DNA replication - 3D

Summary

DNA ist ein Molekül, das aus zwei Strängen besteht, die sich in einer Doppelhelix-Form umeinander winden. Jeder Strang ist eine Sequenz von vier chemischen Basen (A, C, G, T), die komplementär zueinander sind. Während der DNA-Replikation trennen Enzyme die Stränge und verwenden sie als Vorlage für neue Stränge. Der führende Strang wird kontinuierlich synthetisiert, während der verzögerte Strang in kleinen Stücken, den Okazaki-Fragmenten, gebildet wird. Nachdem die neue DNA synthetisiert ist, werden die RNA-Primer entfernt und die Stränge verbunden. Die Replikation ist semikonservativ, da jedes neue DNA-Molekül einen alten und einen neuen Strang enthält.

Takeaways

• 😀 DNA ist ein Molekül, das aus zwei Strängen besteht, die umeinander gewunden sind und die Form einer Doppelhelix haben.
• 😀 Jeder DNA-Strang besteht aus einer Sequenz von vier chemischen Basen: A, C, G und T.
• 😀 Die beiden Stränge der DNA sind komplementär, d.h. A paart sich mit T und C mit G.
• 😀 Jeder Strang hat ein 5'-Ende und ein 3'-Ende, und die Stränge verlaufen in entgegengesetzte Richtungen.
• 😀 Die entgegengesetzte Ausrichtung der Stränge bestimmt, wie die DNA repliziert wird.
• 😀 Der erste Schritt der DNA-Replikation ist das Trennen der beiden Stränge durch ein Enzym namens Helikase.
• 😀 Das Trennen der Stränge bildet eine Replikationsgabel, die die Basis für die Replikation bildet.
• 😀 Ein Enzym namens Primase fügt einen RNA-Primer hinzu, der den Startpunkt für die Bildung des neuen DNA-Strangs markiert.
• 😀 DNA-Polymerase fügt neue Basen in Richtung des 5'-Endes zum 3'-Ende des Strangs hinzu.
• 😀 Der führende Strang wird kontinuierlich in Richtung 5' zu 3' synthetisiert, während der verzögerte Strang in kleinen Abschnitten (Okazaki-Fragmente) hergestellt wird.
• 😀 Exonuklease entfernt die RNA-Primer und ein weiteres DNA-Polymerase-Enzym füllt die Lücken mit DNA.
• 😀 Das Enzym DNA-Ligase verbindet die Fragmente beider Stränge, um einen kontinuierlichen Doppelstrang zu bilden.
• 😀 Die DNA-Replikation ist semi-konservativ, da jedes neue DNA-Molekül aus einem alten, konservierten Strang und einem neuen Strang besteht.

Q & A

Was ist die Struktur von DNA und wie sind die Stränge organisiert?

DNA besteht aus zwei Strängen, die in einer Doppelhelix-Form umeinander gewunden sind. Jeder Strang besteht aus einer Sequenz von vier chemischen Basen: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T), die komplementär zueinander sind (A mit T und C mit G).

Was bedeutet es, dass die Stränge der DNA komplementär sind?

Es bedeutet, dass die Basen auf den beiden Strängen in einer spezifischen Paarung auftreten: Adenin (A) paart sich mit Thymin (T) und Cytosin (C) mit Guanin (G). Diese Komplementarität sorgt dafür, dass die DNA stabil bleibt und korrekt repliziert werden kann.

Welche Rolle spielt die Helicase während der DNA-Replikation?

Die Helicase entwindet die beiden Stränge der DNA und trennt sie, wodurch die sogenannte Replikationsgabel entsteht. Dies ist der erste Schritt, um die Stränge für die Replikation zugänglich zu machen.

Was ist der Unterschied zwischen dem führenden Strang und dem verzögerten Strang der DNA?

Der führende Strang wird kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel synthetisiert, da DNA-Polymerase dort kontinuierlich neue Basen hinzufügt. Der verzögerte Strang kann nicht kontinuierlich synthetisiert werden und wird stattdessen in kleinen Abschnitten, den sogenannten Okazaki-Fragmenten, gebildet.

Welche Funktion hat das Enzym Primase?

Primase fügt kleine RNA-Primer auf den DNA-Strängen hinzu. Diese Primer dienen als Startpunkt für die DNA-Polymerase, um die neuen DNA-Stränge zu synthetisieren.

Warum kann DNA-Polymerase nur in eine Richtung DNA synthetisieren?

DNA-Polymerase kann nur in Richtung 5' zu 3' DNA synthetisieren, da die Struktur des Enzyms nur diese Richtung unterstützt, was bedeutet, dass der führende Strang kontinuierlich und der verzögerte Strang fragmentiert aufgebaut wird.

Was sind Okazaki-Fragmente und warum entstehen sie?

Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Abschnitte, die auf dem verzögerten Strang synthetisiert werden. Sie entstehen, weil die DNA-Polymerase nur in 5' zu 3' Richtung arbeiten kann, was zu diskontinuierlicher Synthese führt.

Welche Rolle spielt das Enzym Exonuklease während der DNA-Replikation?

Exonuklease entfernt die RNA-Primer von den neu synthetisierten DNA-Strängen, um Platz für die endgültige DNA zu schaffen.

Was macht DNA-Ligase am Ende der DNA-Replikation?

DNA-Ligase verbindet die Okazaki-Fragmente auf dem verzögerten Strang und sorgt dafür, dass beide Stränge der neuen DNA kontinuierlich und vollständig sind.

Was bedeutet es, dass die DNA-Replikation semi-konservativ ist?

Die semi-konservative Replikation bedeutet, dass jede neue DNA-Doppelhelix aus einem alten, konservierten Strang und einem neuen, synthetisierten Strang besteht. Dies stellt sicher, dass die genetische Information genau weitergegeben wird.