DNA-Replikation in Prokaryoten und Eukaryoten (647 Wörter)

Nützliche Hinweise zur DNA-Replikation in Prokaryoten und Eukaryoten!

DNA-Replikation in Prokaryoten und Viren:

Die Prokaryoten wie Bakterien besitzen ein einzelnes zirkuläres DNA-Molekül. Diese Art von DNA-Molekül ist im Vergleich zu einem einzelnen Chromosom eines Eukaryonten viel kleiner. In diesem zirkulären DNA-Molekül gibt es nur einen Replikationsursprung.

Bild mit freundlicher Genehmigung: cdn.physorg.com/newman/gfx/news/hires/2012/apathwaytoby.jpg

Von diesem Ursprungspunkt aus bewegen sich zwei Replikationsgabeln in entgegengesetzte Richtung und treffen sich schließlich an den Endpunkten auf halber Höhe des Kreises. Da jede Replikationsgabel eine Replik des ursprünglichen Chromosoms bildet, werden am Ende die identischen Tochter-DNA-Kreise gebildet. In Viren liegt auch DNA als Einzelstrang vor und es gibt nur einen Replikationsursprung.

DNA-Replikation in Eukaryonten:

In Eukaryonten mit riesigen DNA-Molekülen gibt es mehrere Replikationsursprünge, die während der Replikation miteinander verschmelzen können.

Der zweite Punkt ist, dass sich die beiden DNA-Stränge trennen sollten, bevor sie als Vorlage für die Synthese eines neuen Strangs dienen. Zu diesem Zweck gibt es Enzyme, sogenannte Helikasen, die die Helix abwickeln. Es gibt andere Enzyme, die als Topoisomerasen bekannt sind und für das Aufbrechen und Wiederverschließen eines DNA-Strangs verantwortlich sind.

Ein Primer wird auch für die Replikation von DNA benötigt, die ebenfalls auf der Matrize gebildet wird. Dieser Primer ist eigentlich eine kurze Strecke der RNA, die auf der DNA-Matrize gebildet wird, und das Enzym, das die RNA-Bausteine, dh A, U, G, C, in den Primer polymerisiert, wird Primase genannt. Die Primer werden später entfernt und die verbleibenden Lücken werden mit Desoxyribonukleotiden aufgefüllt, wodurch der DNA-Strang kontinuierlich wird.

Synthese eines neuen Strangs:

Die Synthese eines neuen DNA-Strangs findet wie folgt statt: Hier spielt das Enzym DNA-Polymerase eine wichtige Rolle beim Hinzufügen der Bausteine ​​zum Primer in einer durch das Templat beeinflussten Sequenz. Die Bildung des komplementären DNA-Strangs kann nicht ohne die Bildung eines RNA-Primers beginnen.

Wenn die doppelsträngige DNA bis zu einem Punkt abgewickelt wird, entsteht eine Y-förmige Struktur, die als Replikationsgabel bezeichnet wird. Aus der Gabel entstehen neue Stränge, und mit fortschreitender Replikation scheint dies, als bewege sich der Divergenzpunkt an der Gabel. Das Enzym DNA-Polymerase kann die Nukleotide nur in der Richtung 5 '-> 3' polymerisieren.

Da die beiden Stränge der DNA in antiparalleler Orientierung gebildet werden, bilden sich die zwei neuen Stränge, wenn das Wachstum in entgegengesetzte Richtungen verläuft. Hier bildet das Enzym einen neuen Strang in kontinuierlicher Strecke in 5'3'-Richtung und dieser wird als führender Strang bezeichnet.

Auf dem anderen Ausgangsstrang bildet das Enzym ausgehend von einem RNA-Primer wieder kurze DNA-Abschnitte in 5 '-> 3'-Richtung. Der Primer wird durch das Enzym Primase synthetisiert. Diese DNA-Kurzfragmente werden als Okazaki-Fragmente bezeichnet und der Strang wird als nacheilender Strang bezeichnet, da er in kleinen Stücken synthetisiert und dann miteinander verbunden wird. Diese kurzen Fragmente der DNA werden durch das Enzym DNA-Ligase miteinander verbunden, nachdem der RNA-Primer durch DNA ersetzt wurde.

Korrekturlesen und DNA-Reparatur:

Während der DNA-Replikation führt die Spezifität der Basenpaarung zu einem hohen Maß an Genauigkeit. Jeder Fehler, der einer von 10.000 sein kann, wird korrigiert, indem die falsche Base entfernt und die korrekte durch Reparaturenzyme ersetzt wird.

Die bakterielle DNA-Polymerase kann jedoch Korrekturprüfungen durchführen, wenn sie zurückgeht und das Falsche entfernt, bevor neue Basen in Richtung 5 '-> 3' hinzugefügt werden. Diese Art des Korrekturlesens stellt die Bildung identischer DNA-Stränge während der DNA-Replikation sicher.

Manchmal bilden sich aufgrund von Mutationen abnormale Basenpaare in der DNA, die dem Nachweismechanismus der DNA-Polymerase entgehen und durch Reparaturenzyme noch korrigiert werden können, die die beschädigte Region ausschneiden und durch ein normales Segment ersetzen.