DNA-Replikation ist ein biologischer Prozess, der auf dem Kopieren genetischer Informationen basiert. Es ist eines der wichtigsten Stadien der Zellteilung und ist notwendig, um genetische Informationen von einer Zelle zur anderen zu übertragen. Als Ergebnis der Replikation erhält jede der beiden Tochterzellen einen vollständigen Satz von Chromosomen, die die gleichen Informationen enthalten. Dieser Prozess ermöglicht es den Zellen, sich zu vermehren und zu erneuern.
Bei der DNA-Replikation wird das doppelsträngige Molekül in zwei getrennte Ketten unterteilt, von denen jede als Matrix dient, um eine neue Kette zu synthetisieren. Als Ergebnis dieses Prozesses werden zwei neue DNA-Moleküle gebildet, die das alte Molekül ersetzen. Jedes der neuen Moleküle enthält eine alte und eine neue Kette.
Nach der DNA-Replikation befinden sich also zwei DNA-Moleküle im Zellkern. Es ist jedoch erwähnenswert, dass es in Wirklichkeit nach der DNA-Replikation viel mehr Moleküle geben kann, da jedes DNA-Molekül während der Zellteilung erneut repliziert werden kann.
Wie erfolgt die DNA-Replikation in einer Zelle
Die Replikation beginnt mit der Trennung der beiden spiralförmigen DNA-Ketten um die Helix-Achse. Dann entfalten die Helikase-Enzyme zwei getrennte Ketten und bilden zwei Replikationsgabeln. Jede Gabel repräsentiert den Ort, an dem neue DNA-Stränge entstehen.
Als nächstes beginnt das DNA-Polymerase-Enzym, einen neuen DNA-Strang an jeder der offenen Ketten zu synthetisieren - die Mutterfäden. Es verwendet den Mutterfaden als Vorlage und fügt dem neuen Faden ergänzende Nukleotide hinzu. Der Prozess der Synthese neuer Fäden wird in einer Richtung von 5' bis 3' am Ende fortgesetzt.
Beachten Sie, dass die DNA-Polymerase nur in einer Richtung von 5 bis 3 arbeiten kann. Der zweite neue Faden wird in die entgegengesetzte Richtung synthetisiert, was zu entstehenden Fragmenten führt, die als Ospakak-Fragmente bezeichnet werden.
Um die Fragmente zu kombinieren und einen einzigen kontinuierlichen DNA-Strang zu erhalten, verbindet das Enzym-Ligase sie. Wenn die DNA-Polymerase und die Ligase entlang des DNA-Moleküls voranschreiten, werden schließlich zwei exakte Kopien des ursprünglichen doppelsträngigen DNA-Moleküls gebildet.
Somit wird nach der DNA-Replikation im Zellkern eine doppelte DNA-Helix gebildet, die aus zwei genauen Kopien des ursprünglichen Moleküls besteht. Die Anzahl der DNA-Moleküle im Kern verdoppelt sich, da jeder Mutterfaden als Muster dient, um einen neuen Strang zu erzeugen.
Was der Replikation vorausgeht
Vor der DNA-Replikation treten in der Zelle mehrere wichtige Ereignisse auf, die den ordnungsgemäßen Ablauf des Prozesses sicherstellen.
- Bereitstellung von doppelsträngiger DNA: Um mit der Replikation zu beginnen, müssen zwei spiralförmige DNA-Ketten in separate Strande unterteilt werden. Dies wird durch Enzyme, die Helikasen genannt werden, durchgeführt, die die Doppelhelix entwirren und die Ketten trennen.
- Fixieren von getrennten Ketten: Um das Rücklöten von getrennten DNA-Ketten zu verhindern, werden spezielle Protektoren auf jeden von ihnen gelegt, die Protektoren genannt werden. Sie helfen, die Trennung stabil zu halten und Rückkopplungen zu verhindern.
- Bildung von Replikationsgabeln: Die Replikationsgabel ist der Bereich auf der DNA, in dem die Replikation stattfindet. Es wird durch die Wirkung von Enzymen wie Primaten und DNA-Polymerase gebildet. Primasen sind für die Herstellung von kurzen Primern verantwortlich, und DNA-Polymerasen synthetisieren neue Nukleotide auf den Primern.
- Synthese neuer DNA-Ketten: In diesem Stadium fügen DNA-Polymerasen neue Nukleotide hinzu, wodurch komplementäre Ketten zu den Geteilten hinzugefügt werden. Eine alte Kette dient als Matrix zur Synthese einer neuen DNA-Kette.
- Inspektion und Reparatur: Nach der Synthese neuer DNA-Ketten wird auf Fehler überprüft, die von speziellen Enzymen durchgeführt werden. Wenn Fehler gefunden werden, werden sie korrigiert, indem die falschen Nukleotide entfernt und durch die richtigen ersetzt werden.
Nach diesen Phasen wird die endgültige Verankerung der neu synthetisierten DNA-Ketten durchgeführt und die Zelle ist bereit für die Teilung.
