DNA-Replikation – Biologie, Bedeutung, Ablauf
Lerne, wie die semikonservative DNA-Replikation funktioniert und warum sie entscheidend für Zellteilung ist. Von Initiation über Elongation bis Termination – jeden Schritt verständlich erklärt. Mehr zur DNA-Replikation und ihren Phasen findest du im folgenden Text!
Inhaltsverzeichnis zum Thema DNA-Replikation
Was bedeutet DNA-Replikation?
Frage 1 von 4
Welche Enzyme sind an der DNA-Replikation beteiligt?
Frage 2 von 4
Wie viele Phasen hat die DNA-Replikation?
Frage 3 von 4
Wann findet die DNA-Replikation statt?
Frage 4 von 4
DNA-Replikation im Überblick
Quelle sofatutor.com
DNA-Replikation – Definition
Einfach erklärt bedeutet die DNA-Replikation die identische Verdopplung der DNA. Dieser Ablauf wird als semikonservative Replikation bezeichnet. Das bedeutet, dass zwei identische DNA-Doppelstränge entstehen. Jeweils ein Strang eines Doppelstrangs stammt dabei von der ursprünglichen DNA und dient als Kopiervorlage für den neu zu bildenden Strang. Der Vorgang der DNA-Replikation wird in drei Phasen unterteilt: Initiation, Elongation und Termination. Gestartet wird an einem definierten Startpunkt (Replikationsursprung). Die DNA-Replikation findet in der Interphase des Zellzyklus statt, bevor die Zelle bzw. der Zellkern sich teilt.
DNA-Replikation – Phasen
Der molekulare Mechanismus der DNA-Replikation wird durch zahlreiche Enzyme bewerkstelligt. Der Start der DNA-Replikation ist der Replikationsursprung. Bevor gestartet wird, muss der DNA-Doppelstrang für die Replikation entspiralisiert und die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenpaaren müssen gelöst werden. Die beiden Einzelstränge der DNA dienen dann als Matrize. Die neuen Nukleotide mit den komplementären Basen lagern sich an die jeweiligen Einzelstränge an. Sie können immer nur an das 3’-Ende (drittes Kohlenstoffatom des Zuckers mit freier OH-Gruppe) angefügt werden. Die Leserichtung bei der DNA-Replikation ist also vorgegeben. Der neue Strang wird immer vom 3’-Ende zum 5’-Ende der Matrize synthetisiert.
In der folgenden Tabelle findest du den Ablauf der einzelnen Replikationsphasen detailliert aufgelistet. Die wichtigsten Enzyme und ihre Funktion bei der DNA-Replikation sind den einzelnen Schritten zugeordnet.
| Ablauf der DNA-Replikation | Beteiligte Enzyme |
|---|---|
| Initiation | Topoisomerase: Ihre Funktion bei der DNA-Replikation besteht in der Entspiralisierung der DNA-Doppelhelix. Helikase: Öffnung des Doppelstrangs durch Trennung der Wasserstoffbrückenbindung, diese Stelle wird auch als Replikationsgabel bezeichnet. Primase: Ihre Funktion besteht in der Bereitstellung der notwendigen Primer (kurzes RNA-Stück) für die DNA-Replikation; die Primer dienen als Startmoleküle am 3’-Ende der Matrize. |
| Elongation | DNA-Polymerase: Synthese neuer Einzelstränge durch Anlagerung der jeweils komplementären Base; Syntheserichtung des neuen Strangs: vom 5’-Ende zum 3’-Ende.
Kontinuierliche DNA-Replikation: am Leitstrang, die DNA-Polymerase arbeitet in die gleiche Richtung wie die Helikase. |
| Termination | Dieser Schritt der DNA-Replikation unterscheidet sich bei Eu- und Prokaryoten: Eukaryoten: Termination meist automatisch am Ende der linearen DNA-Moleküle Prokaryoten: definiertes Ende auf ringförmiger DNA gegenüber Startpunkt |
Die folgende Abbildung zeigt die DNA-Replikation auf molekularer Ebene im Modell. Es soll dir den Mechanismus der DNA-Replikation näherbringen.
Häufig gestellte Fragen zum Thema DNA-Replikation