Replikation_3
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Molekulare Grundlagen der Vererbung Replikation und Reparatur der DNA Von Carola Wiersbowsky Gliederung • • • • • Einleitung Semikonservative Replikation Der Replikationsvorgang Reparatur der DNA Telomere Wiederholung: Mitose und Meiose • Erbmaterial muss sich vervielfältigen um Zellteilung und Vermehrung zu gewährleisten • Replikation der DNA in der Interphase von Mitose und Meiose Aufbau der DNA • Die Basen der DNA verhalten sich zueinander komplementär • Nucleotidsequenz des einen Strangs bestimmt die Abfolge des anderen Semikonservative Replikation • Der Ausgangsstrang muss sich trennen • Nucleinsäuren der Einzelstränge werden nicht getrennt • Elternstrang dient als Matrizenstrang an den Nucleotide angeknüpft werden Das Meselson-Stahl-Experiment • E. coli Bakterien bauen schweren Stickstoff in ihre DNA ein • Anschließend: Einbau leichteren Stickstoffs auf anderem Nährmedium • Extraktion der DNA und Zentrifugation • Mittelschwere und leichte DNA ist Beweis für semikonservative Replikation Der Replikationsvorgang Entwindung der DNA • Topoisomerasen „entspiralisieren“ DNA-Doppelstrang • Schließen die gelösten PhosphodiesterBindungen wieder Replikationsblase und -gabel • Auseinandergehen der parentalen Einzelstränge kommt einer „Gabelung“ gleich • Mehrere Replikationsblasen entstehen durch zeitgleiche Replikationsanfänge Helicase • Löst die WasserstoffBrückenbindungen zwischen den komplementären Nucleotiden • Verläuft in 3´-5´Richtung • Greift an z.T. mehreren Punkten die Bindungen an Die Replikation • Polymerase folgt der Helicase in 3´-5´Richtung auf dem Leitstrang • Folgestrang benötigt Primer, von Primase aus RNA gebildet um an ein 3´-Ende anknüpfen zu können Die Replikation • NucleosidTriphosphate werden unter Abspaltung zweier Phosphatreste von DNA-Polymerase an den Matrizenstrang gebunden Die Replikation am Folgestrang • Am Folgestrang wird nur ein kurzes DNA-Fragment (Okazaki-) synthetisiert • Da sich die Polymerase nur in der Nähe der Replikationsgabel befindet, wird neuer Primer benötigt • Nach seinem enzymatischen Abbau hinterläßt der Primer eine Lücke Die Replikation am Folgestrang • Lücke zwischen Okazaki-Fragmenten wird von der DNAPolymerase aufgefüllt • Ligase bildet neue PhosphodiesterBindungen und verknüpft somit die Fragmente mit den Nucleotiden Die Replikation • Nach der Neusynthese wird das Erbgut wieder „verpackt“ • Histone werden z.T neugebildet • Das Chromatin liegt wieder vor Replkiationsblasen Hamster-DNA Die Reparatur der DNA Die Reparaturwege • Fehlpaarungs-Reparatur • Mismatch Reparatur • Excisionsreparatur Die Fehlpaarungs-Reparatur • Falsch gepaarte Basen werden noch während d. Replikationsvorgangs von der DNA-Polymerase entfernt • Man spricht vom „Korrekturlesemechanismus“ • E. coli Bakterien-Polymerasen haben Untereinheiten für beide Strangrichtungen Die Mismatch-Reparatur • Fehlgepaarte Nucleotide werden von bestimmten Enzymen (Exonucleasen) am gepaarte Doppelstrang erkannt • DNA-Reparaturenzyme beim Menschen: ca. 130 verschiedene Die Excisionsreparatur • Enzyme erkennen schadhafte Strukturen in der Basenpaarung • Auschnitt des Defekts am Einzelstrang durch Nuclease • Neusynthese durch Polymerase und Ligase Telomere Telomere • Nucleotidsequenzen an den Enden linearer DNA • Enthalten keine Gene • Sich wiederholende Basenabfolgen • Telomerase verhindert das sich Verkürzen der Chromosomen bei der Replikation Telomere • Telomerase trägt RNA • Telomerase ermöglicht die komplettierende DNA-Synthese am 3´Ende • Reverse Transkriptase heißt: DNA kann an eigener RNA-Matrize gebildet werden Danke Quellen • Campbell, N. et al. (2006): Biologie. Pearson Studium. München • Knippers, R. et al. (1990): Molekulare Genetik. Georg Thiemes Verlag. Stuttgart • Hoff, P. et al. (1999): Genetik. Schroedel Verlag. Hannover
