Replikation der DNA

DNA-Replikation – Biologie

Die Biologie wird auch die Wissenschaft des Lebens genannt. Ein wichtiger Teilbereich ist die Genetik, also die Vererbungslehre. In der Genetik ist die DNA-Replikation ein zentrales Thema, denn hier geht es um die Vervielfältigung genetischer Informationen.

DNA-Replikation – Definition

Verschiedene Denkmodelle beschäftigten sich mit der Frage, wie die Replikation abläuft: So wurden die dispersive, die semikonservative und die konservative Replikation diskutiert. Die Wissenschaftler Meselson und Stahl konnten beweisen, welches Replikationsmodell korrekt ist: Die Replikation der DNA erfolgt semikonservativ, Replikation im Sinne dieses Modells bedeutet: Die vorhandene DNA teilt sich in zwei Einzelstränge auf, die als Matrizenstränge bezeichnet werden. An diesen Vorlagen bildet sich dann jeweils ein neuer komplementärer DNA-Strang.

DNA-Replikation – Ablauf in Phasen

Initiation

Die Doppelhelix wird entwunden und der DNA-Doppelstrang wird durch das Enzym Helikase in Einzelstränge getrennt. Bestimmte Proteine verhindern, dass sich die Einzelstränge wieder aneinanderlagern. Die Einzelstränge werden dabei als Leitstrang und als Folgestrang bezeichnet.

Priming

Mithilfe der Primase wird ein Primer aus RNA-Nukleotiden gebildet, um das Anlagern neuer Nukleotide am 3′-Ende des bereits vorhandenen Nukleotids zu ermöglichen.

Elongation

Unter Beteiligung des Enzyms DNA-Polymerase wird der neue DNA-Strang synthetisiert. Am Leitstrang werden die neuen Nukleotide mit den komplementären Basen kontinuierlich von 5′- in 3′-Richtung angefügt. Zum Schluss wird der RNA-Primer unter Beteiligung einer weiteren DNA-Polymerase durch DNA ersetzt. Die DNA des Folgestrangs wird diskontinuierlich synthetisiert. Hier werden zunächst DNA-Fragmente (Okazaki-Fragmente) gebildet, dann werden die RNA-Primer durch DNA ersetzt und schließlich werden die einzelnen Fragmente unter Beteiligung des Enzyms Ligase verbunden.

Fehlerkorrektur bei der Replikation

DNA-Reparatur: Die DNA-Polymerase hat auch eine Korrekturlesefunktion: Anhand des Matrizenstrangs wird überprüft, ob fehlerhaft gepaarte Nukleotide vorliegen. Sollte dies der Fall sein, entfernt die Polymerase das falsche Nukleotid und ersetzt es durch das korrekte.

Ausblick – das lernst du nach Replikation der DNA

Vertiefe dein Verständnis für die Genetik mit den Themen Proteinsynthese und Genwirkkette! Bereite dich vor, komplexe Abläufe auf molekularer Ebene zu verstehen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema DNA-Replikation