zum Protein. CD-ROM C 7103. MMcD, Düsseldorf; interActive Systems iAS, Marburg, Berlin; IWF, Göttingen, 2003.
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Abkürzungsverzeichnis
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Bestellung |
Dieser Film ist Teil der CD-ROM Kern des Lebens - Vom Gen zum Protein, die Sie bei der IWF Wissen und Medien gGmbH bestellen können.
Auch als Clip erhältlich.
Bestellnummer:
C 13110
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