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Abb. 57: DNA-Replikationsgabel

An einer sogenannten Replikationsgabel entstehen aus einem DNA-Doppelstrang zwei, die genau dieselben Erbinformationen enthalten: Die Abfolge der Puzzleteile – Nukleotide genannt – bleibt gleich. Jedes Nukleotid besteht aus einem Zucker, einer Phosphatgruppe und einer Base (s. o.). An der Verdopplung sind zahlreiche Enzyme beteiligt: Die Topoisomerase (T) windet die Doppelhelix auseinander, damit der Doppelstrang zugänglich wird. Die Helikase (H) mach aus dem Doppelstrang zwei Einzelstränge. Die Polymerasen (P) ergänzen jedes Nukleotid um das passende Gegenstück. Dabei wachsen beide neuen Einzelstränge in 5′-zu-3′-Richtung: in Richtung der Puzzleteil-Pfeile. Die Gabelung verschiebt sich allmählich nach links. Der obere der beiden neuen DNA-Stränge wächst einfach in dieselbe Richtung. Der untere neue Strang muss von links nach rechts wachsen, also notgedrungen stückchenweise. Dazu stellt die Primase
(PR) in bestimmten Abständen sogenannte Primer bereit, an denen jeweils ein neues Fragment beginnt. Wenn ein Fragment an den vorhergehenden Primer stößt, werden die Stücke verbunden. Weiter rechts (nicht im Bild) winden sich die beiden neuen Doppelstränge wieder zu Doppelhelices.

Sie dürfen diese Zeichnung gerne in Folien etc. übernehmen, sofern Sie die Quelle angeben: Dr. Andrea Kamphuis, https://autoimmunbuch.de

Die DNA-Replikationsgabel

Ich überarbeite gerade ein Grundlagenkapitel des Buches, den „Crashkurs Biologie“. Was noch fehlte: eine Illustration zur Replikation, also zur Verdopplung der DNA-Doppelhelix. Die Darstellung ist stark vereinfacht; tatsächlich sind an dem Vorgang weit mehr Enzyme und Stützproteine beteiligt.

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Ein DNA-Einzelstrang hat chemisch unterschiedliche Enden, 5′ und 3′ genannt, und die beiden Einzelstränge in der Doppelhelix verlaufen in entgegengesetzte Richtung. Wachsen kann ein neuer Strang nur in 5′-zu-3′-Richtung: in Richtung der Pfeile an den Seiten der Puzzleteile. Die Gabelung, an der der alte Doppelstang in zwei Einzelstränge aufgeteilt wird, verschiebt sich allmählich nach links. Der obere der beiden neuen DNA-Stränge kann einfach kontinuierlich in dieselbe Richtung wachsen. Der untere neue Strang muss dagegen von links nach rechts wachsen, also notgedrungen stückchenweise. An jeder Startfahne beginnt ein neues Fragment; wenn es rechts an das vorige Fragment stößt, verbindet ein weiteres Enzym die Enden.

Die Enzyme: T = Topoisomerase, H = Helikase, Pr = Primase, P = Polymerasen