DNA Replikation - Wie funktioniert's?!
Summary
TLDRDieses Video erklärt die DNA-Replikation, ein grundlegender Prozess der Zellteilung. Es zeigt, wie DNA verdoppelt wird, indem die Doppelhelix in Einzelstränge aufgeteilt und neue Stränge mithilfe von Enzymen wie Helikase und Polymerase gebaut werden. Es führt auch das Konzept der Replikationsgabel ein, die Rolle von Matrix- oder Muttersträngen und die Herausforderungen bei der Synthese des Folgestrangs. Das Video bietet einen detaillierten Einblick in die komplexen Mechanismen, die das Leben ermöglichen.
Takeaways
- 😀 DNA-Replikation ist der Prozess, bei dem die DNA verdoppelt wird, um eine Kopie für die Zellteilung zu erstellen.
- 🔬 Die DNA hat eine Doppelhelix-Struktur, bestehend aus zwei umeinander gewickelten Strängen.
- 🧬 Das Enzym Helikase ist für das Aufspalten der DNA-Doppelhelix verantwortlich, um die Stränge zu trennen.
- 🌀 Topoisomerase ist das Enzym, das dabei hilft, die DNA vor der Helikase zu entwinden, um den Replikationsprozess zu ermöglichen.
- 🧵 Die getrennten DNA-Stränge dienen als Vorlage (Matrix oder Mutterstränge) für die Herstellung der neuen DNA-Stränge.
- 📝 Polymerasen sind die Enzyme, die die neuen DNA-Stränge aufbauen, und sie arbeiten entlang der Mutterstränge.
- 🔄 Primase ist das Enzym, das Primer herstellt, kleine RNA-Segmente, die den Startpunkt für die DNA-Polymerasen angeben.
- 🔄 Okazaki-Fragmente sind kleine DNA-Segmente, die beim Aufbau des Folgestrangs der DNA entstehen.
- 🧩 Das Enzym Ligase verknüpft die Okazaki-Fragmente, um den vollständigen Folgestrang zu bilden.
- 🔍 Die DNA-Polymerase hat eine Korrekturfunktion, um Fehler während der Replikation zu vermeiden, was wichtig für die Genauigkeit der Erbinformation ist.
- 🧬 Chromosomen bestehen normalerweise aus einer Doppelhelix, aber vor der Zellteilung bestehen sie aus zwei Doppelhelixen, die am Zentromer angeheftet sind.
Q & A
Was ist die DNA-Replikation und warum ist sie wichtig?
-Die DNA-Replikation ist der Prozess, bei dem die DNA verdoppelt wird, um eine Kopie für jede Tochterzelle zu schaffen. Dies ist wichtig, da es sicherstellt, dass jede neue Zelle die gleichen Erbanlagen wie die Mutterzelle hat.
Wie wird die DNA-Doppelhelix während der Replikation aufgespalten?
-Die DNA-Doppelhelix wird durch das Enzym Helikase aufgespalten. Dieses Enzym trennt die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenpaaren der Nukleotide.
Was ist eine Replikationsgabel und wie entsteht sie?
-Eine Replikationsgabel ist eine Y-förmige Struktur, die entsteht, wenn die DNA-Stränge durch Helikase aufgespalten werden. Sie ist ein charakteristisches Merkmal der DNA-Replikation.
Welche Rolle spielt das Enzym Topoisomerase bei der DNA-Replikation?
-Topoisomerase entwindet die DNA vor der Helikase, um die Aufspaltung der DNA-Stränge zu erleichtern und die Replikation voranzutreiben.
Was sind Matrix- oder Mutterstränge und wie werden sie bei der DNA-Replikation verwendet?
-Matrix- oder Mutterstränge sind die originalen, getrennten DNA-Stränge, die als Vorlage für die Synthese der neuen DNA-Stränge dienen.
Wie unterscheidet sich der Leitstrang vom Folgestrang bei der DNA-Replikation?
-Der Leitstrang liegt in der 5'-3'-Richtung während der Aufspaltung, während der Folgestrang in der 3'-5'-Richtung liegt. Dies beeinflusst die Art und Weise, wie die Polymerasen an den Strängen arbeiten.
Was ist ein Primer und welche Funktion hat es bei der DNA-Replikation?
-Ein Primer ist eine kurze RNA-Kette, die von der Primase hergestellt wird und als Startpunkt für die DNA-Polymerase dient, um die neue DNA-Kette zu beginnen.
Wie werden die neuen DNA-Stränge aufgebaut und welche Enzyme sind dafür verantwortlich?
-Die neuen DNA-Stränge werden von der DNA-Polymerase aufgebaut, die an den Muttersträngen entlang wandert und passende Nukleotide anfügt, um die Tochterstränge zu bilden.
Was sind Okazaki-Fragmente und wie entstehen sie?
-Okazaki-Fragmente sind kleine DNA-Fragmente, die beim Aufbau des Folgestrangs entstehen. Sie werden stückweise kopiert, bis der gesamte Strang vervollständigt ist.
Wie werden die Okazaki-Fragmente am Folgestrang zu einer kontinuierlichen DNA-Strang verbunden?
-Nachdem die Primer entfernt wurden, füllt eine spezielle Polymerase die Lücken, und das Enzym Ligase verknüpft dann die Okazaki-Fragmente, um eine kontinuierliche DNA-Strang zu bilden.
Was ist die Funktion der DNA-Polymerase während der Replikation und wie schützt sie vor Fehlern?
-Die DNA-Polymerase baut die Tochterstränge auf und hat eine Korrekturfunktion, die Fehler erkennen und beheben kann, um Mutationen zu vermeiden.
Outlines
🧬 DNA-Replikation - Grundlagen
Dieser Absatz erklärt die DNA-Replikation, ein grundlegender Prozess der Zellteilung. Es wird beschrieben, wie DNA aus mehreren tausend Nukleotiden besteht und wie sie in Form einer Doppelhelix dargestellt wird. Die Rolle von Enzymen wie Helikase und Topoisomerase wird erklärt, die die DNA in zwei Einzelstränge aufteilen und dabei helfen, die DNA vor dem Verdrehen zu schützen. Der Prozess der Replikation beinhaltet auch die Verwendung von Matrix- oder Muttersträngen, die als Vorlage für die Herstellung von zwei neuen DNA-Strängen dienen. Dabei werden Einzelstrang-Bindeproteine und Primer genannt, die eine wichtige Rolle bei der Replikation spielen.
🔬 Komplexität der DNA-Replikation
Dieser Absatz geht auf die Komplexität der DNA-Replikation ein, insbesondere die Rolle der Polymerasen und die Herausforderungen bei der Synthese des Folgestrangs. Es wird erklärt, dass die Polymerase an einem Primer beginnt und in Richtung 5'-3'-Strang arbeitet, was bei der Replikation des Folgestrangs zu einem Problem führt, da die Polymerase in die entgegengesetzte Richtung der Aufspaltung wandern muss. Um dies zu ermöglichen, wird ein Prozess namens Okazaki-Fragmentierung beschrieben, bei dem kleine Fragmente (Okazaki-Fragmente) kopiert werden, die später miteinander verbunden werden. Der Prozess endet mit der Entfernung der Primer durch das Enzym RNase H und der anschließenden Verwendung einer speziellen Polymerase, um die Lücken zu schließen und die Okazaki-Fragmente zu verbinden.
Mindmap
Keywords
💡DNA Replikation
💡Doppelhelix
💡Enzyme
💡Replikationsgabel
💡Matrix oder Mutterstränge
💡Leitstrang und Folgestrang
💡Primer
💡DNA-Polymerase
💡Okasaki Fragmente
💡Mutationen
Highlights
Die DNA-Replikation ist ein Prozess, bei dem die DNA verdoppelt wird, um eine Kopie für die Zellteilung zu schaffen.
Die DNA besteht aus mehreren tausend Nukleotiden und hat die Form einer Doppelhelix.
Die Enzyme Helikase und Topoisomerase sind für das Auftrennen und Entwinden der DNA-Stränge verantwortlich.
Die Replikationsgabel ist der Bereich, an dem die DNA-Stränge getrennt werden.
Die Matrix oder Mutterstränge dienen als Vorlage für die Herstellung der neuen DNA-Stränge.
Einzelstrang-bindende Proteine erleichtern die DNA-Replikation, indem sie das Primer anliegen verbessern.
Primase ist das Enzym, das Primer herstellt, die als Startpunkt für die DNA-Polymerasen dienen.
DNA-Polymerasen fügen Nukleotide an die Mutterstränge an, um die Tochterstränge zu bauen.
Die DNA-Polymerasen können nur in 5'-3'-Richtung synthetisieren, was die Replikation beeinflusst.
Der Leitstrang wird kontinuierlich repliziert, während der Folgestrang in kleinere Fragmente, sogenannte Okazaki-Fragmente, aufgeteilt wird.
RNase H entfernt die RNA-Teile der Primer von den Tochtersträngen.
DNA-Ligase verbindet die Okazaki-Fragmente zu einem vollständigen Tochterstrang.
Die DNA-Replikation erzeugt zwei identische DNA-Doppelhelix aus einer ursprünglichen, bestehend aus einem alten und einem neuen Strang.
Fehler in der DNA können durch die korrekturlesende Funktion der DNA-Polymerase erkannt und korrigiert werden.
Ein Chromosom besteht normalerweise aus einer Doppelhelix, aber vor der Zellteilung enthält es zwei Doppelhelix, verbunden am Zentromer.
Die DNA-Replikation ist ein komplexer Prozess, der viele Enzyme und Proteine involviert.
Transcripts
in den vorigen Videos über die
Zellteilung haben wir schon ein paar mal
die DNA Replikation erwähnt worum es da
wirklich geht und wie der ganze Rotz
abläuft seht ihr in diesem
wunderprächtigen Video viel Vergnügen
Werte
[Musik]
Zuschauer die DNA Replikation sieht so
aus wir werden euch in diesem Video
jeden einzelnen Schritt genauer erklären
damit ihr die nötigen Grundbegriffe der
Genetik kennt und dieses Thema einfacher
versteht schaut euch am besten das Video
chromosome Gene DNA Grundbegriffe der
Genetik vorher an dort erklären wir euch
alle Begriffe die ihr kennen müsst um
die DN Replikation problemlos zu
verstehen bei der DNA Replikation wird
die DNA verdoppelt das heißt sie wird
einmal kopiert eine DNA besteht aus
mehreren tausend Nukleotiden um es uns
ein bisschen zu vereinfachen schauen wir
uns in diesem Video nur ein kurzes DNA
Stück genauer an die ähnliche Form der
DNA so wie sie meistens dargestellt ist
wird Doppelhelix genannt Doppel weil sie
aus zwei Strängen besteht Helix weil die
zwei Stränge umeinander gewickelt sind
wie in
akkordel um die DNA kopieren zu können
muss sie in die zwei Einzelstränge
aufgetrennt werden das übernimmt das
Enzym helikase die zwei DNA Stränge sind
zwischen den Basen der Nukleotide mit
Wasserstoffbrückenbindungen verbunden
und die spaltet die helikase jetzt auf
diese spaltstelle nennt man übrigens
replikationsgabel beim auftrennen dreht
sich die DNA aber dahinter ganz krass
auf und muss wieder ausgedreht werden
damit es weitergehen kann diese Aufgabe
übernimmt das Enzym Topoisomerase es
entwindet die DNA vor der helikase damit
die
weiterkommt die zwei einzelnen
getrennten DNA Stränge werden dann als
Vorlage benutzt um zwei neue DNA sträe
herzustellen diese Vorlagen nennt man
auch Matrix oder mutterstränge die
lilanen Kügelchen sind Einzelstrang
bindende Proteine was können die sie
erleichtern die DN Replikation indem sie
das Primer analing verbessern was zum
Arsch das ist erwart ihr gleich bei den
nächsten Schritten wir haben jetzt also
die zwei einzelnen DNA Stränge die wir
als Vorlage benutzen können diese
Vorlage besteht aus einem leitstrang und
aus einem
Folgestrang leitstrang nennt man den
Strang der bei der Aufspaltung in 3ich
bis 5ich Richtung legt das ende des
leitstrangs befindet sich also in der
Richtung wohin sich die helikase bewegt
und damit der
aufspaltungsrichtung sein dreistrichende
befindet sich logischerweise am anderen
Ende da woher die helikase kommt beim
Folgestrang ist es genau umgekehrt das
ist der andere Strang der in 5 Strich
bis dich Richtung relativ zur
Aufspaltung liegt da jetzt beide DNA
Stränge freiegen können die Polymerasen
anfangen die tochterstränge
zusammenzubauen
doch bevor sie mit ihrer Arbeit beginnen
benötigen Sie einen Primer der Ihnen
zeigt wo Sie anfangen sollen ein Primer
besteht aus bis zu 30 RNA nuukleotiden
zur Vereinfachung bestehen in diesem
Video die Primer nur aus zwei RNA
Nukleotiden der Unterschied zwischen RNA
Nukleotiden und den aukleotiden ist grob
gesagt dass die Base Thymin durch urazil
ersetzt ist und sie ein bisschen anderen
Zucker enthalten die Primer werden vom
Enzym primase hergestellt und am Ende
der mutterstrenge Richtung 5 Strich
befestigt diese Anlagerung eines primers
an die DNA nennt man Primer aniling vom
Primer ab beginnen dann die Polymerasen
in F Strich Richtung mit ihrer Arbeit
denn sie können nur von einem
Doppelstrang aus anfangen auch wenn der
hier beim Primer aus DNA und RNA
besteht die Polymerasen wandern an den
muttersträngen entlang und fügen
gegenüber von jedem Nukleotid das andere
passende Nukleotid hinzu zur Erinnerung
die Basen der DNA Nukleotide sind Adenin
thmin zytosin und Guanin gegenüber von
Adenin befindet sich immer ein thmin und
gegenüber von zytosin befindet sich
immer guranin aber Obacht die
Polymerasen stellen die Nukleotide nicht
selber her sie befinden sich schon im
Zytoplasma der Zelle und gelangen durch
Kernporen in den Zellkern wo die DNA
Replikation
stattfindet die Polymerasen können nur
in eine Richtung wandern und zwar vom
dich zum 5ichende der Stränge das heißt
Sie können nur vom F Strich zum
dreichende Synthetisieren weil er die
neu hergestellten Stränge genau
entgegengesetzt der alten laufen sie
bauen die tochterstränge also immer vom
fün Strich zum dreistrichende her auf
beim leitstrang ist das alles kein
Problem die Polymerase wandert in die
gleiche Richtung wie die helikase es
läuft also alles wie am Schnürchen die
helikase trennt die zwei DNA Stränge
voneinander und die
Topoisomerase findet die DNA davor damit
es weitergehen kann die primase setzt
ein Primer an das dreistrichende des
mutterstrangs und die Polymerase beginnt
ab dem Primer den tochterstrang
zusammenzubauen und wandert munter der
helikase hinterher der Folgestrang hat
aber ein bisschen verkackt bei ihm sind
die dreich und fünfstichenten genau
andersrum als beim leitstrang beim
tochterstrang des folgestrangs sind die
Enden also auch genau anders orientiert
als beim tochterstrang des leitstrangs
da die Polymerase nur vom 3ich zum fün
Strich Ende des mutterstrangs wandern
kann heißt das dass sie in die
Gegenrichtung der aufspaltungsrichtung
wandert die Polymerase wandert von der
helikase Weg die Synthetisierung am
Folgestrang läuft also nicht ganz so
einfach wie beim leitstrang ab hier muss
die primase erstmal eine Lücke lassen
bevor sie einen Primer an den
mutterstrang anbaut damit die Polymerase
entgegen der auftrennungsrichtung Platz
zum Herstellen des tochterstrangs hat
die polymerasa hat hier aber schnell das
Ende erreicht und muss neu ansetzen in
der Zeit in der die Polymerase
synthetisiert hat hat die primase am
Folgestrang zwischen dem neuen
tochterstrang und der replikationsgabel
wieder einen neuen Primer gebaut die
Polymerase springt dorthin zurück und
von dort ab kopiert die Polymerase
wieder den Folgestrang bis sie am Primer
des bereits kopierten DNA Abschnitts
ankommt dieser Vorgang wiederholt sich
bis der gesamte Folgestrang
stückchenweise kopiert wurde dabei
entstehen viele kleine Fragmente die aus
einem Primer und einem Stück
tochterstrang bestehen diese Fragmente
nennt man okasaki Fragmente oder okasaki
Stückchen die können eine
unterschiedliche Länge haben und sind
nicht alle gleich nachdem die DNA
komplett kopiert wurde erhalten wir am
leitstrang also einen kontinuierlichen
tochterstrang am Folgestrang besteht der
tochterstrang aus vielen okasaki
Fragmenten beim nächsten Schritt
entfernt das Enzym RNase h alle Primer
auf den tochterstreng danach fühlt eine
spezielle andere Polymerase die Lücken
mit normalen DNA Nukleotiden im letzten
Schritt verknüpft das Enzym liase die
okasaki Fragmente auf dem tochterstrang
des follgestrangs und wir erhalten zwei
neue DNA doppelhelizes die DNA
Replikation macht also mit Hilfe von
vielen Enzymen aus einer DNA zwei genau
identische neue DNAs die jeweils aus
einem alten und einem neuen Strang
bestehen wenn nun auf dem alten Strang
was kaputt gegangen war sich also Fehler
eingeschlichen hatten werden diese auch
weiter beibehalten so können sich
Mutationen ansammeln weitergegeben
werden und mit etwas Pech Krankheiten
auslösen damit bei der Herstellung der
tochtersträe keine Fehler passieren hat
die DNA polymerase eine
korrekturlesefunktion eingebaut der
helle Wahnsinn zur zusätzlichen Info ein
Chromosom besteht normalerweise nur aus
einer Doppelhelix das nennt man dann ein
chromatitchromosom aber vor der
Zellteilung nachdem die DNA verdoppelt
wurde besteht das aus zwei solchen
doppelhelizes also zwei chromatit
Chromosomen die nach einem Punkt dem
socalled Zentromer zusammengeheftet sind
das sind dann die Chromosomen in xform
wie man sie meist abgebildet sieht falls
ihr wissen wollt was Enzyme sonst so
drauf haben und aus was sie bestehen
schaut euch unsere Videos what the [ __ ]
sind biomolyküle an dort erklären wir
euch außerdem was der Unterschied
zwischen Eiweiß und Protein ist was
Kohlenhydrate eigentlich sind und vieles
mehr also reinschauen falls euch das
kein Furz interessiert lasst die
Playlist einfach weiterlaufen und ihr
lernt noch mehr über die faszinierende
drückt auf den Daumen nach oben teilt
unsere Videos macht's gut haut rein und
bis dann ciao
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